Mykotoxine: der Weg im Körper · Biomarker & Laboranalyse

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg hinter dem Laborwert Schimmelpilze / Mykotoxine: welche Stationen aufeinander folgen, welche Enzyme den Schritt machen und welche Cofaktoren sie dafür brauchen. Jede Aussage hat eine Quelle. Die Seite beschreibt allgemeines Lehrbuchwissen und sagt nichts über einen einzelnen Menschen.

Kurz erklärt

Mykotoxine sind Stoffe, die manche Schimmelpilze auf Lebensmitteln bilden, etwa Aflatoxin B1 und Ochratoxin A. Im Körper bauen Leberenzyme sie um; die Produkte werden an Glutathion gebunden und mit Urin und Stuhl ausgeschieden. Ein Zwischenprodukt bindet sonst an die Erbsubstanz.

10 Stationen · 7 Quellen

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Der Weg Schritt für Schritt

An jeder Station steht, was der Stoff dort tut. Drei Zeichen: ↑ liefert — baut auf oder stellt bereit · ↓ zehrt — hemmt, verbraucht oder entzieht · ↕ beides, je nach Menge. Dahinter steht, worauf die Aussage beruht: gesicherte Physiologie, in Studien beobachtet oder umstritten. Die Zeichen bewerten nicht; sie benennen die Richtung.

Schimmelpilze → Aflatoxin B1 Pilz-Enzyme Aflatoxin B1 entsteht in einer langen Kette von Pilz-Enzymen. Es übersteht Hitze weitgehend und wird im Dünndarm ins Blut aufgenommen. Erst die Leber macht es reaktionsfreudig. Quelle 1, 2↑ liefert Aflatoxin B1 selbst reagiert kaum; es liefert den Ausgangsstoff, den die Leber zum reaktionsfreudigen Epoxid umbaut. gesicherte Physiologie Quelle 2, 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Aflatoxin B1 in der Leber an, entsteht mehr Epoxid, und mehr Glutathion wird für das Abfangen verbraucht.

zu wenig — Kommt wenig an, entsteht wenig Epoxid, und Glutathion fängt es weitgehend ab.

gesicherte Physiologie · Quelle 2, 3
Aflatoxin B1 → Aflatoxin-Epoxid CYP1A2, CYP3A4 · NADPH, Sauerstoff In der Leber hängen die Enzyme CYP1A2 und CYP3A4 ein Sauerstoffatom als Ring an. Diese Form ist sehr reaktionsfreudig und verbindet sich leicht mit Eiweißen und Erbsubstanz. An der Erbsubstanz entstehen dauerhafte Anlagerungen. Quelle 2, 3↓ zehrt Das Epoxid verbindet sich mit Erbsubstanz und Eiweißen; an der Erbsubstanz entstehen dauerhafte Anlagerungen, solange die Zelle sie nicht repariert. gesicherte Physiologie Quelle 2, 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entsteht mehr Epoxid, als Glutathion-S-Transferasen abfangen, bilden sich mehr Anlagerungen an der Erbsubstanz und an Albumin im Blut.

zu wenig — Entsteht wenig Epoxid, wird es fast vollständig an Glutathion gebunden, bevor es die Erbsubstanz erreicht.

in Studien beobachtet · Quelle 3
Aflatoxin-Epoxid → Glutathion-Konjugat Glutathion-S-Transf. · Glutathion (GSH) Glutathion-S-Transferasen hängen Glutathion an das Epoxid. Damit ist es abgesättigt und wasserlöslich. Dabei wird Glutathion verbraucht. Quelle 3, 2↓ zehrt Glutathion-S-Transferasen hängen Glutathion an das Epoxid und entziehen es so der Erbsubstanz; dabei wird Glutathion verbraucht. gesicherte Physiologie Quelle 3, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Epoxid abgefangen, sinkt der Glutathion-Vorrat der Leberzelle, bis sie neues bildet.

zu wenig — Ist wenig Glutathion oder wenig Transferase-Aktivität da, etwa durch Genformen, bleibt mehr Epoxid frei und bindet an die Erbsubstanz.

in Studien beobachtet · Quelle 3, 2
Glutathion-Konjugat → Mercaptursäure γ-GT, N-Acetyltransf. Weitere Enzyme kürzen das Konjugat und hängen eine Acetylgruppe an. Die entstehende Mercaptursäure verlässt den Körper über den Urin. Sie bindet nicht mehr an Erbsubstanz. Quelle 3↓ zehrt Als Mercaptursäure verlässt das abgefangene Epoxid den Körper über den Urin; sie bindet nicht mehr an Eiweiße oder Erbsubstanz. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Epoxid abgefangen, erscheint mehr Mercaptursäure im Urin.

zu wenig — Wird wenig Epoxid abgefangen, entsteht entsprechend wenig Mercaptursäure.

gesicherte Physiologie · Quelle 3
Ochratoxin A → An Albumin gebunden · Albumin Im Blut hängt Ochratoxin A fast vollständig an Albumin. Es wird mit der Galle ausgeschieden, im Darm wieder aufgenommen und bleibt dadurch lange im Kreislauf. So entgeht es dem Filter der Niere. Quelle 4↓ zehrt Albumin hält Ochratoxin A fest und entzieht es so dem Filter der Niere; über Galle und erneute Aufnahme im Darm bleibt es zusätzlich lange im Kreislauf. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Ochratoxin A im Blut, wächst der freie Anteil erst, wenn die Bindestellen des Albumins belegt sind; dann erreicht mehr davon Niere und Leber.

zu wenig — Ist wenig im Blut, ist es ebenso fast vollständig an Albumin gebunden, und nur ein sehr kleiner freier Teil erreicht die Gewebe.

in Studien beobachtet · Quelle 4
An Albumin gebunden → Ochratoxin α Carboxypeptidase A Carboxypeptidase A der Bauchspeicheldrüse und Enzyme von Darmbakterien trennen das Phenylalanin ab. Übrig bleibt Ochratoxin α. Ochratoxin α ist deutlich weniger wirksam. Quelle 4, 5↓ zehrt Die Abspaltung des Phenylalanins verbraucht Ochratoxin A; Ochratoxin α ist deutlich weniger wirksam und wird leichter ausgeschieden. gesicherte Physiologie Quelle 4, 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Ochratoxin A gespalten, entsteht mehr Ochratoxin α, das in Urin und Stuhl erscheint.

zu wenig — Wird wenig gespalten, etwa weil wenig davon den Darm erreicht, bleibt mehr unverändertes Ochratoxin A im Kreislauf.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 5
Ochratoxin α → Ausscheidung Ochratoxin α und ein kleinerer Anteil unverändertes Ochratoxin A verlassen den Körper mit Urin und Stuhl. Beide lassen sich dort nachweisen. Das verläuft langsam. Quelle 5↓ zehrt Urin und Stuhl entziehen dem Körper Ochratoxin α und unverändertes Ochratoxin A; wegen der Bindung an Albumin verläuft das langsam. gesicherte Physiologie Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel aufgenommen, steigt die Menge in Urin und Stuhl langsam an und bleibt über Wochen erhöht.

zu wenig — Wird wenig aufgenommen, ist im Urin nur wenig nachweisbar; frühere Aufnahmen sind wegen der langsamen Ausscheidung noch länger nachweisbar.

gesicherte Physiologie · Quelle 5

Weitere Stationen

Schimmelpilze — Aspergillus, Penicillium Manche Schimmelpilze bilden auf Getreide, Nüssen, Kaffee oder Trockenfrüchten Stoffe, die sie selbst nicht zum Wachsen brauchen. Solche Stoffe heißen Mykotoxine. Wie viel sie bilden, hängt von Feuchte und Wärme ab. Quelle 1↑ liefert Schimmelpilze liefern die Mykotoxine, die mit belasteten Lebensmitteln in den Körper gelangen; wie viel sie bilden, hängt von Feuchte, Wärme und Lagerung ab. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wachsen Schimmelpilze bei Wärme und Feuchte lange auf Lebensmitteln, bilden sie mehr Mykotoxine, die beim Erhitzen weitgehend erhalten bleiben.

zu wenig — Wachsen wenig Schimmelpilze, entstehen wenig Mykotoxine; der Körper braucht sie für keine Aufgabe.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 2
Aflatoxin M1 — in Urin und Milch Ein Teil des Aflatoxins wird von CYP1A2 an einer anderen Stelle mit einer OH-Gruppe versehen. Dieses Aflatoxin M1 erscheint im Urin und in der Milch. Es ist besser wasserlöslich. Quelle 2↓ zehrt Die OH-Gruppe macht Aflatoxin besser wasserlöslich; als Aflatoxin M1 verlässt es den Körper mit dem Urin und geht bei Säugetieren in die Milch über. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Aflatoxin B1 aufgenommen, steigt auch Aflatoxin M1 in Urin und Milch an.

zu wenig — Wird wenig aufgenommen, erscheint nur wenig Aflatoxin M1.

gesicherte Physiologie · Quelle 2
Ochratoxin A — zweites häufiges Mykotoxin Ochratoxin A besteht aus einem Ringsystem und der Aminosäure Phenylalanin. Auch dieser Stoff wird von Schimmelpilzen auf Getreide, Kaffee und Wein gebildet. Der Darm nimmt es gut auf. Quelle 4, 1↑ liefert Ochratoxin A gelangt mit Getreide, Kaffee und Wein in den Darm und wird dort gut aufgenommen; am Phenylalanin-Teil setzt später der Abbau an. gesicherte Physiologie Quelle 4, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Ochratoxin A an, steigt es im Blut langsam und bleibt dort lange, weil Albumin es festhält.

zu wenig — Kommt wenig an, bleibt die Menge im Blut gering, sinkt aber nur langsam.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 5

Cofaktoren dieses Weges

Glutathion — Wird von Glutathion-S-Transferasen an das Aflatoxin-Epoxid gehängt und macht es wasserlöslich; wird verbraucht Quelle 3, 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Glutathion (GSH)
NADPH — Elektronenlieferant der Cytochrom-P450-Enzyme CYP1A2 und CYP3A4; ohne NADPH kein Epoxid Quelle 2, 6
Sauerstoff — Liefert das Sauerstoffatom, das die P450-Enzyme als Epoxid oder OH-Gruppe anhängen Quelle 2, 3
Eisen — Zentralatom im Häm der Cytochrom-P450-Enzyme und bindet dort den Sauerstoff Quelle 6Im ORY-Katalog als Laborwert: Eisen
Vitamin B2 (FAD, FMN) — Flavin-Cofaktoren der P450-Reduktase, die Elektronen von NADPH an die P450-Enzyme weitergibt Quelle 6
Zink — Metall im aktiven Zentrum der Carboxypeptidase A, die Ochratoxin A in zwei Teile trennt; ohne Zink keine Spaltung Quelle 7, 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Zink
Acetyl-CoA — Spender der Acetylgruppe im letzten Schritt zur Mercaptursäure; danach geht sie in den Urin Quelle 3

Quellen

Sweeney MJ, Dobson AD. Molecular biology of mycotoxin biosynthesis. FEMS Microbiol Lett 1999 · PubMed 10386364
Dohnal V, Wu Q, Kuča K. Metabolism of aflatoxins: key enzymes and interindividual as well as interspecies differences. Arch Toxicol 2014 · PubMed 25027283
Deng J, Zhao L, Zhang NY et al. Aflatoxin B(1) metabolism: Regulation by phase I and II metabolizing enzymes and chemoprotective agents. Mutat Res Rev Mutat Res 2018 · PubMed 30454686
Ringot D, Chango A, Schneider YJ, Larondelle Y. Toxicokinetics and toxicodynamics of ochratoxin A, an update. Chem Biol Interact 2006 · PubMed 16293235
Duarte SC, Pena A, Lino CM. Human ochratoxin a biomarkers--from exposure to effect. Crit Rev Toxicol 2011 · PubMed 21401326
Iyanagi T, Xia C, Kim JJ. NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase: prototypic member of the diflavin reductase family. Arch Biochem Biophys 2012 · PubMed 22982532
Kim DH. Chemistry-based design of inhibitors for carboxypeptidase A. Curr Top Med Chem 2004 · PubMed 15320722