Omega-3-Fettsäuren: der Weg im Körper · Biomarker & Blutanalyse

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg hinter dem Laborwert Omega-3-Fettsäuren: ALA, EPA, DHA: 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

Omega-3-Fettsäuren wie ALA, EPA und DHA sind mehrfach ungesättigte Fettsäuren, deren erste Doppelbindung am dritten Kohlenstoff vom Kettenende liegt. Der Körper baut sie in Zellmembranen ein und bildet aus EPA und DHA Botenstoffe wie Resolvine. EPA konkurriert mit Arachidonsäure.

10 Stationen · 9 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.

ALA → Stearidonsäure FADS2 (Δ6-Desaturase) · NADH, Cytochrom b5 Die Δ6-Desaturase (FADS2) setzt eine weitere Doppelbindung ein. Dasselbe Enzym bearbeitet auch Omega-6-Fettsäuren, die dabei mit den Omega-3-Fettsäuren um den Platz konkurrieren. Dieser Schritt gilt als der langsamste des Weges. Quelle 1, 2↑ liefert Der Schritt durch die Δ6-Desaturase gilt als der langsamste des Weges. Er bestimmt, wie viel ALA überhaupt in Richtung EPA weitergeht; Linolsäure aus der Omega-6-Reihe besetzt dasselbe Enzym. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt viel Substrat zugleich an, ALA und Linolsäure, konkurrieren beide um die Δ6-Desaturase. Je mehr Linolsäure dabei ist, desto weniger ALA wird zu Stearidonsäure umgesetzt.

zu wenig — Entsteht wenig Stearidonsäure, weil die Δ6-Desaturase langsam arbeitet oder von Omega-6-Fettsäuren besetzt ist, kommt auch weiter unten im Weg wenig EPA an.

gesicherte Physiologie · Quelle 1
Stearidonsäure → Eicosatetraensäure ELOVL5 (Elongase) · Malonyl-CoA, NADPH Eine Elongase (ELOVL5) hängt zwei Kohlenstoffatome an; dafür liefert Malonyl-CoA den Baustein und NADPH die Elektronen. So entsteht die direkte Vorstufe von EPA. Quelle 2↑ liefert Die Verlängerung verbraucht Malonyl-CoA und NADPH und liefert die Kette mit zwanzig Kohlenstoffatomen, die die Δ5-Desaturase zu EPA umbaut. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Eicosatetraensäure, legt die nachfolgende Δ5-Desaturase fest, wie viel davon zu EPA wird.

zu wenig — Ist wenig Malonyl-CoA oder NADPH da, kommt die Elongase nicht nach, und es entsteht weniger Vorstufe für EPA.

gesicherte Physiologie · Quelle 2
Eicosatetraensäure → EPA FADS1 (Δ5-Desaturase) · NADH, Cytochrom b5 Die Δ5-Desaturase (FADS1) setzt die fünfte Doppelbindung. EPA hat zwanzig Kohlenstoffatome und ist Ausgangsstoff für eine eigene Gruppe von Botenstoffen. Freigesetzt konkurriert EPA mit Arachidonsäure um Cyclooxygenasen und Lipoxygenasen. Quelle 1, 3↕ beides, je nach Menge Aus der Membran freigesetzt, konkurriert EPA mit Arachidonsäure um Cyclooxygenasen und Lipoxygenasen. Es liefert eigene Botenstoffe der 3er-Reihe und Vorstufen der E-Resolvine und entzieht der Arachidonsäure Enzymplätze. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel EPA in den Membranen, entsteht weniger Thromboxan A2 aus Arachidonsäure; das stattdessen gebildete Thromboxan A3 wirkt schwächer auf Blutplättchen, und die Gerinnung läuft leicht verzögert.

zu wenig — Ist wenig EPA da, setzen Cyclooxygenasen und Lipoxygenasen überwiegend Arachidonsäure um, und es entsteht wenig 18-HEPE als Vorstufe der E-Resolvine.

in Studien beobachtet · Quelle 3
EPA → DPA ELOVL2 (Elongase) · Malonyl-CoA, NADPH Die Elongase ELOVL2 verlängert EPA um zwei weitere Kohlenstoffatome. DPA ist die Vorstufe für die körpereigene DHA-Bildung. Quelle 2↑ liefert DPA ist die Vorstufe, aus der über weitere Verlängerung, Entsättigung und die Kürzung im Peroxisom DHA entsteht. ELOVL2 übernimmt dabei auch den folgenden Verlängerungsschritt. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Vorstufe an, steigt DPA mit, DHA dagegen kaum: Die folgenden Schritte bis zur Kürzung im Peroxisom begrenzen den Durchfluss.

zu wenig — Ist wenig DPA da, hat die körpereigene DHA-Bildung kaum Ausgangsstoff; DHA stammt dann aus der Nahrung.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 2
DPA → DHA ELOVL2, FADS2 · Peroxisom (Kürzung) Für DHA wird die Kette erst weiter verlängert und entsättigt; im Peroxisom kürzt ein Abbauschritt sie dann wieder um zwei Kohlenstoffatome. Beim Menschen läuft dieser Weg nur in geringem Umfang ab. Bevorzugt sitzt es in Gehirn und Netzhaut. Quelle 2, 1↑ liefert DHA ist das Endprodukt des Weges. Es wird bevorzugt in die Membranphospholipide von Gehirn, Netzhaut und Spermien eingebaut, wo es einen großen Teil der Fettsäuren stellt. gesicherte Physiologie Quelle 4, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt viel DHA an, wird mehr davon in Membranphospholipide eingebaut. Mit seinen sechs Doppelbindungen oxidiert es leicht; Vitamin E fängt die dabei entstehenden Peroxylradikale ab.

zu wenig — Ist wenig DHA da, bauen die Einbau-Enzyme an seiner Stelle vermehrt andere mehrfach ungesättigte Fettsäuren ein, vor allem eine Omega-6-Fettsäure mit 22 Kohlenstoffatomen.

in Studien beobachtet · Quelle 4, 9
18-HEPE → Resolvine der E-Reihe 5-Lipoxygenase Die 5-Lipoxygenase baut 18-HEPE weiter um. Die entstehenden Resolvine binden an eigene Empfängerstellen von Abwehrzellen und gehören zu den Stoffen, mit denen der Körper eine Entzündungsreaktion wieder beendet. Sie bremsen den Zustrom weiterer Abwehrzellen. Quelle 5, 3↓ zehrt Resolvin E1 bindet an die Empfängerstellen ChemR23 und BLT1. Es bremst den Zustrom neutrophiler Granulozyten und regt Makrophagen an, abgestorbene Zellen aufzunehmen; so klingt die Entzündungsreaktion ab. in Studien beobachtet Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sind viele E-Resolvine da, wandern in Tiermodellen weniger neutrophile Granulozyten ins Gewebe ein, und die Entzündungsreaktion klingt früher ab.

zu wenig — Sind wenig E-Resolvine da, hält in Tiermodellen der Zustrom neutrophiler Granulozyten länger an, und die Rückbildung der Entzündung dauert länger.

in Studien beobachtet · Quelle 5
In Membranlipiden → Resolvine, Protectine 15-LOX, 5-LOX · Phospholipase A2 Die Phospholipase A2 löst DHA wieder heraus. Eine 15-Lipoxygenase bildet daraus 17-HpDHA, aus dem die Resolvine der D-Reihe, Protectine und Maresine entstehen. Diese Stoffe wirken mit, wenn eine Entzündungsreaktion abklingt. Quelle 5, 3↓ zehrt Resolvine der D-Reihe, Protectine und Maresine bremsen die Einwanderung neutrophiler Granulozyten und regen Makrophagen an, abgestorbene Zellen und Erreger aufzunehmen. Maresine wirken auch an der Gewebeneubildung mit. in Studien beobachtet Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sind viele dieser Botenstoffe da, klingt eine Entzündungsreaktion in Tiermodellen früher ab, und Makrophagen räumen das Gewebe schneller.

zu wenig — Wird wenig DHA freigesetzt, entsteht wenig 17-HpDHA; in Tiermodellen dauert die Rückbildung einer Entzündung dann länger.

in Studien beobachtet · Quelle 5

Weitere Stationen

ALA — Alpha-Linolensäure ALA ist die pflanzliche Omega-3-Fettsäure aus Lein, Raps und Walnuss. Der Körper kann sie nicht selbst bilden; sie trägt drei Doppelbindungen und 18 Kohlenstoffatome. Nur ein kleiner Teil davon wird über Desaturasen und Elongasen zu EPA umgebaut. Quelle 1↑ liefert ALA ist der Ausgangsstoff des ganzen Weges. Ein großer Teil wird in den Mitochondrien zur Energiegewinnung abgebaut; nur ein kleiner Teil gelangt über Desaturasen und Elongasen bis zu EPA. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr ALA an, wird ein großer Teil davon abgebaut oder gespeichert. EPA und DPA steigen nur in kleinem Umfang mit, DHA kaum.

zu wenig — Ist wenig ALA da, hat der körpereigene Weg kaum Ausgangsstoff; EPA und DHA stammen dann fast nur aus der Nahrung.

gesicherte Physiologie · Quelle 1
18-HEPE — aus freigesetzter EPA Wird EPA aus der Membran gelöst, hängen Cytochrom-P450-Enzyme oder eine veränderte Cyclooxygenase-2 Sauerstoff an; so entsteht 18-HEPE. 18-HEPE ist die Vorstufe der E-Resolvine. Quelle 5, 3↑ liefert 18-HEPE ist die Vorstufe der E-Resolvine. Der Weg über die veränderte Cyclooxygenase-2 entsteht, wenn Acetylsalicylsäure das Enzym acetyliert hat; der Weg über Cytochrom P450 läuft auch ohne. gesicherte Physiologie Quelle 5, 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel 18-HEPE da, setzt die 5-Lipoxygenase in Abwehrzellen mehr davon zu Resolvin E1 und E2 um.

zu wenig — Ist wenig freigesetztes EPA da, entsteht wenig 18-HEPE, und die Bildung der E-Resolvine stockt schon am Anfang.

in Studien beobachtet · Quelle 5
In Membranlipiden — Phospholipide der Zellwand EPA und DHA werden über eigene Enzyme in die Phospholipide der Zellmembranen eingebaut, meist an der mittleren Position des Glycerin-Gerüsts. Dort verändern sie, wie beweglich die Membran ist. Zugleich bilden sie einen Vorrat für Botenstoffe. Quelle 4↑ liefert In der Membran machen EPA und DHA die Lipidschicht beweglicher und verändern, wie Eiweiße darin arbeiten. Zugleich bilden sie den Vorrat, aus dem die Phospholipase A2 sie bei Bedarf freisetzt. gesicherte Physiologie Quelle 4, 8
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel EPA und DHA in den Membranen, verdrängen sie dort einen Teil der Arachidonsäure; bei der Freisetzung stehen dann mehr Omega-3-Fettsäuren für Cyclooxygenasen und Lipoxygenasen bereit.

zu wenig — Ist wenig EPA und DHA eingebaut, nehmen Omega-6-Fettsäuren wie Arachidonsäure ihren Platz ein, und bei der Freisetzung entstehen vorwiegend Botenstoffe aus Arachidonsäure.

gesicherte Physiologie · Quelle 3, 4

Cofaktoren dieses Weges

Niacin (NADH, NADPH) — NADH liefert den Desaturasen, NADPH den Elongasen die Elektronen; ohne sie stockt der Umbau von ALA Quelle 2Im ORY-Katalog als Laborwert: NAD⁺ (Nicotinamidadenindinukleotid)
Eisen — Metallzentrum der Lipoxygenasen, die aus EPA und DHA Resolvine bilden; ohne Eisen arbeiten sie nicht Quelle 6Im ORY-Katalog als Laborwert: Eisen
Biotin — Cofaktor der Acetyl-CoA-Carboxylase, die das Malonyl-CoA für die Elongasen bildet; ohne Malonyl-CoA keine Verlängerung Quelle 7
Pantothensäure (Coenzym A) — Baustein von Coenzym A in Malonyl-CoA und in aktivierten Fettsäuren; nur aktiviert werden Fettsäuren umgebaut Quelle 2
Calcium — Ein Anstieg in der Zelle aktiviert die cytosolische Phospholipase A2, die Fettsäuren freisetzt, bevorzugt Arachidonsäure Quelle 8Im ORY-Katalog als Laborwert: Calcium (intrazellulär)
Vitamin E — Fängt in Membranen mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren Peroxylradikale ab und begrenzt so deren Oxidation Quelle 9Im ORY-Katalog als Laborwert: Vitamin E (Tocopherol)

Quellen

Burdge GC, Calder PC. Metabolism of alpha-linolenic acid in humans. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 2006 · PubMed 16828546
Qiu X. Biosynthesis of docosahexaenoic acid (DHA, 22:6-4, 7,10,13,16,19): two distinct pathways. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 2003 · PubMed 12538082
Dyall SC, Balas L, Bazan NG et al. Polyunsaturated fatty acids and fatty acid-derived lipid mediators: Recent advances in the understanding of their biosynthesis, structures, and functions. Prog Lipid Res 2022 · PubMed 35508275
Hishikawa D, Valentine WJ, Iizuka-Hishikawa Y et al. Metabolism and functions of docosahexaenoic acid-containing membrane glycerophospholipids. FEBS Lett 2017 · PubMed 28833063
Chiang N, Serhan CN. Specialized pro-resolving mediator network: an update on production and actions. Essays Biochem 2020 · PubMed 32885825
Wood I, Trostchansky A, Rubbo H. Structural considerations on lipoxygenase function, inhibition and crosstalk with nitric oxide pathways. Biochimie 2020 · PubMed 32980463
Tong L. Striking Diversity in Holoenzyme Architecture and Extensive Conformational Variability in Biotin-Dependent Carboxylases. Adv Protein Chem Struct Biol 2017 · PubMed 28683917
Leslie CC. Cytosolic phospholipase A2: physiological function and role in disease. J Lipid Res 2015 · PubMed 25838312
Traber MG, Atkinson J. Vitamin E, antioxidant and nothing more. Free Radic Biol Med 2007 · PubMed 17561088