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Homocystein

L-Homocystein (Hcy) (ausgesprochen: Homo-cyste-ín) ist eine natürlich vorkommende, aber nicht proteinogene α-Aminosäure. Sie ist im Stoffwechsel ein Zwischenprodukt des Ein-Kohlenstofftransfers und entsteht durch S-Demethylierung von L-Methionin als Methyldonor. Erhöhte Blutwerte für Homocystein (Homocysteinämie) können eine Schädigung der Blutgefäße zur Folge haben. Es steht auch in engem Zusammenhang mit Depressionen und Demenzerkrankungen im Alter. Normale Laborwerte bei der Blutuntersuchung liegen zwischen 5 und 10 µmol·l−1. Zur Regulierung des Homocysteinspiegels im Blut ist eine ausreichende Versorgung mit Betain und den Vitaminen B12, B6 sowie Methyltetrahydrofolat erforderlich. Eine Therapie mit Folsäure zur Krankheitsprävention ist wissenschaftlich umstritten.

Strukturformel
Strukturformel von L-Homocystein
Allgemeines
Name L-Homocystein
Andere Namen
  • L-2-Amino-4-mercaptobuttersäure
  • L-2-Amino-4-mercaptobutansäure
  • (S)-2-Amino-4-mercaptobuttersäure
  • (S)-2-Amino-4-mercaptobutansäure
Summenformel C4H9NO2S
Kurzbeschreibung

farblose Kristalle

Externe Identifikatoren/Datenbanken
Eigenschaften
Molare Masse 135,18 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

233 °C (Racemat)

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H:keine H-Sätze
P:keine P-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Zwei Moleküle Homocystein können sich über eine Disulfidbrücke zum Homocystin verbinden. Bei erhöhtem Homocysteinspiegel im Blut wird Homocystin mit dem Urin ausgeschieden (Homocystinurie).

Inhaltsverzeichnis

Homocystein wurde 1932 von Vincent du Vigneaud bei seinen Arbeiten über schwefelhaltige Verbindungen entdeckt. Doch erst 1962 erkannten Carson und Neil den Zusammenhang zwischen Homocystein und bestimmten Erkrankungen. Sie fanden deutlich erhöhte Homocysteinwerte im Urin einer Gruppe von Kindern mit geistiger Behinderung und postulierten einen Enzymdefekt – die klassische Homocystinurie, verursacht durch einen Defekt der Cystathionin-β-Transferase.

Chemische Eigenschaften

Homocystein liegt überwiegend als „inneres Salz“ bzw. Zwitterion vor, dessen Bildung dadurch zu erklären ist, dass das Proton der Carboxygruppe an das einsame Elektronenpaar des Stickstoffatoms der Aminogruppe wandert.

Zwitterionen von L-Homocystein (links) bzw. D-Homocystein (rechts)

Im elektrischen Feld wandert das Zwitterion nicht, da es als Ganzes ungeladen ist. Genaugenommen ist dies am isoelektrischen Punkt (bei einem bestimmten pH-Wert) der Fall, bei dem das Homocystein auch seine geringste Löslichkeit in Wasser hat. Durch seine im Vergleich zu Cystein zusätzliche CH2-Gruppe kann Homocystein einen fünfgliedrigen heterocyclischen Ring bilden, ein sogenanntes Thiolacton. Diese Cyclisierungsreaktion verhindert die Bildung stabiler Peptidbindungen. Ein Protein, das Homocystein enthält, hat demnach die Tendenz, sich aufzuspalten.

Aus L-Homocystein und Methyl-FH4 kann durch das Enzym Methionin-Synthase die Aminosäure L-Methionin in einer Remethylierung gebildet werden. Die Methionin-Synthase benötigt Vitamin B12 als Coenzym. Alternativ kann Homocystein in Leber und Niere über die Betain-Homocystein-Methyltransferase zu Methionin umgewandelt werden. Coenzym für diese Reaktion ist Betain. Abgebaut wird Homocystein über die Transsulfurierung, einen rein Vitamin-B6-abhängigen Schritt.

L-Methionin wird einerseits zur Proteinsynthese, andererseits zur Bildung von S-Adenosylmethionin (SAM) biochemisch genutzt. SAM ist der wichtigste Donator für Methylgruppen im zellulären Stoffwechsel. Hat es seine Methylgruppe abgegeben, entsteht S-Adenosylhomocystein (SAH), das zu Adenosin sowie L-Homocystein hydrolysiert wird:

SAH hemmt Methylierungsreaktionen, sein Abbau zu Homocystein ist also zwingend notwendig, um Methylierungsreaktionen aufrechterhalten zu können. Ist der Abbau von Homocystein gestört, sind auch die wichtigen Methylierungsreaktionen in der Zelle gestört.

Homocystein kommt natürlicherweise im menschlichen Körper vor. Allerdings führen erhöhte Werte zum Krankheitsbild der Hyperhomocysteinämie. Bereits moderat erhöhte Homocystein-Werte können darüber hinaus das Risiko für Herz-Kreislauferkrankungen erhöhen. Eine Senkung des Homocystein-Spiegels könnte vorbeugend wirken, allerdings gibt es noch keine Studien, die dies belegen.

Erhöhte Homocystein-Werte werden außerdem mit Augenkrankheiten in Verbindung gebracht, insbesondere mit Retinopathie, Pseudoexfoliationssyndrom, Katarakt, Optikusatrophie und Arteriosklerose der Netzhautgefäße; ob auch eine Verbindung zur Makulopathie besteht, ist umstritten.

Bei Vitamin-B12-Mangel ist Homocystein erhöht und kann als Verlaufsparameter für die Therapie eines Vitamin-B12-Mangels verwendet werden (bei effektiver Therapie sollten sich die erhöhten Homocystein-Spiegel wieder normalisieren).

  1. Eintrag zuHomocystein. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 1. Juni 2014.
  2. DatenblattDL-Homocysteine bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 5. November 2016 (PDF).
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  6. Vincent du Vigneaud: A Trail of Sulfa Research: From Insulin to Oxytocin. In: Nob Lec. 1955, S. 1–10. (PDF)
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  14. Wolfgang Herrmann, Rima Obeid: Ursachen und frühzeitige Diagnostik von Vitamin-B12-Mangel. In: Deutsches Ärzteblatt.Band105,Nr.40, 2008,S.680–685, doi:10.3238/arztebl.2008.0680 (online).
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Homocystein
homocystein, sprache, beobachten, bearbeiten, ausgesprochen, homo, cyste, eine, natürlich, vorkommende, aber, nicht, proteinogene, aminosäure, stoffwechsel, zwischenprodukt, kohlenstofftransfers, entsteht, durch, demethylierung, methionin, methyldonor, erhöhte. Homocystein Sprache Beobachten Bearbeiten L Homocystein Hcy ausgesprochen Homo cyste in ist eine naturlich vorkommende aber nicht proteinogene a Aminosaure Sie ist im Stoffwechsel ein Zwischenprodukt des Ein Kohlenstofftransfers und entsteht durch S Demethylierung von L Methionin als Methyldonor Erhohte Blutwerte fur Homocystein Homocysteinamie konnen eine Schadigung der Blutgefasse zur Folge haben Es steht auch in engem Zusammenhang mit Depressionen und Demenzerkrankungen im Alter Normale Laborwerte bei der Blutuntersuchung liegen zwischen 5 und 10 µmol l 1 Zur Regulierung des Homocysteinspiegels im Blut ist eine ausreichende Versorgung mit Betain und den Vitaminen B12 B6 sowie Methyltetrahydrofolat erforderlich 3 4 Eine Therapie mit Folsaure zur Krankheitspravention ist wissenschaftlich umstritten StrukturformelStrukturformel von L HomocysteinAllgemeinesName L HomocysteinAndere Namen L 2 Amino 4 mercaptobuttersaure L 2 Amino 4 mercaptobutansaure S 2 Amino 4 mercaptobuttersaure S 2 Amino 4 mercaptobutansaureSummenformel C4H9NO2SKurzbeschreibung farblose Kristalle 1 Externe Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 6027 13 0 L Enantiomer 6027 14 1 D Enantiomer 454 29 5 Racemat EG Nummer 207 222 9ECHA InfoCard 100 006 567PubChem 778ChemSpider 757Wikidata Q192466EigenschaftenMolare Masse 135 18 g mol 1Aggregatzustand festSchmelzpunkt 233 C Racemat 1 SicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnung 2 keine GHS PiktogrammeH und P Satze H keine H SatzeP keine P Satze 2 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Zwei Molekule Homocystein konnen sich uber eine Disulfidbrucke zum Homocystin verbinden Bei erhohtem Homocysteinspiegel im Blut wird Homocystin mit dem Urin ausgeschieden Homocystinurie Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Eigenschaften 2 1 Chemische Eigenschaften 3 Biochemische Bedeutung 4 Bedeutung fur die Gesundheit 5 Literatur 6 Einzelnachweise 7 WeblinksGeschichte BearbeitenHomocystein wurde 1932 von Vincent du Vigneaud bei seinen Arbeiten uber schwefelhaltige Verbindungen entdeckt Doch erst 1962 erkannten Carson und Neil den Zusammenhang zwischen Homocystein und bestimmten Erkrankungen Sie fanden deutlich erhohte Homocysteinwerte im Urin einer Gruppe von Kindern mit geistiger Behinderung und postulierten einen Enzymdefekt die klassische Homocystinurie verursacht durch einen Defekt der Cystathionin b Transferase 5 6 7 Eigenschaften BearbeitenChemische Eigenschaften Bearbeiten Homocystein liegt uberwiegend als inneres Salz bzw Zwitterion vor dessen Bildung dadurch zu erklaren ist dass das Proton der Carboxygruppe an das einsame Elektronenpaar des Stickstoffatoms der Aminogruppe wandert Zwitterionen von L Homocystein links bzw D Homocystein rechts Im elektrischen Feld wandert das Zwitterion nicht da es als Ganzes ungeladen ist Genaugenommen ist dies am isoelektrischen Punkt bei einem bestimmten pH Wert der Fall bei dem das Homocystein auch seine geringste Loslichkeit in Wasser hat Durch seine im Vergleich zu Cystein zusatzliche CH2 Gruppe kann Homocystein einen funfgliedrigen heterocyclischen Ring bilden ein sogenanntes Thiolacton 8 Diese Cyclisierungsreaktion verhindert die Bildung stabiler Peptidbindungen Ein Protein das Homocystein enthalt hat demnach die Tendenz sich aufzuspalten Biochemische Bedeutung BearbeitenAus L Homocystein und Methyl FH4 kann durch das Enzym Methionin Synthase die Aminosaure L Methionin in einer Remethylierung gebildet werden Die Methionin Synthase benotigt Vitamin B12 als Coenzym Alternativ kann Homocystein in Leber und Niere uber die Betain Homocystein Methyltransferase zu Methionin umgewandelt werden Coenzym fur diese Reaktion ist Betain Abgebaut wird Homocystein uber die Transsulfurierung einen rein Vitamin B6 abhangigen Schritt L Methionin wird einerseits zur Proteinsynthese andererseits zur Bildung von S Adenosylmethionin SAM biochemisch genutzt SAM ist der wichtigste Donator fur Methylgruppen im zellularen Stoffwechsel Hat es seine Methylgruppe abgegeben entsteht S Adenosylhomocystein SAH das zu Adenosin sowie L Homocystein hydrolysiert wird SAH hemmt Methylierungsreaktionen sein Abbau zu Homocystein ist also zwingend notwendig um Methylierungsreaktionen aufrechterhalten zu konnen Ist der Abbau von Homocystein gestort sind auch die wichtigen Methylierungsreaktionen in der Zelle gestort 9 Bedeutung fur die Gesundheit BearbeitenHomocystein kommt naturlicherweise im menschlichen Korper vor Allerdings fuhren erhohte Werte zum Krankheitsbild der Hyperhomocysteinamie Bereits moderat erhohte Homocystein Werte konnen daruber hinaus das Risiko fur Herz Kreislauferkrankungen erhohen Eine Senkung des Homocystein Spiegels konnte vorbeugend wirken allerdings gibt es noch keine Studien die dies belegen 10 Erhohte Homocystein Werte werden ausserdem mit Augenkrankheiten in Verbindung gebracht insbesondere mit Retinopathie Pseudoexfoliationssyndrom Katarakt Optikusatrophie und Arteriosklerose der Netzhautgefasse 11 ob auch eine Verbindung zur Makulopathie besteht ist umstritten 12 Bei Vitamin B12 Mangel ist Homocystein erhoht und kann als Verlaufsparameter fur die Therapie eines Vitamin B12 Mangels verwendet werden bei effektiver Therapie sollten sich die erhohten Homocystein Spiegel wieder normalisieren 13 14 Literatur BearbeitenOlaf Stanger Homocystein Grundlagen Klinik Therapie Pravention Maudrich Wien Munchen Bern 2004 ISBN 3 85175 766 1 Jeremy M Berg John L Tymoczko Lubert Stryer Biochemie 5 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg 2003 ISBN 3 8274 1303 6 Per Magne Ueland Helga Refsum Lars Brattstrom 8 Plasma Homocysteine and Cardiovascular Disease In Robert Francis Hrsg Atherosclerotic cardiovascular disease hemostasis and endothelial function M Dekker New York 1992 ISBN 0 8247 8726 9 S 183 236 englisch uib no Memento vom 20 November 2004 im Internet Archive PDF 2 9 MB Wolfgang Herrmann Rima Obeid Vitamins in the prevention of human diseases 2011 ISBN 978 3 11 021448 2 Wolfgang Herrmann Rima Obeid Die obligatorische Folsaurefortifikation von Nahrungsmitteln Ein in Deutschland kontrovers diskutiertes Thema The Mandatory Fortification of Staple Foods with Folic Acid A Current Controversy in Germany Arzteblatt Ubersichtsarbeit doi 10 3238 arztebl 2011 0249Einzelnachweise Bearbeiten a b Eintrag zu Homocystein In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 1 Juni 2014 a b Datenblatt DL Homocysteine bei Sigma Aldrich abgerufen am 5 November 2016 PDF Deutsches Institut fur Ernahrungsforschung Potsdam Rehbrucke Kombination von niedrigem Vitamin B12 und niedrigem Folat Spiegel erhoht das Schlaganfallrisiko Pressemitteilung vom 25 September 2007 abgerufen 9 Februar 2013 Cornelia Weikert u a B Vitamin Plasma Levels and the Risk of Ischemic Stroke and Transient Ischemic Attack in a German Cohort In Stroke 38 2007 S 2912 2918 doi 10 1161 STROKEAHA 107 486068 D Gruson Cardiovascular diseases and homocysteine a short summary of a long story In J Int Clin Chem 14 2003 S 3 Vincent du Vigneaud A Trail of Sulfa Research From Insulin to Oxytocin In Nob Lec 1955 S 1 10 PDF N A Carson D W Neill Metabolic abnormalities detected in a survey of mentally backward individuals in Northern Ireland In Arch Dis Child Band 37 Oktober 1962 S 505 513 doi 10 1136 adc 37 195 505 PMID 14018926 PMC 2012909 freier Volltext H S Baernstein In Journal of Biological Chemistry 106 1934 S 451 P Durand M Prost N Loreau Impaired homocysteine metabolism and atherothrombotic disease In Lab Invest 81 2001 S 645 672 PMID 11351038 Deutsches Grunes Kreuz abgerufen am 25 November 2015 T A Ajith Ranimenon Homocysteine in ocular diseases In Clin Chim Acta Band 450 Oktober 2015 S 316 21 doi 10 1016 j cca 2015 09 007 PMID 26343924 A Pinna F Zaccheddu F Boscia C Carru G Solinas Homocysteine and risk of age related macular degeneration A systematic review and meta analysis In Acta Ophthalmol Band 96 Nr 3 Mai 2018 S e269 e276 doi 10 1111 aos 13343 PMID 27966830 S Rajan J I Wallace S A Beresford K I Brodkin R A Allen S P Stabler Screening for cobalamin deficiency in geriatric outpatients prevalence and influence of synthetic cobalamin intake In J Am Geriatr Soc 50 4 2002 S 624 630 PMID 11982661 Wolfgang Herrmann Rima Obeid Ursachen und fruhzeitige Diagnostik von Vitamin B12 Mangel In Deutsches Arzteblatt Band 105 Nr 40 2008 S 680 685 doi 10 3238 arztebl 2008 0680 online Weblinks Bearbeiten Wikibooks Biochemie und Pathobiochemie Methionin Stoffwechsel Lern und Lehrmaterialien Laborlexikon Fachzeitschrift fur Labormedizin Homocystin Homocystein Vitamin B Prophylaxe in der DiskussionDieser Artikel behandelt ein Gesundheitsthema Er dient nicht der Selbstdiagnose und ersetzt nicht eine Diagnose durch einen Arzt Bitte hierzu den Hinweis zu Gesundheitsthemen beachten Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Homocystein amp oldid 215316731, wikipedia, wiki, deutsches

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