Eicosanoidstoffwechsel – Funktion & klinische Bedeutung

Was ist der Eicosanoidstoffwechsel?

Der Eicosanoidstoffwechsel umfasst alle biochemischen Prozesse, bei denen Eicosanoide gebildet, umgewandelt und abgebaut werden. Eicosanoide sind kurzlebige, lipidbasierte Signalmoleküle (Botenstoffe), die aus mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit 20 Kohlenstoffatomen synthetisiert werden – daher der Name (griechisch „eikosi“ = zwanzig). Die wichtigsten Ausgangssubstanzen sind Arachidonsäure (aus Omega-6-Fettsäuren), Eicosapentaensäure (EPA) und Dihomo-Gamma-Linolensäure (DGLA) (beide aus Omega-3- bzw. Omega-6-Fettsäuren). Eicosanoide wirken vor Ort in Geweben und Zellen, ohne wie klassische Hormone über den Blutkreislauf transportiert zu werden.

Gruppen von Eicosanoiden

Der Eicosanoidstoffwechsel produziert vier Hauptgruppen bioaktiver Verbindungen:

• Prostaglandine: Regulieren Entzündungen, Schmerzwahrnehmung, Fieber und die Kontraktion der glatten Muskulatur (z. B. in Gebärmutter und Blutgefäßen).
• Thromboxane: Fördern vor allem die Blutplättchenaggregation (Verklumpung) und die Vasokonstriktion (Gefäßverengung); Thromboxan A2 spielt eine zentrale Rolle bei der Blutgerinnung.
• Leukotriene: Sind hauptsächlich an allergischen und entzündlichen Reaktionen beteiligt, besonders in der Lunge (Asthma) und im Immunsystem.
• Lipoxine: Wirken entzündungshemmend und tragen zur Auflösung von Entzündungsreaktionen bei.

Biochemische Stoffwechselwege

Der Eicosanoidstoffwechsel läuft hauptsächlich über drei enzymatische Stoffwechselwege ab:

Cyclooxygenase-Weg (COX-Weg)

Das Enzym Cyclooxygenase (COX), auch bekannt als Prostaglandin-Endoperoxid-Synthase, wandelt Arachidonsäure in Prostaglandine und Thromboxane um. Es gibt zwei Isoformen: COX-1 (konstitutiv, immer vorhanden) und COX-2 (induzierbar, bei Entzündung hochreguliert). Nichtsteroidale Antirheumatika (NSAR) wie Aspirin oder Ibuprofen hemmen gezielt diese Enzyme.

Lipoxygenase-Weg (LOX-Weg)

Lipoxygenasen (LOX) katalysieren die Umwandlung von Arachidonsäure zu Leukotrienen und Lipoxinen. Dieser Weg ist besonders in Immunzellen wie Mastzellen, Basophilen und Eosinophilen aktiv und spielt eine Schlüsselrolle bei allergischen Reaktionen und Asthma.

Cytochrom-P450-Weg

Cytochrom-P450-Enzyme erzeugen aus Arachidonsäure Epoxyeicosatriensäuren (EETs) und Hydroxyeicosatetrae nsäuren (HETEs), die unter anderem den Blutdruck, die Nierenfunktion und die Gefäßweite regulieren.

Bedeutung für Entzündung und Immunsystem

Eicosanoide sind zentrale Mediatoren der Entzündungsreaktion. Während Prostaglandine und Leukotriene aus Arachidonsäure (Omega-6) in der Regel entzündungsfördernd wirken, erzeugen EPA und DHA (Omega-3-Fettsäuren) eher entzündungshemmende Eicosanoide (z. B. Resolvine und Protektine). Das Gleichgewicht zwischen Omega-6- und Omega-3-Fettsäuren in der Ernährung beeinflusst daher maßgeblich, ob eher entzündungsfördernde oder entzündungshemmende Eicosanoide gebildet werden.

Klinische Relevanz

Störungen im Eicosanoidstoffwechsel sind an zahlreichen Erkrankungen beteiligt:

• Asthma bronchiale: Überproduktion von Leukotrienen führt zu Bronchospasmus und Schleimhautschwellung.
• Rheumatoide Arthritis und andere Entzündungserkrankungen: Erhöhte Prostaglandin-E2-Spiegel verstärken Schmerz und Entzündung.
• Herz-Kreislauf-Erkrankungen: Dysbalance zwischen Thromboxan A2 (gefäßverengend, thrombotisch) und Prostacyclin PGI2 (gefäßerweiternd, gerinnungshemmend) erhöht das Thromboserisiko.
• Allergien und atopische Erkrankungen: Leukotriene verursachen typische allergische Symptome.
• Krebs: COX-2-Überexpression fördert Tumorwachstum und -ausbreitung bei verschiedenen Krebsarten.

Therapeutische Ansätze

Viele wichtige Medikamente greifen gezielt in den Eicosanoidstoffwechsel ein:

• NSAR (z. B. Ibuprofen, Diclofenac, Aspirin): Hemmen COX-1 und/oder COX-2, reduzieren die Prostaglandin-Synthese und wirken dadurch schmerzlindernd, fiebersenkend und entzündungshemmend.
• COX-2-Hemmer (Coxibe, z. B. Celecoxib): Selektive Hemmung von COX-2 mit geringeren Magenrisiken als klassische NSAR.
• Leukotrien-Antagonisten (z. B. Montelukast): Blockieren Leukotrienrezeptoren und werden bei Asthma und allergischer Rhinitis eingesetzt.
• Kortikosteroide: Hemmen die Freisetzung von Arachidonsäure aus Zellmembranen über die Hemmung von Phospholipase A2 und reduzieren so die gesamte Eicosanoidsynthese.
• Omega-3-Fettsäure-Supplemente: Verschieben das Eicosanoid-Gleichgewicht in Richtung entzündungshemmender Mediatoren.

Ernährung und Eicosanoidstoffwechsel

Die Zusammensetzung der Ernährung hat einen direkten Einfluss auf den Eicosanoidstoffwechsel. Eine westliche Ernährung mit einem hohen Anteil an Omega-6-Fettsäuren (z. B. aus Sonnenblumenöl, Fleisch) fördert die Bildung entzündungsfördernder Eicosanoide. Eine mediterrane Ernährung mit mehr Omega-3-Fettsäuren (fetter Fisch, Leinsamen, Walnüsse) verschiebt das Gleichgewicht zugunsten entzündungshemmender Verbindungen. Fachgesellschaften empfehlen ein Omega-6-zu-Omega-3-Verhältnis von idealerweise 4:1 oder niedriger.

Quellen

1. Funk, C.D. (2001): Prostaglandins and leukotrienes: advances in eicosanoid biology. In: Science, 294(5548), S. 1871–1875. DOI: 10.1126/science.294.5548.1871
2. Calder, P.C. (2009): Polyunsaturated fatty acids and inflammatory processes: New twists in an old tale. In: Biochimie, 91(6), S. 791–795. DOI: 10.1016/j.biochi.2009.01.008
3. Rang, H.P. et al. (2020): Rang & Dale's Pharmacology. 9. Auflage. Elsevier, Edinburgh.