Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase (G6PD) – Enzym

Was ist die Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase?

Die Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase (kurz: G6PD) ist ein Enzym, das in nahezu allen Körperzellen vorkommt und eine zentrale Rolle im Stoffwechsel spielt. Besonders wichtig ist es in den roten Blutkörperchen (Erythrozyten), da diese keine Zellkerne und Mitochondrien besitzen und daher vollständig auf den G6PD-abhängigen Stoffwechselweg angewiesen sind, um sich vor schädlichen Substanzen zu schützen.

Das Enzym katalysiert den ersten und geschwindigkeitsbestimmenden Schritt des sogenannten Pentosephosphatwegs (auch Hexosemonophosphatweg genannt). Dabei wird Glucose-6-phosphat zu 6-Phosphogluconolacton umgewandelt, wobei gleichzeitig NADPH (Nicotinamidadenindinukleotidphosphat) gebildet wird. NADPH ist entscheidend für die Regeneration von Glutathion, einem wichtigen Antioxidans, das die roten Blutkörperchen vor oxidativem Schaden schützt.

Funktion und Wirkmechanismus

Die Hauptaufgabe der G6PD besteht in der Produktion von NADPH. Dieses Molekül ist für folgende Funktionen unerlässlich:

• Reduktion von oxidiertem Glutathion (GSSG) zurück zur aktiven Form (GSH) durch die Glutathionreduktase
• Schutz der roten Blutkörperchen vor reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und anderen oxidativen Substanzen
• Beteiligung an der Biosynthese von Fettsäuren, Cholesterin und Nukleotiden
• Unterstützung der Immunabwehr durch Aktivierung von Phagozyten

Da rote Blutkörperchen keinen alternativen Weg zur NADPH-Produktion besitzen, sind sie bei einem G6PD-Mangel besonders anfällig für oxidativen Stress.

G6PD-Mangel: Ursachen und Vererbung

Der G6PD-Mangel ist der weltweit häufigste enzymbedingte Defekt der roten Blutkörperchen und betrifft schätzungsweise 400 bis 500 Millionen Menschen weltweit. Er wird X-chromosomal rezessiv vererbt, das heißt, das verantwortliche Gen liegt auf dem X-Chromosom. Männer (XY) sind häufiger und schwerer betroffen, da sie nur ein X-Chromosom tragen. Frauen (XX) sind oft Trägerinnen und können mildere Symptome aufweisen.

Besonders verbreitet ist der Mangel in Regionen mit historisch hoher Malaria-Belastung, etwa in Subsahara-Afrika, dem Mittelmeerraum, dem Nahen Osten und Südostasien. Dies liegt daran, dass G6PD-Mangel einen gewissen Schutz vor schwerem Malaria-Verlauf bietet (sogenannte positive Selektion).

Symptome

Viele Menschen mit G6PD-Mangel sind symptomfrei, solange sie keine auslösenden Faktoren ausgesetzt sind. Beschwerden treten typischerweise in Form einer hämolytischen Anämie auf, also dem vorzeitigen Abbau roter Blutkörperchen. Auslöser können sein:

• Bestimmte Medikamente: z. B. Primaquin, Dapson, Nitrofurantoin, bestimmte Sulfonamide und Aspirin in hohen Dosen
• Infektionen: bakterielle oder virale Erkrankungen können oxidativen Stress auslösen
• Favabohnen (Ackerbohnen): Enthalten oxidativ wirkende Substanzen; die durch Konsum ausgelöste Hämolyse wird als Favismus bezeichnet
• Certain chemical substances: z. B. Naphthalin (Mottenkugeln)

Typische Symptome einer akuten hämolytischen Episode sind:

• Gelbfärbung der Haut und Augen (Ikterus)
• Dunkler, bräunlicher Urin (durch freigesetztes Hämoglobin)
• Müdigkeit, Schwäche und Blässe
• Schneller Herzschlag (Tachykardie)
• Kurzatmigkeit
• In schweren Fällen: Nierenversagen

Bei Neugeborenen mit G6PD-Mangel kann ein verlängerter Neugeborenenikterus (Gelbsucht) auftreten, der eine engmaschige Überwachung erfordert.

Diagnose

Die Diagnose eines G6PD-Mangels erfolgt durch verschiedene Laboruntersuchungen:

• G6PD-Aktivitätstest: Messung der Enzymaktivität im Blut (Goldstandard)
• Fluoreszenz-Spot-Test: Schnelltest, der die NADPH-Produktion sichtbar macht
• Genetische Analyse: Nachweis von Mutationen im G6PD-Gen (über 200 bekannte Varianten)
• Blutbild und Retikulozytenzahl: Zur Beurteilung einer aktiven Hämolyse
• Haptoglobin, LDH, indirektes Bilirubin: Hämolyseparameter

Wichtig: Bei einer akuten Hämolyseepisode kann die G6PD-Aktivität vorübergehend normal erscheinen, da ältere, stärker betroffene Erythrozyten bereits abgebaut wurden. Der Test sollte daher frühestens 3 Monate nach einer akuten Episode durchgeführt werden.

Behandlung und Management

Eine spezifische Therapie zur Korrektur des Enzymmangels existiert derzeit nicht. Das Management konzentriert sich auf die Vermeidung auslösender Faktoren sowie die Behandlung akuter Episoden:

• Medikamentenliste beachten: Betroffene sollten alle behandelnden Ärzte und Apotheker über den Mangel informieren
• Favabohnen meiden: Besonders bei der mediterranen G6PD-Variante
• Ausreichende Flüssigkeitszufuhr bei Infektionen
• Bluttransfusionen: Bei schwerer hämolytischer Anämie
• Phototherapie oder Austauschtransfusion: Bei schwerem Neugeborenenikterus
• Folsäuresupplementierung: Bei chronischer Hämolyse zur Unterstützung der Blutbildung

Die Prognose ist bei konsequenter Vermeidung der Auslöser in der Regel gut. Schwere chronische hämolytische Anämien sind selten und treten nur bei bestimmten seltenen G6PD-Varianten auf.

Quellen

1. WHO Working Group: Glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency. Bulletin of the World Health Organization, 67(6):601-611, 1989.
2. Luzzatto L, Nannelli C, Notaro R: Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Deficiency. Hematology/Oncology Clinics of North America, 30(2):373-393, 2016. PubMed PMID: 27040960.
3. Minucci A et al.: Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) mutations database: Review of the old and update of the new mutations. Blood Cells, Molecules, and Diseases, 48(3):154-165, 2012.