Oxidativer Stressmarker – Definition & Bedeutung

Was ist ein oxidativer Stressmarker?

Ein oxidativer Stressmarker ist eine messbare biochemische Größe, die anzeigt, in welchem Ausmaß der Körper einem sogenannten oxidativen Stress ausgesetzt ist. Oxidativer Stress entsteht, wenn das Gleichgewicht zwischen freien Radikalen (reaktive Sauerstoffspezies, kurz ROS) und den körpereigenen Antioxidantien gestört ist – wenn also mehr schädigende Moleküle gebildet werden, als der Körper neutralisieren kann. Oxidative Stressmarker werden im Blut, Urin oder Gewebe gemessen und sind ein wichtiges Werkzeug in der klinischen Diagnostik und Forschung.

Biologische Grundlagen des oxidativen Stresses

Freie Radikale sind hochreaktive Moleküle, die im normalen Stoffwechsel entstehen – zum Beispiel bei der Energiegewinnung in den Mitochondrien. In geringen Mengen übernehmen sie wichtige Aufgaben, etwa bei der Immunabwehr. Wenn ihre Konzentration jedoch zu hoch ist, greifen sie Zellmembranen, Proteine, Lipide und die DNA an und verursachen strukturelle Schäden. Der Körper verfügt über ein komplexes Antioxidationssystem – darunter Enzyme wie Superoxiddismutase (SOD), Glutathionperoxidase und Katalase sowie Mikronährstoffe wie Vitamin C, Vitamin E und Selen –, um diese reaktiven Moleküle unschädlich zu machen.

Wichtige oxidative Stressmarker im Überblick

Marker der Lipidperoxidation

• Malondialdehyd (MDA): Entsteht beim Abbau oxidativ geschädigter Fettsäuren. Einer der am häufigsten gemessenen Marker für Zellschäden durch freie Radikale.
• 4-Hydroxynonenal (4-HNE): Ein weiteres Abbauprodukt der Lipidperoxidation; gilt als toxisch für Zellen.
• Isoprostane (z. B. 8-iso-PGF2α): Entstehen durch nicht-enzymatische Oxidation von Arachidonsäure. Sehr spezifischer und stabiler Marker, messbar im Urin und Plasma.

Marker der DNA-Oxidation

• 8-Hydroxy-2-Desoxyguanosin (8-OHdG): Ein oxidiertes DNA-Basenprodukt, das im Urin gemessen wird. Gilt als Goldstandard zur Beurteilung oxidativer DNA-Schäden und ist ein möglicher Risikofaktor für Krebserkrankungen.

Marker der Proteinoxidation

• Proteincarbonyle: Entstehen durch oxidative Modifikation von Aminosäuren. Erhöhte Werte weisen auf schwere Zellschäden hin.
• 3-Nitrotyrosin: Marker für nitrosativen Stress, bei dem reaktive Stickstoffspezies (RNS) Proteine schädigen.

Antioxidative Kapazitätsmarker

• Totale antioxidative Kapazität (TAC): Misst die Gesamtfähigkeit des Blutes, freie Radikale zu neutralisieren.
• Glutathion (GSH/GSSG-Verhältnis): Das Verhältnis von reduziertem zu oxidiertem Glutathion spiegelt den antioxidativen Status der Zelle wider.
• Superoxiddismutase (SOD), Katalase, Glutathionperoxidase: Aktivitätsmessungen dieser Enzyme geben Aufschluss über die körpereigene Schutzkapazität.

Klinische Bedeutung und assoziierte Erkrankungen

Erhöhte oxidative Stressmarker wurden in Verbindung mit einer Vielzahl chronischer und degenerativer Erkrankungen beschrieben:

• Herz-Kreislauf-Erkrankungen: Oxidiertes LDL-Cholesterin fördert die Entstehung von Arteriosklerose.
• Diabetes mellitus: Chronisch erhöhter Blutzucker fördert die Bildung freier Radikale und verursacht vaskuläre Schäden.
• Neurodegenerative Erkrankungen: Bei Alzheimer-Demenz und Parkinson-Erkrankung sind erhöhte Marker für oxidativen Stress nachgewiesen.
• Krebserkrankungen: Oxidative DNA-Schäden können Mutationen und damit die Entstehung maligner Zellen begünstigen.
• Entzündliche Erkrankungen: Chronische Entzündungen und oxidativer Stress verstärken sich gegenseitig.
• Chronisches Erschöpfungssyndrom und Burnout: Werden ebenfalls mit erhöhten Stressmarkern in Verbindung gebracht.

Diagnose und Messung

Die Messung oxidativer Stressmarker erfolgt je nach Parameter aus verschiedenen Probenmaterialien:

• Blutplasma oder Serum: Für MDA, Isoprostane, Proteincarbonyle, TAC und Enzymaktivitäten.
• Urin: Besonders geeignet für 8-OHdG und Isoprostane, da diese stabil und nicht-invasiv messbar sind.
• Gewebe: In der Forschung für spezifische lokale Schäden relevant.

Die Messmethoden umfassen ELISA-Tests, HPLC (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie), colorimetrische Assays und Massenspektrometrie. Eine standardisierte Präanalytik ist entscheidend, da viele Marker lichtempfindlich oder instabil sind.

Einflussfaktoren auf oxidative Stressmarker

Zahlreiche äußere und innere Faktoren können die Konzentration oxidativer Stressmarker beeinflussen:

• Ernährung: Eine antioxidantienreiche Kost (viel Obst, Gemüse, pflanzliche Öle) kann Marker senken.
• Rauchen und Alkohol: Erhöhen die Produktion freier Radikale erheblich.
• Sport und körperliche Aktivität: Intensives Training erhöht kurzfristig oxidative Stressmarker; regelmäßige moderate Aktivität stärkt das Antioxidationssystem langfristig.
• Umweltgifte und Schadstoffe: Schwermetalle, Pestizide und Luftverschmutzung fördern die ROS-Bildung.
• Chronischer psychischer Stress: Aktiviert neuroendokrine Stressachsen und erhöht die ROS-Produktion.
• Alter: Die Aktivität antioxidativer Enzymsysteme nimmt im Alter ab, während oxidative Schäden zunehmen.

Quellen

1. Sies, H. (2015): Oxidative stress: a concept in redox biology and medicine. Redox Biology, 4, 180-183. Verfügbar unter: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25588755/
2. Dalle-Donne, I. et al. (2006): Biomarkers of oxidative damage in human disease. Clinical Chemistry, 52(4), 601-623. Verfügbar unter: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16484333/
3. World Health Organization (WHO): Noncommunicable diseases and oxidative stress – Background document. Verfügbar unter: https://www.who.int