Aminoxidase

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Aminoxidasen sind Enzyme, die in lebenden Organismen weit verbreitet sind. Sie katalysieren die oxidative Desaminierung vieler biologisch bedeutsamer Amine unter Bildung des entsprechenden Aldehyds, von Wasserstoffperoxid und Ammoniak gemäß folgender Gleichung:

RCH₂CH₂+O₂+H₂O→RCHO+H₂O₂

Unterklasse

• Lysyloxidase

Lysyloxidase (LOX) ist ein Enzym, das beim Menschen durch das LOX-Gen kodiert wird. Es katalysiert die Umwandlung von Lysinmolekülen in hochreaktive Aldehyde und ermöglicht dadurch die Ausbildung von Quervernetzungen in Proteinen der extrazellulären Matrix. Eine Hemmung kann zu Knochenhyperplasie führen; zugleich kann eine Hochregulation in Tumorzellen die Metastasierung bestehender Tumoren fördern und damit zur malignen Progression beitragen.

Abbildung 1. Struktur der Lysyloxidase (LOX).

Funktionen

Lysyloxidase ist ein extrazelluläres, kupferabhängiges Enzym, das die Bildung von Aldehyden aus Lysinresten in Kollagen- und Elastinvorstufen katalysiert. Die Bedeutung der durch Lysyloxidase vermittelten Quervernetzung wurde in Tierstudien gezeigt, in denen die Lysyloxidase-Aktivität durch ernährungsbedingten Kupfermangel oder durch Zusatz des Lysyloxidase-Inhibitors β‑Aminopropionitril (BAPN) zur Nahrung gehemmt wurde. Lysyloxidase hat sich zudem als essenziell für die Entwicklung des Respirationstrakts und der Haut erwiesen. Eine Deletion kann zu Störungen in der Transforming-Growth-Factor‑Beta(TGF‑β)-Superfamilie von Proteinen führen, die Zellwachstum und Differenzierung reguliert.

• Primäre Aminoxidase

Die primäre Aminoxidase, auch als semicarbazid-sensitive Aminoxidase (SSAO) bezeichnet, ist ein Enzym, das als primäres Amin: Sauerstoff-Oxidoreduktase (Desaminierung) klassifiziert wird. Wie die Monoaminoxidase (MAO) kann SSAO kurzkettige primäre Amine desaminieren, ist jedoch nicht empfindlich gegenüber MAO-Inhibitoren. Neben anderen Hydrazinen, Hydroxylaminen und Propargylaminen hemmt auch Semicarbazid dieses Enzym. Hydrazin ist dabei ein schwacher Inhibitor; es wurden jedoch stärkere Inhibitoren entwickelt. SSAO kommt in der glatten Gefäßmuskulatur und in verschiedenen weiteren Geweben vor. Die physiologische Funktion von SSAO ist nicht vollständig geklärt. Es wird eine Rolle bei der Gefäßentwicklung, der Regulation der Lipolyse und der Detoxifikation angenommen. SSAO kann als ergänzendes Enzym zur MAO-vermittelten Eliminierung fungieren. Der Oxidationsprozess erzeugt jedoch potenziell schädliche Produkte, die mit Atherosklerose und diabetesassoziierten Gefäßschäden in Zusammenhang stehen könnten. Eine erhöhte SSAO-Aktivität wurde bei Atherosklerose,
Diabetes, Adipositas, Karotisplaques und Varikosis beobachtet.

Abbildung 2. Struktur der primären Aminoxidase.

• Diaminoxidase

Diaminoxidase (DAO) ist am Metabolismus, der Oxidation und der Inaktivierung von Histamin und anderen Polyaminen (z. B. Putrescin oder Spermidin) bei Tieren beteiligt. Die höchsten DAO-Expressionsniveaus wurden im Gastrointestinaltrakt und in der Plazenta beobachtet. Beim Menschen exprimieren bestimmte Subtypen plazentarer Zellen, die extravillösen Trophoblastzellen, dieses Enzym und sezernieren es in das Blut schwangerer Frauen. Erniedrigte DAO-Spiegel im mütterlichen Blut in der Frühschwangerschaft können ein Hinweis auf trophoblastenassoziierte Schwangerschaftserkrankungen wie Präeklampsie sein. Üblicherweise ist dieses Enzym im menschlichen Blutkreislauf nicht vorhanden oder nur in sehr geringen Mengen nachweisbar; bei Schwangeren ist es jedoch deutlich erhöht, was auf eine protektive Wirkung gegenüber überschüssigem Histamin hindeutet. DAO wird zudem von Eosinophilen sezerniert. Ein DAO-Mangel kann sich beim Menschen als Allergieneigung oder Histaminintoleranz manifestieren.

Referenz

1. Mondovì B.; et al. Structure and function of amine oxidase. Advances in Experimental Medicine and Bioligy. 1982，148: 141–53.