AMPase

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Einleitung

AMPase, auch als 5'-Nukleotidase (5'-NT) bezeichnet, ist eine Hydrolase mit geringer Substratspezifität und kann auf ein breites Spektrum von Nukleotiden wirken. Dieses Enzym ist überwiegend hepatischen Ursprungs und in zahlreichen menschlichen Geweben wie Leber, Galle, Darm, Gehirn, Herz und Pankreas weit verbreitet. Es ist an der Zytoplasmamembran lokalisiert; in der Leber findet es sich vor allem in den Membranen der Gallengänge sowie der sinusoidalen Spalträume. Die Bestimmung der 5'-NT erfolgt überwiegend mittels kolorimetrischer Verfahren, die in der Handhabung aufwendig und nur schwer zu automatisieren sind; die Reagenzien sind jedoch leicht verfügbar und daher für den Einsatz in Einrichtungen der Primärversorgung geeignet.

Abbildung 1. Struktur der AMPase.

Störfaktoren

• Die Bestimmung in Plasma kann zu trüben Proben führen; zudem können mit Metallionen chelatierende Antikoagulanzien die Aktivierung durch Magnesium beeinträchtigen. Daher wird in der Regel Serum verwendet.
• Antikoagulanzien, die Metallionen chelatieren, interferieren mit der Aktivierung von Manganionen.
• 5'-NT ist eine spezifische Phosphat-Hydrolase, die ausschließlich auf Nukleosid-5'-phosphate wie AMP (Adenosin-5'-phosphat) wirkt und dabei anorganisches Phosphat und Nukleosid freisetzt; sie hydrolysiert alle vier 5-Ribonukleosidphosphate. Das Enzym ist in den Zellmembranen verschiedener menschlicher Gewebe weit verbreitet; das pH-Optimum liegt bei 6,6–7,0. Es wird durch Mg²⁺ aktiviert, jedoch durch Ni²⁺ gehemmt.

Quelle

Die 5'-Nukleotidase ist in Leber, Galle, Pankreas, Darm, Herz, Gehirn, Lunge, Niere, Hypophyse, Schilddrüse, Prostata, Hoden sowie weiteren Organen und Geweben weit verbreitet und an Zellmembranen lokalisiert; das hepatobiliäre System ist die Hauptquelle der 5'-Nukleotidase im Serum. In der Leber findet sie sich vor allem in den Gallengängen und in den sinusoidalen Räumen.

Nachweismethoden

• Molybdänblau-kolorimetrisches Verfahren
• Chemilumineszenzverfahren
• Enzymatisches Verfahren
• Gekoppelte Geschwindigkeitsmethode

Nachweisprinzip

Die 5'-Nukleotidase (5'-NT) katalysiert die Hydrolyse eines 5'-Hypoxanthin-Nukleotids unter Bildung von Hypoxanthin und Ammoniak. Hypoxanthin wird anschließend durch Purinnukleosidphosphorylase (PNP) umgesetzt; durch Xanthinoxidase (XOD) entsteht daraus Harnsäure und Wasserstoffperoxid (H₂O₂). H₂O₂ reagiert in Gegenwart von Peroxidase (POD) mit 4-Aminoantipyrin (4-AA) und T00S zu einem farbigen Iminofarbstoff. Die 5'-NT-Aktivität in der Probe wird durch Messung der Absorptionsänderung bei den entsprechenden Wellenlängen bestimmt.

Membrangebundene und lösliche Formen

Untersuchungen zu 5'-Nukleotidasen bei Säugetieren haben gezeigt, dass vier unterschiedliche Formen der 5'-Nukleotidase existieren: eine membrangebundene Form und drei lösliche Formen. Die membrangebundene Form ist am C-Terminus über einen GPI-Anker an die Plasmamembran gebunden. Eine der löslichen Formen scheint aus der GPI-verankerten ekto-5'-Nukleotidase abgeleitet zu sein und ist extrazellulär lokalisiert. Die beiden zytoplasmatischen Enzymformen weisen ähnliche Eigenschaften auf, lassen sich jedoch anhand ihrer bevorzugten Affinität zu Nukleotidsubstraten unterscheiden. Die GPI-verankerte Form liegt als Dimer vor, wobei die beiden Untereinheiten über Disulfidbrücken verbunden sind. Die lösliche Form kann als Dimer oder Tetramer vorliegen. Üblicherweise sind mindestens 50 % des Enzyms in oberflächengebundener Form vorhanden.

Klinische Bedeutung

Die Bestimmung der Serum-5'-NT dient vor allem der Diagnostik von Erkrankungen des hepatobiliären Systems sowie der Differenzialdiagnostik gegenüber Skeletterkrankungen. Eine erhöhte Serum-5'-NT-Aktivität findet sich hauptsächlich bei Erkrankungen des hepatobiliären Systems, z. B. bei obstruktivem Ikterus, primärem und sekundärem hepatozellulärem Karzinom sowie Hepatitis; die Aktivität verläuft dabei in der Regel parallel zur Aktivität der alkalischen Phosphatase (ALP). Bei Erkrankungen des Skelettsystems, wie Tumormetastasen, deformierender Ostitis, Hyperparathyreoidismus und Rachitis, ist die ALP-Aktivität häufig erhöht, während 5'-NT normal bleibt. Daher ist die gleichzeitige Bestimmung von ALP und 5'-NT für die Differenzialdiagnose von Erkrankungen des hepatobiliären und des Skelettsystems hilfreich.