SAM

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Einführung

Entdeckt im Jahr 1952, wird S-Adenosyl-L-methionin (SAM) aus der essentiellen Aminosäure Methionin und Adenosintriphosphat gebildet. SAM ist in jeder lebenden Zelle allgegenwärtig und fungiert als Donor von Methylgruppen in mehr als 100 Reaktionen, die von Methyltransferase-Enzymen katalysiert werden. SAM kann auch als Vorläufermolekül in den Aminopropylierungs- und Transsulfurationswegen wirken. Die native Form von SAM ist labile und zerfällt schnell. Im Gegensatz dazu wurden stabile Salze von SAM wegen ihrer hervorragenden Eigenschaften patentiert. Unter ihnen wurde SAM in Form von Toluoldisulfonsäure und 1,4-Butandioldisulfonsäure in der pharmazeutischen Entwicklung verwendet, und präklinische sowie klinische Studien wurden durchgeführt. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass SAM wirksam bei der Behandlung von Depressionen, Osteoarthritis und Lebererkrankungen ist. Es ist erwähnenswert, dass SAM sehr günstige Nebenwirkungen hat, sodass SAM als Alternative zu Standardmedikamenten verwendet werden kann.

SAM wurde 1993 in den Vereinigten Staaten als rezeptfreies Nahrungsergänzungsmittel unter dem Dietary Supplement and Health Education Act auf den Markt gebracht. Zuvor war es in Italien seit 1979, in Spanien seit 1985 und in Deutschland seit 1989 erhältlich. Derzeit konzentriert sich die Forschung zu SAM hauptsächlich darauf, seine biologische Bedeutung und seine Auswirkungen auf den Zellstoffwechsel und die Physiologie besser zu verstehen.

Abbildung 1. Die Struktur von SAM

Biologische Bedeutung von SAM

SAM fungiert als Vorläufermolekül in den drei Wegen der Methylierung, Transsulfuration und Aminopropylierung, die wiederum eine zentrale Rolle im Stoffwechsel aller Zellen einnehmen. Daher ist es notwendig, eine ausreichende Quelle von SAM sicherzustellen, um die normale Funktion dieser Wege aufrechtzuerhalten. Die Menge an SAM, die Ihr Körper täglich benötigt, hängt von der Menge an Methionin (einschließlich Methyltetrahydrofolat und Vitamin B-12) ab, die de novo produziert wird, sowie von dem Methionin, das aus dem Abbau von Proteinen in der Nahrung gewonnen wird.

• Methylierung

In der Methylierungsreaktion spielt SAM eine wichtige biologische Funktion als alleiniger Methylspender. Die meisten Zellen enthalten eine große Anzahl von SAM-abhängigen Methyltransferasen, die dafür verantwortlich sind, Methylgruppen (CH3) auf Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome anderer Moleküle zu übertragen. Dazu gehört die Synthese von Epinephrin aus Noradrenalin und die Methylierung von Carboxylrückständen verschiedener Proteine und Cytosinrückständen der DNA, wobei SAM als Methylspender verwendet wird.

• Transsulfuration

Das Produkt aller SAM-abhängigen Methylierungsreaktionen ist S-Adenosylhomocystein. Anschließend wird S-Adenosylhomocystein schnell zu Homocystein metabolisiert, das in einer Reaktion mit Vitamin B-6 als Cofaktor zu Cystathionin umgewandelt werden kann. Alternativ kann Homocystein als Methylakzeptor für die Reaktionen von Betaine-Homocystein-Methyltransferase (EC 2.1.15) und Methionin-Synthase (EC 2.1.1.13) fungieren. Während der Reaktion wird der Großteil des Homocystein-Skeletts effizient wiederverwendet, z.B. werden Methylgruppen im Durchschnitt für 1,9 Umdrehungen bei Männern und 1,5 Umdrehungen bei Frauen erhalten.

• Aminopropylierung

Eine weitere wichtige Rolle von SAM besteht in der Synthese von Polyaminen über den Aminopropylierungsweg. In diesem Weg wird SAM zu decarboxyliertem SAM umgewandelt und die Aminopropylgruppe wird zu Putrescin umgewandelt, gefolgt von der Bildung der Polyamine Spermidin und Spermine. Methylthioadenosin, das während dieses Prozesses produziert wird, wird wieder zu Methionin umgewandelt. Dieser Weg ist also ein Rettungsweg, der Methionin erhält und auch eine schnelle Entfernung von Methylthioadenosin sicherstellt.

Abbildung 2. Stoffwechsel von S-Adenosylmethionin (Bottiglieri, T. 2002)

Biochemische Grundlage für die klinische Verwendung von SAM - Neurologische Störungen

Mehrere Studien haben gezeigt, dass ein Mangel an Methylgruppen im zentralen Nervensystem eine wichtige Rolle in der Ätiologie der Alzheimer-Krankheit (AD) spielen könnte. Reduzierte Konzentrationen von SAM wurden in der cerebrospinalen Flüssigkeit und in mehreren verschiedenen Regionen des Gehirns von Patienten mit AD gefunden. Auch verringerte Phosphatidylcholin-Konzentrationen wurden im postmortalen Gehirngewebe von AD-Patienten festgestellt. Mängel an Folsäure und Vitamin B-12 sind bei älteren Menschen häufig, was zu niedrigeren SAM-Konzentrationen im ZNS führen kann. In 3 unabhängigen Studien wurden reduzierte SAM-Konzentrationen in der cerebrospinalen Flüssigkeit bei HIV-infizierten Patienten festgestellt. Der Grund für die verringerte SAM-Konzentration in der CSF bei HIV-infizierten Patienten ist derzeit unbekannt, es wurde jedoch vorgeschlagen, dass der resultierende Methylgruppenmangel ein pathogenetischer Mechanismus sein könnte, der an der Ätiologie der vakuolären Myelopathie beteiligt ist, die oft Teil der AIDS-Demenz ist. Darüber hinaus zeigen umfangreiche Forschungsdaten, dass kortikale Gehirnproteine bei HIV-positiven Patienten hypermethylisiert sind.