δ-Aminolevulinsäure (auch dALA δ-ALA 5ALA oder 5-Aminolevulinsäure Eine endogene nicht-proteinogene Aminosäure ist die erste Verbindung im Porphyrinsyntheseweg, der zu Häm [1] in Säugetieren und Chlorophyll [2] in Pflanzen führt.
5ALA wird in der photodynamischen Detektion [3][4][5][6] und in der photodynamischen Chirurgie von Krebs eingesetzt. [3][4][5][6]
Medizinische Verwendungen [ edit ]
Als Vorläufer eines Photosensibilisators ist 5ALA wird auch als Add-On-Mittel für die photodynamische Therapie verwendet. [7] Im Gegensatz zu größeren Photosensibilisatormolekülen wird durch Computersimulationen vorausgesagt, dass sie Tumorzellmembranen durchdringen können. [8]
Cancer Diagnostic [ edit ]
Photodynamische Detektion ist die Verwendung von photosensitiven Medikamenten mit einer Lichtquelle mit der richtigen Wellenlänge zum Nachweis von Krebs unter Verwendung der Fluoreszenz des Medikaments. [3] 5ALA oder Derivate davon können zur Visualisierung der Blase verwendet werden Krebs durch Fluoreszenzabbildung. [3]
Krebsbehandlung [ edit ]
Aminolevulinsäure wird für die photodynamische Therapie (PDT) bei einer Reihe von Krebsarten untersucht. [9] Es ist nicht möglich derzeit eine Erstlinientherapie für Barrett-Ösophagus. [19659018] Seine Verwendung bei Hirntumor ist derzeit experimentell. [11] Es wurde bei einer Reihe von gynäkologischen Krebserkrankungen untersucht. [12]
Es wird zur Visualisierung von Tumorgewebe in neurochirurgischen Verfahren verwendet. [4] ] Studien seit 2006 haben gezeigt, dass die intraoperative Anwendung dieser Leitmethode das Restvolumen des Tumors reduzieren und das progressionsfreie Überleben bei Patienten mit malignen Gliomen verlängern kann. [5][6] Die von der US-amerikanischen Arzneimittelbehörde FDA zugelassene Aminolevulinsäurehydrochlorid (ALA-HCL) für diese Verwendung in 2017. [13]
Nebenwirkungen [ edit ]
Nebenwirkungen können Leberschäden und Nervenprobleme umfassen. [10] Hyperthermie kann ebenfalls auftreten. [11] Auch Todesfälle sind die Folge. [10]
] Biosynthese [ edit ]
In nicht photosynthetischen Eukaryonten wie Tieren, Pilzen und Protozoen sowie der Bakterienklasse der Alphaproteobacteria wird es durch das Enzym ALA-Synthase aus hergestellt Glycin und Succinyl-CoA. Diese Reaktion ist als Shemin-Weg bekannt, der in Mitochondrien auftritt. [14]
In Pflanzen, Algen, Bakterien (außer der α-Proteobakteriengruppe) und Archaea wird sie aus Glutaminsäure hergestellt über Glutamyl-tRNA und Glutamat-1-Semialdehyd. Die an diesem Weg beteiligten Enzyme sind Glutamyl-tRNA-Synthetase, Glutamyl-tRNA-Reduktase und Glutamat-1-Semialdehyd-2,1-Aminomutase. Dieser Weg ist als C5- oder Beale-Weg bekannt. [15][16] In den meisten Plastiden enthaltenden Spezies wird Glutamyl-tRNA von einem Plastidengen kodiert, und die Transkription sowie die folgenden Schritte des C5-Weges finden in Plastiden statt. [17]
Bedeutung beim Menschen [ edit ]
Aktivierung von Mitochondrien [ edit ]
Beim Menschen ist 5ALA ein Vorläufer von Heme. 19659038] Biosynthetisiert durchläuft 5ALA eine Reihe von Transformationen im Cytosol und wird schließlich in den Mitochondrien zu Protoporphyrin IX umgewandelt. [18][19] Dieses Protoporphyrinmolekül chelatiert mit Eisen in Gegenwart des Enzyms Ferrochelatase, um Heme zu produzieren. [18] [19]
Heme erhöht die Aktivität der Mitochondrien und hilft so bei der Aktivierung des Atmungssystems. Der Krebszyklus und die Elektronentransportkette [20] führen zur Bildung von Adenosintriphosphat (ATP) für eine ausreichende Energieversorgung der Körper. [19659042] Akkumulation von Protoporphyrin IX [ edit ]
Krebszellen fehlt oder haben eine reduzierte Ferrochelatase-Aktivität, was zu einer Akkumulation von Protoporphyrin IX führt, einer leicht visualisierbaren fluoreszierenden Substanz. [3]
Induktion von Häm-Oxygenase-1 (HO-1) [ ]
Überschüssiges Häm wird in Makrophagen durch das Enzym HO-1 in Biliverdin und Eisenionen umgewandelt. Weiter gebildetes Biliverdin wird zu Bilirubin und Kohlenmonoxid umgewandelt. [21] Biliverdin und Bilirubin sind wirksame Antioxidantien und regulieren wichtige biologische Prozesse wie Entzündung, Apoptose, Zellproliferation, Fibrose und Angiogenese. [21]
In Pflanzen ist die Produktion von 5ALA der Schritt [2] Pflanzen, die von externem 5ALA gespeist werden, akkumulieren toxische Mengen des Chlorophyll-Vorläufers Protochlorophyllid, was darauf hinweist, dass die Synthese dieses Intermediats in der Reaktionskette nirgendwo nach unten unterdrückt wird. Protochlorophyllid ist ein starker Photosensibilisator in Pflanzen. [22]
Referenzen [ edit ]
- ^ a b LC; Cox, T.M. (1988). "Biosynthese von Häm in unreifen erythroiden Zellen". Das Journal of Biological Chemistry . 263 : 6676–6682.
- ^ a b Wettstein, D .; Gough, S .; Kannangara, C.G. (1995). "Chlorophyll-Biosynthese". Plant Cell . 7 : 1039–1057. doi: 10.1105 / tpc.7.7.1039. PMC 160907 .
- ^ a b
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