Prostacyclin

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 27. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Prostacyclin ist ein Gewebshormon, das zu den Serie-2-Prostaglandinen gehört. Das Hormon wird hauptsächlich in Endothelzellen der Gefäße und in Zellen der glatten Muskulatur aus der Arachidonsäure produziert.

Es wirkt lokal gefäßerweiternd, schmerzverstärkend durch Sensibilisierung der Nozizeptoren, löst Fieber aus und hemmt in hohem Maße die Thrombozytenaggregation.

Was ist Prostacyclin?

Prostacyclin ist in fast allen Gewebearten des Menschen nahezu allgegenwärtig und wird vor allem in den Endothelzellen, die in einer einzelligen Lage als Plattenepithel die innerste Schicht der Wände von Blut- und Lymphgefäßen bilden, synthetisiert.
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Prostacyclin, auch als Prostaglandin l2 oder kurz PGl2 bezeichnet, wird zur Gruppe von fünf Gewebshormonen der Serie-2-Prostaglandinen gerechnet. Das Hormon, das kommt nur in tierischen, nicht aber in pflanzlichen Zellen vor.

Die Synthese der Prostaglandine ist eng mit dem Fettstoffwechsel verknüpft. Über den Weg der Dehydrierung und Verlängerung der Kohlenstoffketten entstehen verschiedene Fettsäuren mit je 20 Kohlenstoffatomen. Arachidonsäure, eine der neu gebildeten Fettsäuren, ist vierfach ungesättigt und Ausgangsstoff für Prostacyclin. Die körpereigene Synthese findet hauptsächlich in Endothelzellen der Gefäße und in Zellen der glatten Muskulatur statt. Die chemische Summenformel des Procyclin lautet C20H32O5.

Sie zeigt, dass sich das Hormon lediglich aus den drei Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammensetzt. Mit Ausnahme des Prostaglandin F2, in dem 34 anstelle 32 Wasserstoffatome gebunden sind, weisen alle fünf Serie-2-Prostaglandine die gleiche chemische Summenformel auf. Die teils sehr unterschiedliche enzymatische Wirkung geht auf die jeweils leicht veränderte Tertiärstruktur der Verbindungen zurück.

Funktion, Wirkung & Aufgaben

Darüber hinaus sensibilisieren sie Nozizeptoren, so dass Schmerzempfindungen stärker wahrgenommen werden. Eine der Hauptaufgaben des Prostacyclin, das zu den Serie-2-Prostaglandinen gezählt wird, besteht darin, gemeinsam mit dem Prostaglandin-E2, den Körper, z. B. bei Verletzungen, zu lokalen Entzündungsreaktionen zu veranlassen und für eine verstärkte Schmerzempfindung zu sorgen. Das Hormon dockt an sogenannten IP-Rezeptoren an, auf Prostacyclin spezialisierte G-Protein-gekoppelte Membranrezeptoren, und veranlasst die Zelle über den Rezeptor zu bestimmten Reaktionen. Die Gefäßdurchlässigkeit wird erhöht, wodurch sich eine Gewebeschwellung einstellt.

Eine von außen sichtbare Rötung basiert auf der gesteigerten Durchblutung des Gewebes an der verletzten Stelle, die die Reaktionen ausgelöst haben. Die Schmerzverstärkung kommt durch eine erhöhte Sensibilisierung der Nervenendigungen der Nozizeptoren zustande. Eine sehr wichtige Aufgabe des Procyclins, das in allen Endothelzellen der Gefäße synthetisiert wird, besteht darin, eine Gefäßkontraktion zu verhindern. Das geschieht über die vermehrte Bildung des cyclischen Adenosinmonophosphats (cAMP), das als Gegenspieler des in Thrombozyten gebildeten Thromboxan gilt.

Über die effektive Hemmung des Thromboxan gilt Prostacyclin als stärkster körpereigener Thrombozytenhemmer. Das Hormon hemmt darüber hinaus den sogenannten MAP-Kinase-Weg, der mehrstufige Signaltransduktionswege beinhaltet. Die MAP-Kinase ist an Zelldifferenzierungen, an der Embryogenese und an der Apoptose, dem programmierten Zelltod, beteiligt.

Bildung, Vorkommen, Eigenschaften & optimale Werte

Prostacyclin ist in fast allen Gewebearten des Menschen nahezu allgegenwärtig und wird vor allem in den Endothelzellen, die in einer einzelligen Lage als Plattenepithel die innerste Schicht der Wände von Blut- und Lymphgefäßen bilden, synthetisiert. Die Zahl der Endothelzellen des Menschen beträgt etwa unvorstellbare 10.000 Milliarden, und die Zellen stehen auf einer Fläche von insgesamt 4.000 bis 7.000 Quadratmetern in Kontakt mit dem Blut.

In den Endothelzellen katalysiert das Enzym Prostacyclinsynthase Prostacyclin aus der Arachidonsäure über das Zwischenprodukt Prostaglandin PGH2. Prostacyclinsynthase findet sich beim Menschen als Membranprotein im endoplasmatischen Reticulum der Zellen von nahezu allen Gewebearten. Arachidonsäure, die Ausgangssubstanz für Prostacyclin, findet sich in vielen Lebensmitteln tierischen Ursprungs. Besonders hoch ist ihr Anteil im Schweineschmalz mit 1.700 Milligramm pro 100 Gramm.

Das Hormon unterliegt mit einer Halbwertszeit von nur 3 Minuten schnellen bio-katalytisch-enzymatischen Umsetzungen, und die Konzentration kann je nach Situation innerhalb von Minuten stark auf das 15 – 20-fache des Normalwertes ansteigen, z. B. während der Vollnarkose bei Operationen. Die Angabe einer optimalen Konzentration oder die Angabe von Referenzwerten ist daher nicht angezeigt.

Krankheiten & Störungen

Hier spielen die beiden Cyclooxygenasen, COX-1 und COX-2 eine wesentliche Rolle. Beide Enzyme werden durch unterschiedliche Gene exprimiert, und beide Enzyme haben unterschiedliche Aufgaben. Die Proteinstrukturen der COX-1 und COX-2 Cyclooxygenasen konnten erst in den 1990er Jahren sequenziert werden. Auch wurde erst gegen Ende der 1990er Jahre erkannt, dass sich die Synthese der Prostaglandine über die Verfügbarkeit von COX-1 und COX-2 steuern lässt. Es handelt sich bei den beiden Cyclooxygenasen um globuläre Proteine mit ca. 600 Aminosäuren, deren bio-aktive Zentren trotz unterschiedlicher physiologischer Eigenschaften fast identisch sind.

Bei einer zu geringen Prostacyclin-Synthese kommt es zu eher unspezifischen Symptomen wie erhöhte Thromboseneigung und Durchblutungsstörungen. Beispielsweise wird das sehr selten auftretende und erblich bedingte Hermansky-Pudlack-Syndrom mit einer krankhaft verringerten Prostacyclin-Synthese in Verbindung gebracht. Die Krankheit ist von Augenalbinismus und einer gestörten Thrombozytenaggregation gekennzeichnet. Prostacyclin und seine Analoga für die Behandlung von Krankheiten verwendet. In erster Linie sind ischämische Ereignisse zu nennen, die aufgrund arteriosklerotischer Verschlüssen oder Gefäßengpässen zustande kommen.

Beispielsweise kann das sehr seltene Raynaud-Syndrom, auch Weißfingerkrankheit genannt, mit Prostacyclin behandelt werden, um die zeitweilig auftretenden spastischen Verengungen der Gefäße an Fingern oder Zehen durch die gefäßerweiternden Eigenschaften des Gewebshormons zu überspielen.

Quellen

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