Alpha-1-Antitrypsin
Abkürzungen: Alpha-1-AT, α1-AT, AAT, α-1-Antitrypsin
Synonym: Alpha-1-Proteinase-Inhibitor (Alpha-1-PI, a1-PI)
1. Definition
Alpha-1-Antitrypsin, kurz AAT, ist ein hauptsächlich in den Hepatozyten der Leber produziertes einkettiges Glykoprotein. Es zählt zu den Alpha-1-Globulinen, die in der Serumeiweißelektrophorese der Alpha-1-Fraktion zugeordnet werden.
2. Hintergrund
Der Name Alpha-1-Antitrypsin setzt sich aus zwei Wortkomponenten zusammen. "Alpha-1" drückt die Zugehörigkeit des Proteins zur Alpha-1-Fraktion in der Serumelektrophorese aus. "Anti-Trypsin" beschreibt die Wirkung des Proteins gegen Trypsine. Es handelt sich dabei um eiweißspaltende Enzyme, die zu den Serinproteasen gezählt werden. Sie dienen im Darm der Verdauung von Proteinen. In geringem Maße kommen Trypsine auch im Blut vor, dort spalten sie Serumproteine und andere Körpereiweiße. Da Alpha-1-Antitrypsin nicht nur spezifisch gegen Trypsine wirksam ist, wird heute der präzisere Name Alpha-1-Proteinase-Inhibitor verwendet. Ein Proteaseinhibitor verhindert also allgemein, dass Proteasen Eiweiß und Zellen zersetzen.
3. Biochemie
Alpha-1-Antitrypsin hat eine Molekülmasse von 52 kDa und besteht aus 394 Aminosäuren.
Die Produktion von AAT findet hauptsächlich im endoplasmatischen Retikulum (ER) der Leber statt. Die anschließende Sekretion erfolgt über den Golgi-Apparat. Neben der Produktion in der Leber wird AAT, wenn auch in geringem Maße, in den Epithelzellen des Darms und der Atemwege, von Neutrophilen und Makrophagen sowie von der Kornea produziert.
Die täglich Synthese erfolgt normalerweise mit einer Rate von etwa 34 mg/kg Körpergewicht. Die Halbwertszeit beträgt drei bis fünf Tage.
4. Funktion
Nach Ausschüttung in den Blutkreislauf übernimmt Alpha-1-Antitrypsin eine essentielle Rolle im sogenannten "Protease-Antiprotease-Gleichgewicht". Dieses ist vor allem in der Lunge relevant. Durch Proteasen, insbesondere die neutrophile Elastase (NE), werden hier nicht nur Mikroorganismen und Schadstoffe proteolytisch abgebaut, es kann durch eine übermäßige enzymatische Aktivität auch zur Schädigung des körpereigenen, empfindlichen Alveolargewebes kommen. Diesem schädigenden Prozess wirken eine Vielzahl an Antiproteasen, vor allem Alpha-1-Antitrypsin, als Gegenspieler entgegen und übernehmen somit eine schützende Funktion in Bezug auf das Lungengerüst.[1]
Darüber hinaus besitzt Alpha-1-Antitrypsin Funktionen in der Immunregulation. Es ist ein multifunktionales Protein, das Immunität, Entzündungsprozesse, Proteostase, Apoptose und zelluläre Seneszenz moduliert.[2] Es wirkt als Akute-Phase-Protein und steigt folglich bei einer Entzündung oder im Rahmen einer Schwangerschaft an.
5. Klinik
5.1. Alpha-1-Antitrypsin-Mangel
Der Alpha-1-Antitrypsin-Mangel oder auch Alpha-1-PI-Mangel ist eine Erbkrankheit, bei der Alpha-1-AT in der Leber fehlerhaft gebildet wird, und deshalb nicht mehr aus den Hepatozyten sezerniert werden kann. Dies führt zu einem Mangel an Alpha-1-AT in der Peripherie. Folge des Mangels ist, dass das eiweißverdauende Trypsin die Körperzellen angreift, weil es nicht mehr gebremst wird. Beim Alpha-1-AT-Mangel werden vor allem die Lunge oder die Leber geschädigt. Die Leberschädigung ist auf die Akkumulation des fehlerhaften Alpha-1-AT zurückzuführen.
Klinisch äußert sich der Mangel als chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) mit panazinärem Emphysem, Ikterus prolongatus bzw. Hepatitis des Neugeborenen, kindliche chronische Hepatitis, Leberzirrhose, c-ANCA positive Vaskulitis sowie als nekrotisierende Pannikulitis.
6. Labormedizin
6.1. Material
Für die Untersuchung wird 1 ml Serum benötigt.[3]
6.2. Referenzbereich
- 83 bis 199 mg/dl
6.3. Interpretation
6.3.1. Erhöhtes Alpha-1-Antitrypsin
- akut entzündliche Prozesse (Akute-Phase-Protein)
- akute Schübe von chronisch entzündlichen Prozessen
- Tumoren (insbesondere Bronchialkarzinom)
- Schwangerschaft
- Östrogenbehandlung
6.3.2. Erniedrigtes Alpha-1-Antitrypsin
Erniedrigte Werte finden sich beim hereditären α-1-Antitrypsinmangel.
6.4. Hinweis
Weitere Diagnostik zur Abklärung eines hereditärem α-1-Antitrypsinmangels umfasst:
- α-1-Antitrypsin-Phänotypisierung (2 ml Serum notwendig)
- α-1-Antitrypsin-Genotypisierung (2 ml EDTA-Blut notwendig)
| Variante | α-1-Antitrypsin-Konzentration (% der Norm) |
|---|---|
| PiMM | 100 % |
| PiMS | 83 % |
| PiSS | 63 % |
| PiMZ | 61 % |
| PiZZ | 15 % |
| Pi00 | 0 % |
Anmerkung: Der Genotyp PiMM liegt bei 93 % der Bevölkerung vor.
7. Quellen
- ↑ Regina Fluhrer, Wolfgang Hampe: Biochemie und Molekularbiologie hoch 2. 2. Auflage. Elsevier, 2023, ISBN 978-3-437-43432-7.
- ↑ Janciauskiene SM et al. The discovery of α1-antitrypsin and its role in health and disease, Respir Med. 2011 Aug;105(8):1129-39, abgerufen am 22.01.2021
- ↑ Laborlexikon.de; abgerufen am 28.01.2021