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Dialyse von A bis Z

Albumin

ein moleku­larer Staub­sauger

Das Plasmaprotein Albumin mit einem Molekulargewicht von 66.438 wird in der Leber gebildet. Im Blutplasma findet man zwischen 35 g und 45 g Albumin pro Liter Plasma bei einer Gesamteiweißmenge von 70 g / l. Es ist daher keine Überraschung, dass dieses Eiweiß viele Funktionen hat. Da es das Protein mit der höchsten Konzentration im Blut ist (Abb. 1), sorgt es wesentlich für den kolloid-osmotischen Druck des Blutplasmas. Etwa 40% der Gesamtmenge des Albumins finden wir im Blut, die restlichen 60% im Extrazellulärraum des Hautgewebes. Albumin ist aber auch in der Tränenflüssigkeit, im Schweiß und im Speichel nachweisbar. Die biologische Halbwertzeit von Albumin im Blut beträgt etwa 20 Tage.

Tortendiagramm

Abb. 1 Albumin ist mit Abstand das Eiweiß mit der höchsten Konzentration im Blutplasma (mehr als 50 %).

Parameter in der klinischen Labordiagnostik

Humanes Serumalbumin ist ein häufig verwendeter Parameter in der klinischen Labordiagnostik. Klinisch bedeutsam sind eine Albuminurie als Marker für eine Fehlfunktion der Niere oder ein verminderter Albuminspiegel im Plasma (Hypoalbuminämie) als Indikator für eine Funktionsstörung der Leber, z.B. bei einer Leberzirrhose oder einer Hepatitis.

Albumin ist ein Ampholyt, d.h. es kann, im Gegensatz zu vielen anderen Proteinen oder Kolloiden sowohl Anionen (z.B. Moleküle mit Carboxylgruppen, R-COO) als auch Kationen (z.B. Moleküle mit quaternären Amoniumgruppen, R-NH3+) reversibel binden.1 Das Molekül hat eine herzförmige dreidimensionale Struktur und besteht aus neun helikal angeordneten Aminosäureketten, die durch insgesamt 17 Disulfid-Brücken (Cystin) aus jeweils benachbarten Cystein-Aminosäuren miteinander vernetzt sind (Abb. 2).

Graphische Darstellung

Abb. 2 Das Albuminmolekül besitzt eine herzförmige Konformation, die durch molekulare Brücken (Disulfid-Brücken) stabilisiert ist. Die „Staubsaugerleistung“ für Medikamente und Toxine hängt von der Aktivität von lokalen positiven und negativen Ladungszentren ab.

 

Wichtig ist, dass ein Teil dieser Disulfid-Brücken unter reduzierenden Bedingungen, z.B. in pathologischen Zuständen, gespalten werden kann, wodurch zwei Cysteinmoleküle mit hochreaktiven –SH Gruppen entstehen. Ausgezeichnet ist hier die Cysteingruppe in Position 34 (Cys-34). Sie ist an der Peripherie des Albuminmoleküls lokalisiert und daher für viele seiner Bindungsreaktionen verantwortlich.1

Vielfältige Funktionen

Grafische Darstellung

Abb. 3 Die Albuminbindungskapazität ist beim Nierenversagen gestört und mit einer Reduktion auf 80% im Stadium V des terminalen Nierenversagens (CKD 5) am niedrigsten.2

Im Blut dient Albumin auch als Transportprotein für viele kleinmolekulare Verbindungen.
Bilirubin, Progesteron, freie Fettsäuren, viele Medikamente, aber auch Lebertoxine binden an Albumin. Albumin bindet auch Atome und Ionen wie Chloridionen, Natrium, Kalzium, Magnesium und Kupfer. Bei einem physiologischem pH von 7,35 trägt das humane Albuminmolekül 15 negative Ladungen, die asymmetrisch über das Molekül verteilt sind.
Es ist damit prädestiniert für die Bindung von Kationen und positiv geladenen Toxinen1 und kann daher zu Recht als molekularer Staubsauger bezeichnet werden. Albumin gilt auch als Molekül mit effizienten antioxidativen Eigenschaften, denn 80% aller im Blut vorliegenden schwefelhaltigen Thiolgruppen (-SH Gruppen) stammen von den Cystein-Aminosäuren des Albumin-Moleküls.

Die Bindungskapazität von Albumin für viele Moleküle wird durch oxidativen Stress, durch Carbamylierung oder Glycierung beeinflusst, wie es z.B. bei Nierenversagen beobachtet werden kann. Diese Reaktionen provozieren Änderungen in der dreidimensionalen Struktur des Albumins (Konformation) und haben zur Folge, dass die Bindungskräfte zwischen Toxinen und Albumin reduziert sein können.
Diese Bindungskräfte zwischen Albumin und Giftstoffe beschreibt man üblicherweise durch sogenannte „Affinitätskonstanten (KB)“. Sie zeigen für verschiedene Moleküle extreme Unterschiede.1

Anfuehrungszeichen

Die Bindung von Toxinen an Albumin und damit seine „Staubsaugerleistung“ ist beim Nierenversagen gestört. Sie hängt vom Grad der Urämie ab2 und ist beim chronischen Nierenversagen im Studium V auf 80% der Nominalleistung reduziert (Abb. 3).

Überlegungen, die Fehlfunktion des Albuminmoleküls beim terminalen dialysepflichtigen Nierenversagen zu korrigieren, sind daher das Ziel moderner Forschung.

 

Tabelle

Wenn Sie mehr zum Thema wissen wollen:

Literatur:

  1. Peters T., All about albumin. Biochemistry, genetics, and medical application. Academic Press, San Diego, (1996)
  2. Klammt S et al., Albumin-binding capacity (ABiC) is reduced in patients with chronic kidney disease along with an accumulation of protein-bound uremic toxins. Nephrol Dial Transplant, 27:2377-2383 (2012)
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