Phospholipase

Als Phospholipase wird ein Enzym bezeichnet, das Fettsäuren von Phospholipiden abspaltet. Die genauere Einteilung erfolgt in vier Hauptgruppen. Neben Phospholipiden können weitere lipophile (fettliebende) Substanzen durch das Enzym gespalten werden.

Das Enzym gehört zu der Gruppe der Hydrolasen. Dies bedeutet, dass bei dem Prozess der Spaltung ein Molekül Wasser verbraucht wird und in die beiden entstehenden Produkte eingebaut wird. Die Enzyme können vielfältige Konsequenzen bewirken. Je nach Lokalisation und Art können diverse Signalwege oder Reaktionen eingeleitet werden.

Das Enzym Phospholipase kommt in mehreren Formen innerhalb des Körpers vor. Man unterteilt die Phospholipasen in vier Hauptgruppen:

• Phospholipase A
• Phospholipase B
• Phospholipase C
• Phospholipase D

Weiterhin kann man die Phospholipase A in eine Phospholipase A1 und eine Phospholipase A2 unterteilen. Die Einteilung erfolgt anhand der Lokalisation, an der die Trennung zwischen Phospholipid und Fettsäure erfolgt. Phospholipase C und Phospholipase D gehören eigentlich zu der Gruppe der Phosphodiesterasen.

Die Phospholipase A hat je nach Lokalisation und Art verschiedene Aufgaben. Während die Phospholipase A1 beim Menschen eine untergeordnete Funktion spielt, kommt die Phospholipase A2 deutlich häufiger vor. Dieses Enzym spaltet die Bindung zwischen Fettsäuren und dem zweiten Kohlenstoffatom von Glycerophospholipiden.

Die Phospholipase A1 spaltet im Gegensatz dazu die Bindung zwischen Fettsäuren und dem ersten Kohlenstoffatom von Glycerophospholipiden. Die Einheit von Fettsäuren und Glycerophospholipid kommt beim Mensch neben der Nahrung außerdem noch in den Zellwänden aller Zellen des Körpers vor.

Die Spaltung der Bindung ist einerseits essentiell für den Abbau der Substanzen. Um im Rahmen der Verdauung eine ausreichende Aufnahme von Stoffen in den Körper zu gewährleisten, befindet sich die Phospholipase A2 unter anderem in dem Verdauungssekret der Bauchspeicheldrüse. Über die Ausführungsgänge der Bauchspeicheldrüse gelangt dieses Sekret in den Dünndarm, in dem die Spaltung von Fetten durch das Enzym in kleinere Bestandteile stattfindet.

Daraufhin können die Bestandteile über die Schleimhaut aufgenommen werden. Andererseits dient die abgespaltete Fettsäure als Ausgangssubstanz für die Synthese von Gewebshormonen, sogenannten Prostaglandinen, die im Körper vielfältige Aufgaben übernehmen. Somit dient die Phospholipase A2 unter anderem der Regulation von Entzündungen und der Temperaturregulation des Körpers.

Gewisse Medikamente wie Schmerzmittel (ASS) oder Glukokortikoide können das Enzym hemmen und für therapeutische Zwecke genutzt werden.

Die Phospholipase B spaltet ebenfalls Fettsäuren von Glycerophospholipiden ab. Im Gegensatz zur Phospholipase A1 und A2 kann dies allerdings nicht nur an einem der Kohlenstoffatome des Glycerophospholipids erfolgen, sondern am ersten und zweiten Kohlenstoffatom stattfinden. Somit vereint die Phospholipase B die Eigenschaften beider Phospholipasen der Hauptgruppe A.

Aus diesem Grund weist sie auch dieselben Aufgaben auf. Um im Rahmen der Verdauung eine ausreichende Aufnahme von Stoffen in den Körper noch effektiver zu gestalten, befindet sich die Phospholipase B ebenfalls in dem Verdauungssekret der Bauchspeicheldrüse.

Im Darm erfolgt die Spaltung von Fetten durch das Enzym in kleinere Bestandteile. Dadurch können sie aufgenommen werden. Außerdem stellt das Enzym nach Abspaltung ebenfalls eine Fettsäure als Ausgangssubstanz für die Synthese von Prostaglandinen zur Verfügung. Somit dient die Phospholipase B auch der Regulation von Entzündungen und der Temperaturregulation des Körpers. Diese kann ebenfalls durch diverse Medikamente gehemmt werden.

Bei diesem Enzym existieren mehrere Unterformen, die sich allerdings nicht in ihrer Wirkung unterscheiden. Der Unterschied liegt hierbei vielmehr in der Art der Rezeptor-vermittelten Erhöhung ihrer Aktivität. Im Vergleich zu den Phospholipasen A und B unterscheidet sich die Phospholipase C hinsichtlich ihrem Ort der Spaltung einer Bindung.

Während die Phospholipasen A und B eine Fettsäure vom Glycerophospholipid abspalten, wird durch die Phospholipase C am dritten Kohlenstoffatom die Bindung zwischen dem Glycerin und der Phosphatgruppe gespalten. Dadurch wird ein polares Molekül freigesetzt, das sich auf Grund seiner Ladung im Zytosol der Zelle frei bewegen kann.

Dies ist ein essentieller Bestandteil der Aufgabe des Enzyms. Das Substrat, das durch das Enzym umgesetzt wird, nennt sich Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat. Dies ist ebenfalls ein Glycerophospholipid mit einem polaren, geladenen und einem apolaren, ungeladenen Anteil. Aus diesem Grund ist es dem Molekül möglich in der Plasmamembran einer Körperzelle zu sitzen.

Sobald von außerhalb der Zelle ein spezieller Reiz Rezeptor-vermittelt die Aktivität der Phospholipase C erhöht, wird das Substrat umgesetzt. Das daraus entstehende polare Inositoltriphosphat (IP3) und apolare Diacylglycerin (DAG) dient der Zelle als „Second messenger“ im Rahmen der Reizweiterleitung innerhalb der Zelle.

Die Phospholipase D kommt weit verbreitet vor. Wie die Phospholipase C zählt sie zu der Gruppe der Phosphodiesterasen. Man kann sie weiterhin in die zwei Isoformen Phospholipase D1 und Phospholipase D2 unterteilen. Sie kommen je nach Isoform unterschiedlich häufig in den Kompartimenten und Organellen der Zelle vor.

Je nach Lokalisation übernehmen sie unterschiedliche Aufgaben. Das Substrat des Enzyms ist das so genannte Phosphatidylcholin oder auch Lecithin. Dieses ist Bestandteil aller Zellmembranen und trägt mit seinem polaren und seinem apolaren Anteilen einen großen Teil zur Funktion der Zellmembran bei.

Beim Menschen spielt die Phospholipase D außerdem bei vielen Prozessen innerhalb der Zellen eine wichtige Rolle. Unter anderem ist sie für die Signalweiterleitung, die Fortbewegung der Zellen oder die Organisation des Zellskeletts zuständig. Diese Effekte werden durch die Spaltung des Phosphatidylcholins zu seinen Bestandteilen Cholin und Phosphatidsäure vermittelt.

Die Regulation der Phospholipase D erfolgt auf vielfältige Weise. Beispielsweise können Hormone, Neurotransmitter oder Fette die Aktivität beeinflussen. Die Phospholipase spielt bei einigen Krankheiten eine Rolle. Es ist allerdings nicht immer klar wie genau diese Rolle aussieht. Bei einigen neurodegenerativen Erkrankungen wie Morbus Alzheimer wird eine Beteiligung der Phospholipase D diskutiert.

Vorstufen der Phospholipasen werden durch die Ribosomen der Zellen synthetisiert. Diese sitzen auf dem Zellorganell Endoplasmatisches Retikulum aller Zellen des Körpers. Bei Aktivität geben sie eine Kette aus Aminosäuren, aus denen später das fertige Enzym entsteht, in das Endoplasmatische Retikulum ab.

Hier erfolgt bereits eine Reifung hin zum fertigen Enzym. Dabei werden beispielsweise bereits einige Aminosäuren, die nur regulatorische Funktionen übernehmen, bereits wieder entfernt. Von dort aus werden die Aminosäureketten durch spezielle Transportvesikel zum Zellorganell Golgi-Apparat transportiert. Hier erfolgt erneut eine Reifung hin zum fertigen Enzym.

Außerdem erfolgt eine Aufteilung in weitere Transportvesikel, die das Enzym zu seinem Zielort in den Zellen transportieren. Soll eine Phospholipase nicht in einem Zellorganell wirken, so wird es zu Beginn nicht in das Endoplasmatische Retikulum eingeschleust. In diesem Falle wird die Aminosäurekette durch die Ribosomen direkt im Zytoplasma gebildet.

Phospholipase-Inhibitoren sind Moleküle, die die Aktivität der Phospholipasen herabsetzen können. Diese Moleküle werden nicht von Körper hergestellt, sondern werden künstlich synthetisiert. Ziel der künstlichen Synthese der Phospholipase-Inhibitoren ist eine therapeutische Nutzbarkeit im Rahmen von Entzündungsreaktionen.

Da ein Spaltprodukt der Phospholipasen, die Arachidonsäure, das Ausgangsprodukt für die Bildung von Gewebshormonen darstellt, kann durch eine Hemmung der Phospholipase die Wirkung der Gewebshormone mindern. Generell sorgen die Gewebshormone für eine Steigerung von Entzündungsreaktionen. Durch die geringere Bildung von Arachidonsäure steht weniger Ausgangsstoff für die Bildung von Gewebshormonen zur Verfügung. Der Gebrauch von Phospholipase-Inhibitoren soll somit eine Entzündungsreaktion abmildern.