Gamma-Linolensäure (GLA)
Definition, Synthese, Resorption, Transport und Verteilung
Gamma-Linolensäure (GLA) ist eine langkettige (≥ 12 Kohlenstoff (C)-Atome),mehrfach ungesättigte (> 1 Doppelbindung) Fettsäure (engl.: PUFAs, Polyunsaturatedfatty acids), die neben der Linolsäure, Dihomo-Gamma-Linolensäure und Arachidonsäure zur Gruppe der Omega-6-Fettsäuren (n-6-FS, erste Doppelbindung liegt – vom Methyl (CH3)-Ende der Fettsäurekette aus gesehen – bei der sechsten C-C-Bindung vor) gehört – C18:3; n-6 [2, 14-16, 24, 29, 42, 44].

GLA kann sowohl über die Nahrung, vor allem durch pflanzliche Öle, wie Borretschsamenöl (circa 20 %), schwarzes Johannisbeersamenöl (15-20 %), Nachtkerzenöl (circa 10 %) und Hanfsamenöl (circa 3 %), zugeführt als auch im menschlichen Organismus aus der essentiellen (lebensnotwendigen) n-6-FS Linolsäure(C18:2) synthetisiert werden [2, 13, 16, 17, 24, 42, 44].

Synthese

Linolsäure ist der Präkursor (Vorläufer) für die endogene (körpereigene) Synthese von GLA und gelangt ausschließlich über die Nahrung durch natürliche Fette und Öle, wie Distel-, Sonnenblumen-, Maiskeim-, Sojabohnen-, Sesam- und Hanföl sowie Pekannüsse, Paranüsse und Pinienkerne, in den Körper [16, 47]. Die Umwandlung von Linolsäure zu GLA erfolgt im gesunden menschlichen Organismus durchDesaturierung (Einfügung einer Doppelbindung, wodurch aus einer gesättigten eine ungesättigte Verbindung wird) im glatten endoplasmatischen Retikulum (reich verzweigtes Kanalsystem flächiger Hohlräume, das von Membranen umschlossen ist) von Leukozyten (weißen Blutkörperchen) und Leberzellen mit Hilfe der Delta-6-Desaturase (Enzym, das an der sechsten C-C-Bindung – vom Carboxyl (COOH)-Ende der Fettsäurekette aus gesehen – durch Übertragung von Elektronen eine Doppelbindung einfügt) [2, 14, 16, 40, 44]. GLA dient wiederum als Ausgangssubstanz für die endogene Synthese der Dihomo-Gamma-Linolensäure (C20:3; n-6-FS), aus der die Arachidonsäure (C20:4; n-6-FS) hervorgeht [14, 16, 44]. Während die GLA-Synthese aus Linolsäure relativ langsam abläuft, erfolgt die Metabolisierung (Verstoffwechselung) von GLA zu Dihomo-Gamma-Linolensäure sehr schnell [42].

Um die Aktivität der Delta-6-Desaturase aufrecht zu erhalten, ist eine ausreichende Zufuhr bestimmter Mikronährstoffe, insbesondere von Pyridoxin (Vitamin B6), Biotin,Calcium, Magnesium und Zink notwendig. Ein Mangel an diesen Mikronährstoffen führt zur Verminderung der Desaturaseaktivität, wodurch es zu einer eingeschränkten Synthese von Gamma-Linolensäure und in der Folge von Dihomo-Gamma-Linolensäure und Arachidonsäure kommt [9, 15, 19, 24, 27, 36, 44, 45].

Neben einem Mikronährstoffmangel wird die Aktivität der Delta-6-Desaturase auch durch folgende Faktoren gehemmt [16, 20, 22, 42]:

  • Erhöhte Zufuhr gesättigter und ungesättigter Fettsäuren, wie Ölsäure (C18:1; n-9-FS), Linolsäure (C18:2; n-6-FS) und Alpha-Linolensäure (C18:3; n-3-FS) sowie Arachidonsäure (C20:4; n-6-FS), Eicosapentaensäure (EPA, C20:5; n-3-FS) und Docosahexaensäure (DHA, C22:5; n-3-FS)  [9, 14, 19, 50, 51]
  • Alkoholkonsum in hohen Dosen und über einen längeren Zeitraum, chronischer Alkoholkonsum [43, 48]
  • Übermäßiger Nikotinkonsum [42]
  • Adipositas (Fettsucht, BMI ≥ 30 kg/m2) [42]
  • Hypercholesterinämie (erhöhter Cholesterinspiegel) [4, 28, 42]
  • Hyperinsulinämie (erhöhter Insulinspiegel) [42]
  • Insulinabhängiger Diabetes mellitus [5, 6]
  • Neurodermitis [9]
  • Lebererkrankungen [16]
  • Virusinfektionen [12]
  • Stress – Ausschüttung lipolytischer Hormone, wie Adrenalin, das durch Stimulation der Triglyceridlipase zur Spaltung von Triglyceriden (TG, dreifache Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin mit drei Fettsäuren) und Freisetzung von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren führt [32, 33, 37]
  • Altern [3, 11, 18, 41]
  • Körperliche Inaktivität [42]

Eine primäre Aktivitätsminderung der Delta-6-Desaturase, die pathologisch von Bedeutung ist, tritt bei atopischem Ekzem (chronische, nicht ansteckende Hauterkrankung) [35], prämenstruellem Syndrom (PMS) (in jedem Monatszyklus auftretende, äußerst komplexe Beschwerden bei Frauen, die 4 Tage bis 2 Wochen vor der Regelblutung einsetzen und nach der Menopause meist verschwinden) [7], benigner Mastopathie (häufige, gutartige Veränderung des Drüsengewebes der Brust) [21] und Migräne [49] auf. Eine Supplementierung mit GLA führt zahlreichen Studien zur Folge zu einer signifikanten Verbesserung des jeweiligen Krankheitsbildes [19, 42, 49].

Die Delta-6-Desaturase ist neben der Metabolisierung (Verstoffwechselung) derLinolsäure (C18:3; n-6-FS) auch für die Umwandlung der Alpha-Linolensäure (C18:3; n-3-FS) zu anderen physiologisch bedeutsamen mehrfach ungesättigten Fettsäuren, wieEicosapentaensäure (C20:5; n-3-FS) und Docosahexaensäure (C22:6; n-3-FS),sowie für die Umwandlung der Ölsäure (C18:1; n-9-FS) verantwortlich. Somitkonkurrieren Linolsäure, Alpha-Linolensäure und Ölsäure als Substrate um dasgleiche Enzymsystem. Je höher das Angebot an Linolsäure, desto höher ist die Affinität zur Delta-6-Desaturase und umso mehr GLA kann synthetisiert werden [14, 16, 25]. Übersteigt jedoch die Zufuhr von Linolsäure deutlich die der Alpha-Linolensäure, kann das zu einer gesteigerten endogenen Synthese der proinflammatorischen (entzündungsfördernden) n-6-FS Arachidonsäure und zu einer verminderten körpereigenen Synthese der antiinflammatorisch (entzündungshemmend) wirksamen n-3-FS Eicosapentaensäure führen [8, 14, 24, 39]. Dies verdeutlicht die Relevanz eines mengenmäßig ausgewogenen Verhältnisses von Linolsäure zu Alpha-Linolensäure in der Nahrung [24, 39]. Nach der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) sollte das Verhältnis von Omega-6- zu Omega-3-Fettsäuren der Nahrung im Sinne einer präventiv wirksamen Zusammensetzung 5:1 betragen [14, 16, 24, 29, 42, 44].

Resorption

GLA kann in der Nahrung sowohl in freier Form als auch gebunden in Triglyceriden(TG, dreifache Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin mit drei Fettsäuren) undPhospholipiden (PL, phosphorhaltige, amphiphile Lipide als wesentliche Bestandteile von Zellmembranen) vorliegen, die im Gastrointestinaltrakt (Mund, Magen, Dünndarm) einem mechanischen und enzymatischen Abbau unterliegen. Durch die mechanische Dispersion – Kauvorgang, Magen- und Darmperistaltik – und unter Einwirkung derGalle werden die Nahrungslipide emulgiert und somit in kleine, für Lipasen (Enzyme, die von Lipiden freie Fettsäuren abspalten → Lipolyse) angreifbare Öltröpfchen (0,1-0,2 µm) zerlegt. Prägastrische (Zungengrund, primär im frühen Säuglingsalter) undgastrische (Magen) Lipasen leiten die Spaltung der Triglyceride und Phospholipide (10-30 % der Nahrungslipide) ein. Die hauptsächliche Lipolyse (70-90 % der Fette) erfolgt jedoch im Duodenum (Zwölffingerdarm) und Jejunum (Leerdarm) unter Einwirkung vonEsterasen aus dem Pankreas (Bauchspeicheldrüse), wie der Pankreaslipase,Carboxylester-Lipase und Phospholipase, deren Sekretion (Absonderung) durchCholecystokinin (CCK, Peptidhormon des Magen-Darm-Traktes) stimuliert wird [2, 14, 16, 24, 29, 31]. Die aus der TG- und PL-Spaltung hervorgehenden Monoglyceride(MG, mit einer Fettsäure, wie GLA, verestertes Glycerin), Lyso-Phospholipide (mit einer Phosphorsäure verestertes Glycerin) und freien Fettsäuren, darunter GLA, vereinen sich im Dünndarmlumen gemeinsam mit anderen hydrolysierten Lipiden, wie Cholesterol, und Gallensäuren zu gemischten Micellen (kugelförmige Gebilde mit 3-10 nm Durchmesser, in denen die Lipidmoleküle so angeordnet sind, dass die wasserlöslichen Molekülanteile nach außen und die wasserunslöslichen Molekülanteile nach innen gekehrt sind) – Micellarphase zur Solubilisierung (Erhöhung der Löslichkeit) –, die die Aufnahme lipophiler (fettlöslicher) Substanzen in die Enterozyten (Zellen des Dünndarmepithels) des Duodenums und Jejunums ermöglichen [2, 14, 16, 24, 29].
Erkrankungen des Gastrointestinaltraktes, die mit einer erhöhten Säureproduktion einhergehen, wie das Zollinger-Ellison-Syndrom (vermehrte Synthese des Hormons Gastrin durch Tumore in der Bauchspeicheldrüse oder im oberen Dünndarm), können zu einer gestörten Resorption von Lipidmolekülen und somit zu einer Steatorrhoe(Steatorrhoe; pathologisch erhöhter Fettgehalt im Stuhl) führen, da die Tendenz zur Micellenbildung mit Abnahme des pH-Wertes im Darmlumen sinkt [24].

Die Fettabsorption beträgt unter physiologischen Bedingungen zwischen 85-95 % und kann durch zwei Mechanismen erfolgen. Einerseits können MG, Lyso-PL, Cholesterol und GLA aufgrund ihres lipophilen Charakters mittels passiver Diffusion durch die Phospholipid-Doppelmembran der Enterozyten gelangen, andererseits durchBeteiligung von Membranproteinen, wie FABPpm (Fettsäure-bindendes Protein der Plasmamembran) und FAT (Fettsäure-Translocase), welche neben dem Dünndarm auch in anderen Geweben, wie Leber, Niere, Fettgewebe – Adipozyten (Fettzellen), Herz und Plazenta (Mutterkuchen), vorhanden sind, um die Lipidaufnahme in die Zellen zu ermöglichen. Eine fettreiche Kost stimuliert die intrazelluläre Expression von FAT [16].

In den Enterozyten wird GLA, die als freie Fettsäure beziehungsweise in Form von Monoglyceriden inkorporiert und unter Einfluss intrazellulärer Lipasen freigesetzt wurde, an FABPc (Fettsäure-bindendes Protein im Cytosol) gebunden, das eine höhere Affinität zu ungesättigten als zu gesättigten langkettigen Fettsäuren aufweist und insbesondere im Bürstensaum des Jejunums exprimiert wird. Die anschließende Aktivierung von proteingebundener GLA durch die Adenosintriphosphat (ATP)-abhängige Acyl-Coenzym A (CoA)-Synthetase (→ GLA-CoA) und Übertragung von GLA-CoA auf ACBP (Acyl-CoA-bindendes Protein), das als intrazellulärer Pool und Transporteur von aktivierten langkettigen Fettsäuren (Acyl-CoA) dient, ermöglicht die Resynthese von Triglyceriden und Phospholipiden im glatten endoplasmatischen Retikulum (reich verzweigtes Kanalsystem flächiger Hohlräume, das von Membranen umschlossen ist) einerseits und – durch Entfernung der Fettsäuren aus dem Diffusionsgleichgewicht – die Aufnahme weiterer Fettsäuren in die Enterozyten andererseits [2, 14, 16, 24]. Es folgt die Inkorporation der GLA-enthaltenden TG beziehungsweise PL in Chylomikronen(CM, Lipoproteine), die sich aus Lipiden – Triglyceride, Phospholipide, Cholesterin und -ester – und Apolipoproteinen (Proteinanteil von Lipoproteinen, Funktion als strukturelles Gerüst und/oder Erkennungs- und Andockmolekül, beispielsweise für Membranrezeptoren), wie Apo B48, AI und AIV, zusammensetzen und für denTransport der im Darm aufgenommenen Nahrungsfette zu peripheren Geweben und zur Leber zuständig sind [2, 16, 24]. Anstelle in Chylomikronen können die GLA-enthaltenden TG beziehungsweise PL auch in VLDL (very low density lipoproteins; fetthaltige Lipoproteine sehr geringer Dichte) eingelagert zu den Geweben transportiert werden. Der Abtransport absorbierter Nahrungslipide durch VLDL erfolgt insbesondere im Hungerzustand [2].

Die Reveresterung der Lipide in den Enterozyten und deren Einbau in Chylomikronen kann bei bestimmten Erkrankungen, wie bei Morbus Addison (primäre Nebennierenrindeninsuffizienz) und gluteninduzierter Enteropathie (chronische Erkrankung der Dünndarmschleimhaut aufgrund einer Glutenunverträglichkeit) gestört sein, was eine verminderte Fettresorption und schließlich eine Steatorrhoe(pathologisch erhöhter Fettgehalt im Stuhl) zur Folge haben kann [24]. Die intestinale Fettaufnahme kann ebenso bei einer mangelhaften Gallensäure- und Pankreassaftsekretion, zum Beispiel bei Mukoviszidose (angeborene Stoffwechselerkrankung, die durch die Fehlfunktion von Chloridkanälen mit Funktionsstörungen exokriner Drüsen einhergeht), und bei einer überhöhten Zufuhr von Ballaststoffen (unverdauliche Nahrungsbestandteile, die unter anderem mit Fetten unlösliche Komplexe bilden) beeinträchtigt sein [2, 23, 24, 30].

Transport und Verteilung

Die lipidreichen Chylomikronen (zu 80-90 % aus Triglyceriden bestehend) werden durch Exocytose (Stofftransport aus der Zelle) in die Zwischenräume der Enterozyten sezerniert und über die Lymphe abtransportiert. Über den Truncus intestinalis(unpaarer Lymphsammelstamm der Bauchhöhle) und Ductus thoracicus(Lymphsammelstamm der Brusthöhle) gelangen die Chylomikronen in die Vena subclavia (Schlüsselbeinvene) beziehungsweise Vena jugularis (Halsader), die zurVena brachiocephalica (linke Seite) zusammenfließen – Angulus venosus (Venenwinkel). Die Venae brachiocephalicae beider Seiten vereinen sich zur unpaarenVena cava superior (obere Hohlvene), die in den rechten Herzvorhof (Atrium cordis dextrum) mündet. Durch die Pumpkraft des Herzens werden die Chylomikronen in denperipheren Blutkreislauf eingebracht, wo sie eine Halbwertszeit (Zeit, in der sich ein exponentiell mit der Zeit abnehmender Wert halbiert hat) von etwa 30 Minutenaufweisen [2, 14, 16, 24, 38, 42].

Während des Transports zur Leber wird ein Großteil der Triglyceride aus den Chylomikronen unter Einwirkung der Lipoproteinlipase (LPL), die sich auf der Oberfläche von Endothelzellen der Blutkapillaren befindet, in Glycerin und freie Fettsäuren, darunter GLA, gespalten, die von peripheren Geweben, wie Muskulatur und Fettgewebe, teils über passive Diffusion, teils carriervermittelt –FABPpm; FAT –, aufgenommen werden [2, 14, 16, 24]. Durch diesen Vorgang werden die Chylomikronen zu Chylomikronen-Remnants (CM-R, fettarme Chylomikronen-Restpartikel) abgebaut, die, vermittelt durch Apolipoprotein E (ApoE), an spezifische Rezeptoren der Leber binden. Die Aufnahme der CM-R in die Leber erfolgt mittels rezeptorvermittelter Endozytose (Einstülpungsvorgang der Zellmembran → Abschnürung CM-R-haltiger Vesikel (Endosomen, Zellorganellen) ins Zellinnere). Die CM-R-reichen Endosomen fusionieren im Cytosol der Leberzellen mit Lysosomen (Zellorganellen mit hydrolysierenden Enzymen), wodurch von den Lipiden in den CM-R freie Fettsäuren, darunter GLA, abgespalten werden. Nach Bindung der freigesetzten GLA an FABPc, deren Aktivierung durch die ATP-abhängige Acyl-CoA-Synthetase und Übertragung von GLA-CoA auf ACBP kommt es zur Reveresterung von Triglyceriden und Phospholipiden. Die resynthetisierten Lipide können in der Leber weiter metabolisiert(verstoffwechselt) und/oder in VLDL (very low density lipoproteins; fetthaltige Lipoproteine sehr geringer Dichte) eingelagert werden, um durch diese über den Blutkreislauf zu extrahepatischen ("außerhalb der Leber") Geweben zu gelangen [14, 16, 24]. Indem im Blut zirkulierendes VLDL an periphere Zellen bindet, werden die Triglyceride durch Einwirkung der LPL gespalten und die dabei freiwerdenden Fettsäuren, darunter GLA, durch passive Diffusion beziehungsweise transmembrane Transportproteine, wie FABPpm und FAT, internalisiert. Daraus resultiert der Katabolismus von VLDL zu IDL (intermediate density lipoproteins). IDL-Partikel können entweder von der Leber rezeptorvermittelt aufgenommen und dort abgebaut oder im Blutplasma durch eine Triglyceridlipase zum cholesterinreichen LDL (low density lipoproteins; cholesterinreiche Lipoproteine geringer Dichte) metabolisiert werden, welches periphere Gewebe mit Cholesterin versorgt [1, 14, 16, 24].

In den Zellen der Zielgewebe, wie Blut, Leber, Gehirn, Herz und Haut, kann GLA – je nach Funktion und Bedarf der Zelle – in die Phospholipide der Zellmembranen sowie der Membranen von Zellorganellen, wie Mitochondrien ("Energiekraftwerke" der Zellen) und Lysosomen (Zellorganellen mit saurem pH-Wert und Verdauungsenzymen), eingebaut, als Ausgangssubstanz zur Synthese von Dihomo-Gamma-Linolensäure und somit von antiinflammatorischen (entzündungshemmenden), vasodilatatorischen (gefäßerweiternden) und die Thrombozytenaggregation (Zusammenlagerung der Blutplättchen) hemmendenEicosanoiden (hormonähnliche Substanzen, die als Immunmodulatoren und Neurotransmitter wirken), wie Prostaglandin E1 (PGE1), verwendet, in Form von Triglyceriden gespeichert und/oder zur Gewinnung von Energie oxidiert werden [2, 10, 16, 26, 29, 42, 44, 46].
Zahlreiche Untersuchungen konnten zeigen, dass das Fettsäuremuster der Phospholipide in den Zellmembranen stark von der Fettsäurezusammensetzung der Nahrung abhängt. So bewirkt eine hohe GLA-Zufuhr eine Erhöhung des Anteils an GLA in den Phospholipiden der Plasmamembranen, was Auswirkungen auf die Membranfluidität, den Elektronentransport, die Aktivität membranassoziierter Enzym- und Rezeptorsysteme, hormonelle und immunologische Aktivitäten, Membran-Liganden-Interaktionen, Permeabilität (Durchlässigkeit) sowie interzelluläre Interaktionen hat [14, 42].

Abbau

Der Katabolismus (Abbau) von Fettsäuren findet in allen Körperzellen, vor allem inLeber- und Muskelzellen, statt und ist in den Mitochondrien ("Energiekraftwerke" der Zellen) lokalisiert. Ausgenommen sind Erythrozyten (rote Blutkörperchen), die keine Mitochondrien besitzen, sowie Nervenzellen, denen die fettsäureabbauenden Enzyme fehlen. Der Reaktionsablauf des Fettsäurekatabolismus wird auch als ß-Oxidationbezeichnet, da es zur Oxidation am ß-C-Atom der Fettsäuren kommt. In der ß-Oxidation werden die zuvor aktivierten Fettsäuren (Acyl-CoA) in einem Zyklus, der wiederholt durchlaufen wird, oxidativ zu mehreren Acetyl-CoA (aus 2 C-Atomen bestehende, aktivierte Essigsäure) abgebaut. Dabei wird Acyl-CoA pro "Durchlauf" um 2 C-Atome – entsprechend einem Acetyl-CoA – gekürzt [24, 25].

Im Gegensatz zu gesättigten Fettsäuren, deren Katabolismus entsprechend der ß-Oxidationsspirale erfolgt, unterliegen ungesättigte Fettsäuren, wie GLA, während ihres Abbaus – je nach Anzahl der Doppelbindungen – mehreren Umwandlungsreaktionen, da diese in der Natur cis-konfiguriert (beide Substituenten befinden sich auf dergleichen Seite der Referenzebene) sind, für die ß-Oxidation jedoch in trans-Konfiguration (beide Substituenten befinden sich auf entgegengesetzten Seiten der Referenzebene) vorliegen müssen [14, 25].

Um für die ß-Oxidation bereitgestellt werden zu können, muss die in Triglyceriden beziehungsweise Phospholipiden gebundene GLA zunächst durch hormonsensitive Lipasen freigesetzt werden. In Hunger- und Stresssituation findet dieser Vorgang (→Lipolyse) aufgrund einer vermehrten Ausschüttung lipolytischer Hormone, wie Adrenalin, verstärkt statt. Die im Zuge der Lipolyse freiwerdende GLA gelangt über die Blutbahn – gebunden an Albumin (globuläres Protein) – zu energieverbrauchenden Geweben, wie Leber und Muskulatur [14, 16, 24, 25, 29]. Im Cytosol der Zellen wird GLA mittels der ATP-abhängigen Acyl-CoA-Synthetase aktiviert (→ GLA-CoA) und mit Hilfe von Carnitin (3-Hydroxy-4-trimethylaminobuttersäure, quartäre Ammonium (NH4+)-Verbindung), einem Rezeptormolekül für aktivierte langkettige Fettsäuren, durch die innere Mitochondrienmembran in die Mitochondrienmatrix transportiert [14, 16, 25].

In der Mitochondrienmatrix wird GLA-CoA in die ß-Oxidation eingeschleust, deren Zyklus – wie folgt – zweimal durchlaufen wird [14, 25]

  •  Acyl-CoA → alpha-beta-trans-Enoyl-CoA (ungesättigte Verbindung) → L-beta-Hydroxyacyl-CoA → beta-Ketoacyl-CoA → Acyl-CoA (Cn-2)

Das Resultat ist eine um 4 C-Atome verkürzte GLA, die vor Eintritt in den nächsten Reaktionskreislauf an ihrer cis-Doppelbindung enzymatisch trans-konfiguriert werden muss. Da sich die erste Doppelbindung von GLA – vom COOH-Ende der Fettsäurekette aus gesehen – auf einem geradzahligen C-Atom befindet (→ alpha-beta-cis-Enoyl-CoA), kommt es unter dem Einfluss einer Hydratase (Enzym, das H2O in ein Molekül einlagert) zur Umwandlung von alpha-beta-cis-Enoyl-CoA zu D-beta-Hydroxyacyl-CoA und anschließend unter Einwirkung einer Epimerase (Enzym, das die asymmetrische Anordnung eines C-Atoms in einem Molekül verändert) zur Isomerisierung zu L-beta-Hydroxyacyl-CoA, das ein Zwischenprodukt der ß-Oxidation darstellt [14, 25]. Nach erneutem Durchlauf eines ß-Oxidationszyklus und Verkürzung der Fettsäurekette um einen weiteren C2-Körper erfolgt die trans-Konfiguration der nächsten cis-Doppelbindung der GLA, die – vom COOH-Ende der Fettsäurekette aus gesehen – auf einem ungeradzahligen C-Atom lokalisiert ist (→ beta-gamma-cis-Enoyl-CoA). Hierfür wird beta-gamma-cis-Enoyl-CoA unter Einwirkung einer Isomerase zu alpha-beta-trans-Enoyl-CoA isomerisiert, das als Zwischenprodukt der ß-Oxidation direkt in deren Reaktionskreislauf eingeschleust wird [14, 25].
Bis zum vollständigen Abbau der aktivierten GLA zu Acetyl-CoA ist eine weitere Umwandlungsreaktion (Hydratase-Epimerase-Reaktion) und 5 weitere ß-Oxidationszyklen notwendig, so dass insgesamt die ß-Oxidation 8-mal durchlaufenwird, 3 Umwandlungsreaktionen (1 Isomerase-, 2 Hydratase-Epimerase-Reaktionen) – entsprechend 3 vorhandener cis-Doppelbindungen – stattfinden und 9 Acetyl-CoAsowie reduzierte Coenzyme (8 NADH2 und 5 FADH2) gebildet werden [14, 25]. 
Die aus dem GLA-Katabolismus hervorgehenden Acetyl-CoA werden in denCitratzyklus eingebracht, in dem es zum oxidativen Abbau organischer Stoffe zum Zweck der Gewinnung reduzierter Coenzyme, wie NADH2 und FADH2, kommt, die gemeinsam mit den reduzierten Coenzymen aus der ß-Oxidation in der Atmungskettezur Synthese von ATP (Adenosintriphosphat, universelle Form unmittelbar verfügbarer Energie) genutzt werden [14, 16, 25].

Obwohl bei ungesättigten Fettsäuren während der ß-Oxidation Umwandlungsreaktionen (cis → trans) notwendig sind, konnte durch Ganzkörperanalysen an fettrei ernährten Ratten festgestellt werden, dass markierte ungesättigte Fettsäuren einen ähnlichschnellen Abbau wie gesättigte Fettsäuren aufweisen [14].

Ausscheidung

Unter physiologischen Bedingungen sollte die Fettausscheidung mit dem Stuhl bei einer Fettzufuhr von 100 g/Tag aufgrund der hohen Absorptionsrate (85-95 %) nicht mehr als 7 % betragen [14]. Ein Malassimilationssyndrom (beeinträchtigte Nährstoffausnutzung aufgrund einer verminderten Aufspaltung und/oder Absorption), beispielsweise durch eine mangelhafte Gallensäure- und Pankreassaftsekretion bei Mukoviszidose (angeborene Stoffwechselerkrankung, die durch die Fehlfunktion von Chloridkanälen mit Funktionsstörungen exokriner Drüsen einhergeht) beziehungsweise durch Erkrankungen des Dünndarms, wie Zöliakie (chronische Erkrankung der Dünndarmschleimhaut aufgrund einer Glutenunverträglichkeit), kann zur Reduktion der intestinalen Fettaufnahme und somit zu einer Steatorrhoe (pathologisch erhöhter Fettgehalt (> 7 %) im Stuhl) führen [14, 23, 30].

Literatur

  1. Biesalski H. K., Köhrle J., Schümann K. (2002) Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Prävention und Therapie mit Mikronährstoffen. Georg Thieme Verlag, Stuttgart
  2. Biesalski H. K., Fürst P., Kasper H. et al. (2004) Ernährungsmedizin. Nach dem Curriculum Ernährungsmedizin der Bundesärztekammer. 3. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart
  3. Bolton-Smith C., Woodward M., Tavendale R. (1997) Evidence for age-related differences in the fatty acid composition of human adipose tissue, independent of diet. Eur J Clin Nutr; 51(9): 619-24
  4. Brenner R.R., Bernasconi A.M., Gonzalez M.S., Rimoldi O.J. (2002) Dietary cholesterol modulates delta6 and delta9 desaturase mRNAs and enzymatic activity in rats fed a low-eFA diet. Lipids; 37(4): 375-83
  5. Brenner R.R. (2003) Hormonal modulation of delta6 and delta5 desaturases: case of diabetes. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids; 68(2): 151-62. Review
  6. Brenner R.R., Rimoldi O.J., Lombardo Y.B. et al (2003) Desaturase activities in rat model of insulin resistance induced by a sucrose-rich diet. Lipids; 38(7): 733-42
  7. Brush M.G., Watson S.J., Horrobin D.F., Manku M.S. (1984) Abnormal essential fatty acid levels in plasma of women with premenstrual syndrome. Am J Obstet Gynecol; 150: 363-366
  8. Burdge G. (2004) Alpha-linolenic acid metabolism in men and women: nutritional and biological implications. Curr Opin Clin Nutr Metab Care; 7(2): 137-144
  9. Burton J.L. (1989) Dietary fatty acids and inflammatory skin disease. Lancet; (1): 27-31
  10. Calder P.C. (2002) Dietary modification of inflammation with lipids. Proc Nutr Soc; 61(3): 345-358
  11. Charnock J.S. (2000) Gamma-linolenic acid provides additional protection against ventricular fibrillation in aged rats fed linoleic acid rich diets. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids; 62(2): 129-34
  12. Das UN (1981) Auto-immunity and prostaglandins. Int J Tissue React; 3(2): 89-94. Review
  13. Dietl H., Ohlenschläger G. (2003) Handbuch der Orthomolekularen Medizin. Karl F. Haug Verlag, Stuttgart
  14. Elmadfa I., Leitzmann C. (2004) Ernährung des Menschen. 4. Auflage. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart
  15. Hahn A. (2001) Nahrungsergänzungsmittel. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart
  16. Hahn A., Ströhle A., Wolters M. (2006) Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart
  17. Hendler S.S., Rorvik D.R., eds. (2001) PDR for Nutritional Supplements. Montvale: Medical Economics Company, Inc
  18. Hornych A., Oravec S., Girault F. et al (2002) The effect of gamma-linolenic acid on plasma and membrane lipids and renal prostaglandin synthesis in older subjects. Bratisl Lek Listy; 103(3): 101-7
  19. Horrobin D.F. (1981) The importance of gamma-linolenic acid and prostaglandin E1 in human nutrition and medicine. J Holistic Med; 3: 118-39
  20. Horrobin D.F., Manku M.S. (1983) How do polyunsaturated fatty acids lower plasma cholesterol levels? Lipids; 18(8): 558-62
  21. Horrobin D.F., Manku M.S. (1989) Premenstrual syndrome and premenstrual breast pain (cyclical mastalgia): Disorders of essential fatty acid (EFA) metabolism. Prostglandings Leukot Essent Fatty Acids; 37: 255-261
  22. Horrobin D.F. (2004) Ideas in biomedical science: reasons for the foundation of Medical Hypotheses. Med Hypotheses; 62(1): 3-4. No abstract available.
  23. Jeppesen P.B., Hoy C.E., Mortensen P.B. (2000) Deficiencies of essential fatty acids, vitamin A and E and changes in plasma lipoproteins in patients with reduced fat absorption or intestinal failure. Eur J Clin Nutr; 54(8): 632-642
  24. Kasper H. (2004) Ernährungsmedizin und Diätetik. 10. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München
  25. Königshoff M., Brandenburger T. (2004) Kurzlehrbuch Biochemie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart
  26. Kris-Etherton P.M., Harris W.S., Appel L.J. (2002) Fish consumption, fish oil, omega-3 fatty acids, and cardiovascular disease. Circulation; 106(21): 2747-2757
  27. Leaf A., Kang J.X., Xiao Y.F., Billman G.E. (1999) N-3 fatty acids in the prevention of cardiac arrhythmias. Lipids; 34 (Suppl): 187-189
  28. Lee J.H., Ikeda I., Sugano M. (1991) Dietary cholesterol influences on various lipid indices and eicosanoid production in rats fed dietary fat desirable for the protection of ischemic heart disease. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo); 37(4): 389-99
  29. Leitzmann C., Müller C., Michel P. et al. (2005) Ernährung in Prävention und Therapie. Hippokrates Verlag in MVS Medizinverlage Stuttgart GmbH & Co. KG
  30. Lepage G., Levy E., Ronco N. et al (1989) Direct transesterification of plasma fatty acids for the diagnosis of essential fatty acid deficiency in cystic fibrosis. J Lipid Res; 30(10): 1483-1490
  31. Lichtenstein A.H., Jones P.J. (2001) Lipids: absorption and transport. In: Bowman B.A., Russel R.M., eds. Present Knowledge in Nutrition. 8th ed. ILSI Press; Washington D. C., 93-103
  32. Mandon E.C., de Gomez Dumm I.N., Brenner R.R. (1986) Effect of epinephrine on the oxidative desaturation of fatty acids in the rat adrenal gland. Lipids; 21(6): 401-4
  33. Mandon E.C., de Gomez Dumm I.N., de Alaniz M.J. et al (1987) ACTH depresses delta 6 and delta 5 desaturation acivity in rat adrenal gland and liver. J Lipid Res; 28(12): 1377-83
  34. Manku M.S. (2005) PLEFA welcomes our new Associate Editors. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids; 73(5): 323-5. No abstract available.
  35. Melnik B.C., Plewig G. (1989) Is the origin of atopy linked to deficient conversion of omega-6-fatty acids to prostaglandin E1? J Am Acad Dermatol; 21: 557-563
  36. Meydani S.N. (1996) Effect of n-3 polyunsaturated fatty acids on cytokine production and their biologic function. Nutrition; 12: S8-S14
  37. Mills D.E., Huang Y.S., Narce M., Poisson J.P. (1994) Psychosocial stress, catecholamines, and essential fatty acid metabolism in rats. Proc Soc Exp Biol Med; 205(1): 56-61
  38. Moll K.-J., Moll M. (2006) Anatomie: Kurzlehrbuch zum Gegenstandskatalog 1. 18. Ausgabe. Elsevier, Urban & Fischer Verlag, München
  39. Mozaffarian D., Micha R., Wallace S. (2010) Effects on coronary heart disease of increasing polyunsaturated fat in place of saturated fat: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. PLoS Med; 7(3):e1000252
  40. Nakamura M.T., Nara T.Y. (2004) Structure, function, and dietary regulation of delta6, delta5, and delta9 desaturases. Annu Rev Nutr; 24: 345-376
  41. Narce M., Poisson J.P. (1995) Age-related depletion of linoleic acid desaturation in liver microsomes from young spontaneously hypertensive rats. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids; 53(1): 59-63
  42. Niestroj I. (2000) Praxis der Orthomolekularen Medizin. Hippokrates Verlag GmbH, Stuttgart 2000  
  43. Pawlosky R.J., Salem N.Jr. (2004) Perspectives on alcohol consumption: liver polyunsaturated fatty acids and essential fatty acid metabolism. Alcohol; 34(1): 27-33. Review
  44. Schmidt E., Schmidt N. (2004) Leitfaden Mikronährstoffe. Orthomolekulare Prävention und Therapie. 1. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München
  45. Singer P. (1994) Was sind, wie wirken Omega-3-Fettsäuren? Umschau Zeitschriftenverlag, Frankfurt am Main, Eschborn
  46. Stillwell W., Wassall S.R. (2003) Docosahexaenoic acid: membrane properties of a unique fatty acid. Chem Phys Lipids; 126(1): 1-27
  47. U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service. (2008) USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 21. Available at:http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/search/
  48. Venkatesan S., Rideout J.M., Simpson K.J. (1990) Microsomal delta 9, delta 6 and delta 5 desaturase activities and liver membrane fatty acid profiles in alcohol-fed rats. Biomed Chromatogr; 4(6): 234-8
  49. Wagner W., Brandl M., Hamm M., Nootbaar-Wagner U. (1993) Migräneprophylaxe mit Omega-3-Fettsäuren. Therapiewoche; 43: 20
  50. Zhu H, Fan C, Xu F, Tian C, Zhang F, Qi K. Dietary fish oil n-3 polyunsaturated fatty acids and alpha-linolenic acid differently affect brain accretion of docosahexaenoic acid and expression of desaturases and sterol regulatory element-binding protein 1 in mice. J. Nutr. Biochem. 2010 Okt;21(10):954–960.
  51. Skrzypski J, Bellenger S, Bellenger J, Sinclair A, Poisson J-P, Tessier C, Rialland M, Narce M. Revisiting delta-6 desaturase regulation by C18 unsaturated fatty acids, depending on the nutritional status. Biochimie 2009 Dez;91(11-12):1443–1449.