Ethanolstoffwechsel

Überblick

Chemische Eigenschaften

• Ethanol ist ein C2-Alkohol.
• Löslich in wässriger und lipidischer Umgebung aufgrund seiner geringen Größe (kurze Kohlenstoffkette) und Hydroxylgruppe (-OH)
• Summenformel: CH₃CH₂OH
• Farblose, flüchtige Flüssigkeit mit leichtem Geruch

Produktion und Aufnahme

• Ethanol wird im Magen-Darm-Trakt (GI-Trakt) in minimalen Mengen durch Fermentation des Darminhalts produziert (ca. 3 g Ethanol/Tag).
• Alkohol wird auch minimal durch mehrere Stoffwechselwege produziert, darunter:
  • Fettsäuresynthese
  • Glycerolipid-Stoffwechsel
  • Biosynthesewege der Gallensäuren
• Gelangt über Alkoholkonsum in den Körper:
  1. Alkohol wird konsumiert → gelangt in den Magen Magen Magen und Dünndarm Dünndarm Dünndarm → wird in den Blutkreislauf aufgenommen (aufgrund der Wasserlöslichkeit)
  2. Breitet sich in intrazellulären und extrazellulären Räume aus, einschließlich Fettgewebe Fettgewebe Fettgewebe: Histologie
     • Frauen haben in der Regel einen höheren Blutalkoholspiegel als Männer aufgrund eines höheren Körperfettanteils
  3. Über das Pfortadersystem → gelangt in die Leber Leber Leber, welche für den Großteil des Ethanol-Stoffwechsels verantwortlich ist

Ethanolstoffwechsel

Der Hauptort des Alkoholabbaus ist die Leber Leber Leber.

1. Ethanol → Acetaldehyd
   • Kommt im Zytoplasma vor
   • Leberenzym: Alkoholdehydrogenase (ADH)
     • Verantwortlich für den Großteil des Ethanolabbaus in Acetaldehyd
     • Im Zytosol Zytosol Die Zelle: Zytosol und Zytoskelett
     • Benötigt NAD+ (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid)
   • Hepatisches Cytochrom P450-Enzym: CYP2E1 (auch als mikrosomales Ethanol-Oxidationssystem (MEOS) bezeichnet)
     • Induziert bei chronischem Alkoholkonsum
     • In Mikrosomen
     • Benötigt Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat (NADPH)
     • Setzt reaktive Sauerstoffspezies frei → alkoholische Leberschädigung
   • Fettsäureethylester (FSEE)-Synthase
     • Katalysiert die reversible Reaktion von langkettigen Fettacylethylestern und H₂O ↔ langkettige Fettsäuren Fettsäuren Fettsäuren und Lipide und Ethanol
     • In Leber Leber Leber und Bauchspeicheldrüse
2. Acetaldehyd → Acetat: katalysiert durch das Enzym Acetaldehyd-Dehydrogenase (ALDH)
   • ALDH kommt hauptsächlich in hepatischen Mitochondrien und weniger im Zytosol Zytosol Die Zelle: Zytosol und Zytoskelett vor.
   • Benötigt NAD+
3. Acetat → Acetyl-CoA Acetyl-CoA Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels: katalysiert durch die ATP-abhängige Acetyl-CoA-Synthetase (ACS)
   • ACS kommt in Mitochondrien und Zytosol Zytosol Die Zelle: Zytosol und Zytoskelett vor.
   • Benötigt Coenzym A und ATP
4. Acetyl-CoA Acetyl-CoA Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels → mehrere Stoffwechselwege:
   • Citratzyklus Citratzyklus Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels
   • Fettsäuresynthese
   • Ketonkörpersynthese oder Ketogenese
   • Mevalonat-Metabolismus
   • Acetylcholinsynthese
   • Melatoninsynthese

Medikamente, die den Ethanolstoffwechsel beeinflussen

Viele gängige Medikamente können Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme hemmen, die am Stoffwechsel von Ethanol beteiligt sind, was zur Ansammlung toxischer Produkte (z.B. Acetaldehyd) führt:

Übermäßiger Ethanolkonsum

Übermäßiger Ethanolkonsum, wie bei Alkoholkonsumstörungen, führt zu einer Sättigung des Ethanolstoffwechselweges und einer daraus folgenden Akkumulation von toxischen Metaboliten sowie zu einer Veränderung anderer Stoffwechselwege.

• Acetaldehydspiegel überschreiten die Kapazität der Alkoholdehydrogenase → Acetaldehydakkumulation (giftig) → Katersymptome
  • Alkoholbedingtes Flushing
  • Kopfschmerzen
  • Übelkeit und/oder Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter
  • Erhöhter Puls
• Erhöhung des NADH/NAD ⁺ -Verhältnisses → überschüssiges NADH
  • Hemmt den Citratzyklus Citratzyklus Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels + erhöhte Acetatumwandlung in Acetyl-CoA Acetyl-CoA Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels → Erhöhung von Acetyl-CoA Acetyl-CoA Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels → stimuliert die Fettsäuresynthese + hemmt die Beta-Oxidation → Fettleber
  • Stimuliert die Glykolyse Glykolyse Glykolyse + hemmt die Gluconeogenese Gluconeogenese Gluconeogenese → schwere Hypoglykämie Hypoglykämie Hypoglykämie
  • Metabolische Azidose Metabolische Azidose Metabolische Azidose:
    • Erhöhte Umwandlung von Pyruvat Pyruvat Glykolyse in Laktat → Laktatazidose
    • Erhöhtes Acetyl-CoA Acetyl-CoA Citratzyklus: die Drehscheibe des Stoffwechsels → Erhöhte Ketogenese → Ketoazidose

Klinische Relevanz

Die folgenden Bedingungen sind mit übermäßigem Ethanolkonsum verbunden:

• Alkoholkonsumstörung: Alkoholkonsum, der über den soziokulturellen Standard hinausgeht. Gekennzeichnet durch geistige und körperliche Abhängigkeit verbunden mit einem unwiderstehlichen Verlangen nach der Substanz und Substanztoleranz, die bei Abstinenz zu Dosissteigerungen und Entzugserscheinungen führt.
• Alkoholische Lebererkrankung Alkoholische Lebererkrankung Alkoholische Lebererkrankung: eine Reihe fortschreitender Lebererkrankungen, die durch chronischen und übermäßigen Alkoholkonsum verursacht werden. Bezieht sich typischerweise auf eine Entzündung Entzündung Entzündung und Vergrößerung der Leber Leber Leber und endet in einer Zirrhose. Zu den Symptomen gehören Ikterus Ikterus Ikterus (Gelbfärbung der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion), Darmblutungen, Schwäche, Aszites Aszites Aszites (Bauchschwellung) und Gewichtsverlust.
• Fettleber: Ansammlung von Triglyceriden und anderen Fetten in Hepatozyten Hepatozyten Leber, die zu mikrovesikulären und makrovesikulären Fettveränderungen führen, erkannt durch eine Leberbiopsie. Ätiologien umfassen alkoholische Lebererkrankungen, Ernährung und medikamenteninduzierte Veränderungen.
• Zirrhose: eine Erkrankung im Spätstadium, die durch eine chronische Leberschädigung verursacht wird und durch Leberparenchymnekrose, Fibrose des Lebergewebes und eine entzündliche Reaktion auf die zugrunde liegende Ursache wie chronischer Alkoholismus gekennzeichnet ist. Symptome sind juckende Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion, Ikterus Ikterus Ikterus, Aszites Aszites Aszites und Krebs.
• Hypoglykämie Hypoglykämie Hypoglykämie: ein ungewöhnlich niedriger Glukosespiegel im Blut (<70–110 mg/dl), welcher durch chronischen Alkoholkonsum verursacht werden kann. Symptome sind Schwitzen, Zittern, Schwindel, Konzentrationsschwäche und Übelkeit. Schwere Hypoglykämien können zu Verwirrung, Krämpfen, Koma Koma Koma und Tod führen.
• Metabolische Azidose Metabolische Azidose Metabolische Azidose oder alkoholische Ketoazidose: eine Verringerung der Konzentration von Bicarbonat-Ionen (HCO₃-), die zu einem Blut-pH < 7.35 führen. Kann aufgrund von überschüssigen Wasserstoffionen oder Verlust von Bicarbonat auftreten. Dies führt zu abnormaler Atmung, ketoazidotischem Atemgeruch, Bauchschmerzen, Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter und möglicherweise zum Tod.