Carbonylproteine sind Oxidationsprodukte von Eiweißen. Sie entstehen durch die Einwirkung von freien Radikalen (FR) und/oder reaktiver Sauerstoff- und reaktiver Stickstoffspezies auf Proteine, Peptide und Aminosäuren. Die dadurch oxidativ modifizierten Proteine sind ein Maß des oxidativen Stresses.

Die Oxidation von Proteinen ist mit eine Ursache für geschädigte Enzyme (=Biokatalysatoren), deren Anzahl mit zunehmendem Alter und bei einer Reihe von krankhaften Zuständen größer wird. Die Ursache für den oxidativen Stress, der zur Bildung von Carbonylproteinen führt, sind Stressbelastungen jeder Art.

Der Nachweis erhöhter Carbonylproteine kann wesentlich dazu beitragen, dass man frühzeitig ein potenzielles Erkrankungsrisiko (z.B. Arterienverkalkung, Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, Rheumatoide Arthritis, Diabetes Mellitus, Alterungsprozesse, Krebserkrankungen u.a.m.) erkennt und diesem entgegenwirkt.

Ein erhöhtes oxidatives Stresspotenzial findet man auch nach Operationen, Verletzungen, Durchblutungsstörungen, Strahlen- und Chemotherapien, und ganz speziell bei Entzündungen.

Nitrotyrosin ist die nitrierte Form der Aminosäure Tyrosin an Proteinen. Proteingebundene Nitrotyrosine sind bei kardiovaskulären und inflammatorischen Krankheiten in der Zirkulation erhöht (z.B.: Atherosklerose, Myokardinfarkt, diabetische Vaskulopathie, Bluthochdruck oder koronare Herzkrankheit).

Auch neurologische Erkrankungen werden in einem Zusammenhang mit erhöhten Nitrotyrosinwerten gebracht (z.B. Alzheimer Krankheit, Multiple Sklerose, wie auch Burn Out und CFS).

In Rahmen von Entzündungsreaktionen werden aus L-Arginin große Mengen Stickstoffmonoxid (NO*) lokal durch das Enzym NO-Synthase (i, m, n, eNOS) freigesetzt. Durch oxidative Modifikation von NOS (aber auch durch Sauerstoffradikale) entsteht nitrierendes Arginin, welche sich mit NO* zu Peroxynitrit verbinden.

Fremdstoffexposition (Chemikalien, Schwermetalle), Medikamente, Nikotin, physischer und psychischer Stress und eine starke körperliche Belastung mit erhöhtem Sauerstoffverbrauch steigern diese Reaktion. Peroxynitrit besitzt eine starke Affinität zu aromatischen Aminosäuren, aber auch zu Arginin. Es reagiert mit dem Phenolring des Tyrosins zu Nitro-Tyrosin. Proteingebundenes Nitrotyrosin ist ein stabiles Endprodukt mit einer relativ langen Halbwertszeit in vivo und stellt einen geeigneten Marker für Nitro-Stress dar.

Unter Lipidperoxidation versteht man die oxidative Umwandlung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren über Lipidperoxiden, Aldehyde und Ketone, wie z.B.

MDA oder 4-HNE. MDA ist lt. Studie bei Lebererkrankungen erhöht, 4- HNE bei Gelenksentzündungen. MDA und/oder 4-HNE lagern sich auch in der Haut ab, welche zu

Hautirritationen mit Juckreiz führen können. Schwermetall-Intoxikationen können direkt die Fettsäuren zu MDA, HNE und HAE führen. Glukose und ähnliche Kohlenhydrate (Galaktose, Ascorbinsäure) können durch massive Oxidation zu MDA werden.

Die Glutathionperoxidase (GPx) ist eines der wichtigsten antioxidativ wirkenden Enzyme zur Entgiftung von Peroxiden (Lipidperoxide, Wasserstoffperoxid) in lebenden Zellen.

GPx ist verantwortlich für die Aufrechterhaltung der Integrität aller Zellmembranen (Zellmembran, Organellenmembran, Zellkernmembran) gegenüber Schädigungen durch oxidativen Stress.

Vor allem die mehrfach ungesättigten Lipidkomponenten der Membrane werden durch freie Radikale und/oder RONS (reaktive Sauerstoff- und Stickstoff Spezies) oxidiert. GPx reduziert Peroxide mit Hilfe von Glutathion zu Alkoholen und vermindert die Bildung von RONS. GPx ist ein selenhaltiges Enzym, welches nur biologisch aktiv ist, wenn es in dem GPx Protein eingebaut ist.

Superoxid-Dismutase ist ein Enzym, das eukaryotische Zellen vor reaktiven Sauerstoffverbindungen schützt, wie zum Beispiel vor Superoxidanionen.

Diese reaktiven Sauerstoffverbindungen entstehen in der Atmungskette, wobei Elektronen von NADH (Nicotinamidadenindinucleotid) auf Sauerstoff übertragen werden.

Die oxidierte Form des Enzyms reagiert mit einem Superoxidion unter Bildung von Sauerstoff und der reduzierten Form des Enzyms. Diese Form reagiert weiter mit einem zweiten Superoxidion und zwei Protonen, dabei entsteht Wasserstoffperoxid und die oxidierte Form des Enzyms.

Zwei Moleküle des dabei gebildeten Wasserstoffperoxids reagieren weiter zu einem Molekül Sauerstoff und zwei Molekülen Wasser. Diese Reaktion wird von dem Enzym Katalase katalysiert.

SOD Mangel kann bei ALS, aber auch anderen neurologischen Erkrankungen eine Ursache sein.

RANTES ist chemotaktisch wirksam, d.h. es induziert die gezielte Anlockung von NK-Zellen, Granulozyten, Monozyten und Makrophagen in ein bestehendes Entzündungsgebiet.

Es wirkt auf diese Zellen über die Bindung an Oberflächenrezeptoren wie CCR3, CCR5 und CCR1. RANTES ist somit an vielen Krankheitsbildern beteiligt, bei denen entzündliche Prozesse auftreten.

RANTES bewirkt gemeinsam mit Interleukin-2 (IL-2) und Interferon-gamma (IFN-γ) auch die Aktivierung von NK-Zellen und regt diese zur Proliferation an.

Erhöhte RANTES-Spiegel im Blut treten bei zahlreichen systemischen Entzündungserkrankungen auf.

Dazu zählen Rheuma, Allergien, Asthma, Multiple Sklerose und auch einige Tumorerkrankungen.

Als Labormarker zum Nachweis einer chronischen systemischen Entzündung hat RANTES bisher keine wesentliche Bedeutung erlangt, da es mit TNF-α, IP-10 und IL-6 sensitivere Marker gibt

TNFa (Tumor Nekrosis Faktor alpha) ist in physiologischer Konzentration ein Mediator für Immun- und Entzündungsreaktionen.

TNFa aktiviert Makrophagen und erhöht die Zytotoxizität von Monozyten und NK-Zellen. Bei einer überschießenden Abwehrreaktion im Rahmen einer Infektion kommt es zu einer Überproduktion von TNFa, z.B. bei chronischen Entzündungen wie Morbus Crohn, Colitis Ulcerosa oder rheumatoider Arthritis.