Katalase

Bei der Katalase handelt es sich um ein zelluläres Enzym (Eiweiß mit speziellen Funktionen) mit zentraler Bedeutung im antioxidativen Abwehrsystem (Schutzsystem gegen schädliche Sauerstoffverbindungen). Es katalysiert den Abbau von Wasserstoffperoxid (H₂O₂) zu Wasser und molekularem Sauerstoff und schützt Zellen vor oxidativen Schäden. Die Katalase-Aktivität wird als indirekter Marker (Hinweisgeber) zur Beurteilung der antioxidativen Kapazität (Schutzfähigkeit) und oxidativen Belastung (oxidativer Stress) eingesetzt.

Grundlagen

• Struktur
  • Tetrameres Häm-haltiges Enzym (Eiweiß mit eisenhaltigem Farbstoff) aus der Klasse der Oxidoreduktasen (Enzyme, die Redoxreaktionen steuern).
  • Enthält Eisen als prosthetische Gruppe (fest gebundene Hilfsstruktur).
• Funktioneller Stellenwert
  • Katalysiert die Disproportionierung von Wasserstoffperoxid (H₂O₂ → H₂O + O₂).
  • Wichtige Rolle im antioxidativen Schutzsystem (Schutzsystem gegen schädliche Sauerstoffverbindungen) zusammen mit Superoxiddismutase (SOD, schützendes Enzym) und Glutathion-Peroxidase (schützendes Enzym).
  • Besonders hohe Aktivität in Leber, Nieren und Erythrozyten (rote Blutkörperchen).
• Elimination
• Die Aktivität spiegelt primär den zellulären Status (Zellzustand) wider; keine Elimination (Ausscheidung) messbarer Enzymaktivität im Plasma (Blutflüssigkeit).

Das Verfahren

Benötigtes Material

• Vollblut (ungefiltertes Blut) zur Messung in Erythrozyten (rote Blutkörperchen).
• Alternativ: Gewebeproben oder Zelllysate (aufbereitete Zellflüssigkeit).

Vorbereitung des Patienten

• Standardisierte Blutentnahme, vorzugsweise nüchtern (ohne vorherige Nahrungsaufnahme).
• Keine akute Entzündung oder intensive körperliche Belastung vor der Probenentnahme.

Störfaktoren

• Hämolyse (Zerfall roter Blutkörperchen).
• Einnahme von Antioxidantien oder prooxidativen Substanzen (Substanzen, die Oxidation fördern).
• Akute Infektionen oder Entzündungen.

Analytische Methoden

• Spektrophotometrie (lichtoptisches Messverfahren) – Messung des Abbaus von Wasserstoffperoxid bei 240 nm.
• Amperometrie (Messung von elektrischem Strom) – Bestimmung der Sauerstofffreisetzung.
• ELISA (Enzym-gekoppelter Immunoassay) – Quantifizierung der Katalase-Konzentration (Menge des Enzyms).
• Methodenstandardisierung ist wichtig für Vergleichbarkeit zwischen Laboren.

Normwerte

Die Normbereiche variieren je nach Methode und Labor:

• Erythrozyten (rote Blutkörperchen): 40-75 kU/g Hämoglobin (Hb, Blutfarbstoff).
• Referenzwerte sollten stets methoden- und laborabhängig interpretiert werden.

Indikationen (Anwendungsgebiete)

• Einschätzung von oxidativem Stress (Ungleichgewicht zwischen schädlichen Sauerstoffverbindungen und Schutzsystemen) bei chronischen Erkrankungen:
  • Kardiovaskuläre Erkrankungen (Herz-Kreislauf-Erkrankungen, z. B. Atherosklerose (Arterienverkalkung) oder Herzinsuffizienz (Herzschwäche)).
  • Diabetes mellitus Typ 2 (Zuckerkrankheit).
  • Chronische Nierenerkrankung (anhaltende Nierenschwäche).
  • Neurodegenerative Erkrankungen (nervenzellabbauende Erkrankungen, z. B. Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit).
  • Chronisch-entzündliche Erkrankungen (z. B. rheumatoide Arthritis).
  • Adipositas (Fettleibigkeit) und metabolisches Syndrom (Stoffwechselstörung).
  • Onkologische Erkrankungen (Krebserkrankungen).
  • Präventivmedizin (vorbeugende Medizin) und Anti-Aging-Medizin (medizinische Maßnahmen gegen Alterungsprozesse).
• Differenzierung hereditärer Katalasemangelzustände (vererbte Formen mit fehlender oder verminderter Katalase-Aktivität, z. B. Akatalasämie).

Interpretation

Erhöhte Werte

• Hinweis auf eine kompensatorisch gesteigerte antioxidative Kapazität (Schutzfähigkeit).
• Kann durch Antioxidantien-Supplementierung (Zufuhr von Nahrungsergänzungsmitteln) oder adaptive Zellantworten (Anpassung der Zellen) erhöht sein.

Erniedrigte Werte

• Zeichen für verminderten antioxidativen Schutz und erhöhten oxidativen Stress.
• Mögliche Ursache: genetischer Katalasemangel, chronische Entzündungen, Diabetes mellitus, neurodegenerative Erkrankungen.
• Potenzieller Risikofaktor für Zellschäden und Progression (Fortschreiten) chronischer Erkrankungen.

Weitere Hinweise

• Tagesvariabilität – Gering, bei standardisierter Probenentnahme.
• Klinische Bedeutung – Katalase-Aktivität ist ein wichtiger Marker (Hinweisgeber) für die Beurteilung der antioxidativen Enzymreserve (Schutzreserve), ergänzt jedoch Tests wie FRAP oder ORAC zur Gesamt-Antioxidanskapazität (Gesamtschutzfähigkeit).
• Forschungsstatus – Breite Anwendung in Studien zu oxidativem Stress, Ernährung, Anti-Aging und chronischen Erkrankungen.

Literatur

1. Chelikani P, Fita I, Loewen PC: Diversity of structures and properties among catalases. Cell Mol Life Sci 2004; 61(2): 192-208. https://doi.org/10.1007/s00018-003-3206-5
2. Góth L: Catalase deficiency and type 2 diabetes. Diabetes Care 2008 Dec;31(12):e93. doi: 10.2337/dc08-1607.
3. Aebi H: Catalase in vitro. Methods Enzymol 1984; 105: 121-126. https://doi.org/10.1016/S0076-6879(84)05016-3