Das zyklische Derivat der L-Glutaminsäure tritt als Intermediat im Glutathion-Metabolismus des γ-Glutamylzyklus auf.
Struktur
C5H7NO3; Strukturformel:
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Molmasse
129,11 g.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Aus γ-Glutamylderivaten von Aminosäuren, die dem Transport der Aminosäuren über die Zellmembran dienen und extrazellulär mit Glutathion als γ-Glutamyldonor gebildet wurden, werden intrazellulär durch die γ-Glutamyl-Cyclotransferase die entsprechenden Aminosäuren wieder freigesetzt. Das dabei gebildete 5-Oxoprolin wird in einem dreistufigen Prozess über Glutaminsäure und γ-Glutamylcystein zu Glutathion zurückgeführt.
5-Oxoprolin kann auch nicht enzymatisch aus Glutaminsäure oder Glutamin entstehen. 5-Oxoprolin verteilt sich in allen Körperflüssigkeiten und wird renal ausgeschieden.
Funktion – Pathophysiologie
Verschiedene Enzymdefekte im γ-Glutamylzyklus führen zu einer Akkumulation von 5-Oxoprolin:
Bei einem Defekt der 5-Oxoprolinase ist die Umwandlung zu Glutaminsäure gestört.
Ein Defekt der Glutathion-Synthetase dagegen resultiert in einer übermäßigen Bildung von γ-Glutamylcystein, das unter diesen Bedingungen durch die γ-Glutamyl-Cyclotransferase zu Cystein und 5-Oxoprolin gespalten wird. Die daraus resultierende Bildung von 5-Oxoprolin übersteigt die Kapazität der 5-Oxoprolinase, und es kommt zu einer Anreicherung von 5-Oxoprolin.
Metabolische Acidose, hämolytische Anämie, progrediente psychomotorische Retardierung, Verdacht auf Glutathionstoffwechselstörung.
Interpretation
Erhöhte 5-Oxoprolinausscheidung (5-Oxoprolinurie) wird bei einem Glutathion-Synthetasedefekt sowie bei einem 5-Oxoprolinasemangel beobachtet. Dagegen nicht bei einem γ-Glutamylcystein-Synthasemangel.
Auch bei der Hawkinsinurie, einer seltenen Erkrankung im Stoffwechsel der Aminosäure Tyrosin, wird vermehrt 5-Oxoprolin ausgeschieden. Hier ist die 5-Oxoprolinbildung sekundär durch eine Verarmung an Glutathion verursacht.
Diagnostische Wertigkeit
Stark erhöhte Ausscheidung von 5-Oxoprolin (5-Oxoprolinurie) sind beweisend für eine Störung im Glutathionstoffwechsel. Die weitere Differenzierung erfordert die Bestimmung weiterer Metabolite, z. B. Hämolyseparameter, Glutathion im Blut oder Hawkinsin im Urin, und eine enzymatische oder molekularbiologische Bestätigungsdiagnostik.
Literatur
Blau N, Duran M, Gibson KM, Dionisi-Vici C (Hrsg) (2014) Physician’s guide to the diagnosis, treatment, and follow-up of inherited metabolic diseases. Springer, Berlin/Heidelberg
