Kathepsine sind eine Gruppe lysosomaler Enzyme, die an der intrazellulären Proteolyse beteiligt sind.
Struktur
Die Kathepsine sind Endopeptidasen mit einer Molmasse von 25–100 kDa und können in die Untergruppen A, B, C, D, E, K und L unterteilt werden. Die Kathepsine A–E haben ihr Wirkungsoptimum im schwach sauren Bereich (pH 2,5–6,0) und hydrolysieren mit Ausnahme von Kathepsin D und E auch synthetische niedermolekulare Substrate. Die restlichen im Neutralbereich wirksamen Kathepsine greifen hingegen nur Proteine an. Die Kathepsine B1, B2, C und einige neutrale Kathepsine haben Thiolcharakter.
Molmasse
25–100 kDa.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Die höchsten Konzentrationen an Proteinasen finden sich in der Leber, Milz und der Niere. Wie alle bekannten Proteinasen werden Kathepsine zunächst als hochmolekulare, inaktive Vorform synthetisiert. In die aktive Form werden sie nach Spaltung durch eine andere Proteinase überführt.
Pathophysiologie
Generell kann eine Proteolyse extrazellulär (z. B. bei der Verdauung von Nahrungsproteinen) und intrazellulär (durch lysosomale Kathepsine) ablaufen. In intakten Zellen wird die Proteolyse reguliert und findet vornehmlich in den Lysosomen statt (Autophagie). In stark geschädigten Zellen erfolgt ein unregulierter Gesamtabbau der Zelle, für den die aus den Lysosomen freigesetzten Kathepsine mit verantwortlich sind (Autolyse).
Während Kathepsine in normalem Gewebe überwiegend in den Lysosomen lokalisiert sind, können sie in Tumorzellen auch in Assoziation zur Zellmembran stehen oder sezerniert werden. In der Folge werden Substrate der extrazellulären Matrix wie Fibronectin, Laminine und Kollagen IV (Kollagene) abgebaut und somit die Voraussetzungen für eine spätere Metastasierung geschaffen.
Die prominentesten Vertreter der Kathepsin-Familie sind Kathepsin B, D und K (Kathepsin K). Kathepsin B und D sind insbesondere bei fortgeschrittenen Tumorerkrankungen der Brust, des Gastrointestinaltrakts und der Lunge erhöht. Insbesondere beim Mammakarzinom wurde ein unabhängiger prognostischer Wert dieser beiden Kathepsine berichtet.
Hohe Werte von Kathepsin B und D gehen mit einer schlechteren Prognose beim Mammakarzinom einher. Beide Marker erwiesen sich in der multivariaten Analyse als unabhängige prognostische Parameter.
Literatur
Fallert-Müller A (2000) Lexikon der Biochemie. Spektrum-Verlag, Heidelberg
Sturgeon CM, Duffy MJ, Stenman UH et al (2008) National Academy of Clinical Biochemistry laboratory medicine practice guidelines for use of tumor markers in testicular, prostate, colorectal, breast, and ovarian cancers. Clin Chem 54:e11–e79CrossRefPubMed