Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
K. J. Lackner und D. Peetz

Glykogenphosphorylase BB

Glykogenphosphorylase BB
Synonym(e)
Phosphorylase B; Isoenzym BB
Englischer Begriff
glycogen phosphorylase isoenzyme BB
Definition
Glykogenphosphorylase (GP) ist das geschwindigkeitsbestimmende Enzym der Glykogenolyse. Der in Herzmuskelgewebe vorkommende Isotyp BB (GP-BB) ist eines von drei beim Menschen beobachteten Isoenzymen.
Struktur
Glykogenphosphorylase ist ein aus 2 identischen Subeinheiten bestehendes dimeres Molekül. In nicht aktivierter Form (b-Form) liegt Glykogenphosphorylase in der Zelle als makromolekularer Komplex an Glykogen und das sarkoplasmatische Retikulum gebunden vor. Nach Aktivierung durch AMP (a-Form) dissoziiert das Enzym vom Komplex.
Molmasse
188 kDa.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Die GP-Isoenzyme werden von 3 unterschiedlichen Genorten kodiert. Das Isoenzym GP-LL (Leber) besteht aus 846, das Isoenzym GP-MM (Muskulatur) aus 842 und das Isoenzym GP-BB (Gehirn, „brain“) aus 862 Aminosäuren. Die Isoenzyme weisen zwischen den Aminosäuren 1–830 eine sehr ähnliche Struktur auf, Unterschiede finden sich hauptsächlich in der C-terminalen Domäne, in der sich auch das katalytische Zentrum des Enzyms befindet. Diese Unterschiede spiegeln die unterschiedlichen funktionellen Anforderungen an das Enzym in den verschiedenen Geweben wider. GP-BB trägt im Vergleich zu den anderen Isoenzymen am C-terminalen Ende 21 bzw. 16 zusätzliche Aminosäuren, die die Herstellung von GP-BB-spezifischen Antikörpern ermöglichen.
In der Skelettmuskulatur findet man ausschließlich GP-MM, GP-LL wird hauptsächlich in der Leber, aber auch von allen anderen Geweben außer dem Herzen, der Skelettmuskulatur und dem Gehirn exprimiert. GP-BB wird im Gehirn und in der Herzmuskulatur exprimiert. Im menschlichen Herzen findet man GP-MM und GP-BB, GP-BB ist jedoch die vorherrschende Isoform. Geringe GP-BB-Konzentrationen wurden zudem auch in Leukozyten, Milz, Nieren, Blase, Hoden, Intestinum und der Aorta gefunden.
Halbwertszeit
4–6 Stunden.
Funktion – Pathophysiologie
GP spielt eine entscheidende Rolle in der Regulation des Kohlenhydratmetabolismus, indem es Glykogen mobilisiert. GP katalysiert den ersten, geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Glykogenolyse durch Umwandlung von Glykogen in Glukose-1-Phosphat (Phosphorolyse). GP ist in der Hinsicht ein bemerkenswertes Enzym, dass sie sowohl allosterisch durch AMP als auch durch kovalente Modifikation durch Phosphorylierung aktiviert werden kann. Insbesondere mithilfe allosterischer Liganden ist GP ein Sensor für die Energieladung einer Zelle. Ausreichende ATP- und Glukose-6-Phosphat-Konzentrationen führen über allosterische Bindung zur Inaktivierung des Enzyms. Bei ATP-Verbrauch (z. B. durch Hypoxie bei myokardialer Ischämie) und daraus resultierendem Energiebedarf überführt das entstehende AMP GP in seine aktive Form. Zusätzlich kann GP über eine hormonell durch Adrenalin ausgelöste Phosporylierung aktiviert werden.
In tierexperimentellen Studien konnte nachgewiesen werden, dass für die Freisetzung von GP-BB aus dem Myokard eine Aktivierung der Glykogenolyse und eine gleichzeitige Zunahme der Membranpermeabilität notwendig sind, beides Konditionen wie sie bei einer myokardialen Ischämie auftreten. Beim Menschen kommt es nach einem akuten Myokardinfarkt innerhalb 1 Stunde zu einem Anstieg der GP-BB im Blut. Dieser rasche Anstieg nach Ischämie könnte auf die nahe intrazelluläre Lokalisation der GP-BB zum T-Tubulus-System erklärt werden, wodurch ein rascherer und stärkerer GP-BB-Efflux als bei anderen zytoplasmatischen Proteinen stattfindet. Maximale Plasmakonzentrationen werden nach 4–6 Stunden beobachtet; nach 20–36 Stunden kehrt die Plasmakonzentration in den Normbereich zurück.
Bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom werden ebenfalls GP-BB-Anstiege in den pathologischen Bereich beobachtet, die nicht mit Anstiegen anderer myokardialer Marker wie Troponinen oder CK-MB einhergehen. Ob diese GP-BB-Freisetzung durch kleine myokardiale Nekrosen oder eine schwere, reversible Ischämie hervorgerufen werden, ist bisher nicht geklärt. Patienten mit stabiler Angina pectoris zeigen dagegen GP-BB-Werte wie ein gesundes Kontrollkollektiv.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Serum.
Präanalytik
Proben sollten direkt nach der Gewinnung zentrifugiert, Plasma vom Blutkuchen getrennt und die Proben innerhalb von 2 Stunden analysiert werden. Eingefrorene Proben sollten bei 37 °C innerhalb von 10 Minuten aufgetaut und direkt gemessen werden.
Analytik
Für die Bestimmung von GP-BB steht ein kommerziell erhältlicher Einschritt-Sandwich-ELISA-Test zur Verfügung.
Konventionelle Einheit
ng/mL.
Referenzbereich – Erwachsene
<10 ng/mL.
Indikation
Diagnostik von:
  • Akutem Koronarinfarkt
  • Myokardialer Ischämie beim akuten Koronarsyndrom
  • Perioperativem Myokardinfarkt nach Bypassoperation
Interpretation
GP-BB ist nicht 100 % myokardspezifisch. Daher weist ein Anstieg von GP-BB auf eine myokardiale Ischämie oder einen Myokardinfarkt hin, wenn eine andere Quelle des GP-BB-Anstiegs, insbesondere eine Schädigung des Gehirns als Quelle der GP-BB ausgeschlossen werden kann. Die Ursache der bei anderen Erkrankungen (z. B. Hepatitis, Leberzirrhose, postoperativ) teilweise beobachteten leicht erhöhten GP-BB-Konzentrationen ist bisher nicht geklärt.
Diagnostische Wertigkeit
Aufgrund der gegenüber anderen Markern wie z. B. den kardialen Troponinen schlechteren Myokardspezifität und des Fehlens automatisierter Assays hat sich die GP-BB nicht als Ischämie- oder Nekrosemarker in der Diagnostik des akuten Myokardinfarkts etablieren können.
Literatur
Dobric M, Ostojic M, Giga V et al (2015) Glycogen phosphorylase BB in myocardial infarction. Clin Chim Acta 438:107–111CrossRef