Gamma-Linolensäure (GLA) – Definition, Synthese, Resorption, Transport und Verteilung

Gamma-Linolensäure (GLA) ist eine langkettige (≥ 12 Kohlenstoff (C)-Atome), mehrfach ungesättigte (> 1 Doppelbindung) Fettsäure (engl.: PUFAs, Polyunsaturated fatty acids), die neben der Linolsäure, Dihomo-Gamma-Linolensäure und Arachidonsäure zur Gruppe der Omega-6-Fettsäuren (n-6-FS, erste Doppelbindung liegt – vom Methyl (CH₃)-Ende der Fettsäurekette aus gesehen – bei der sechsten C-C-Bindung vor) gehört – C18:3; n-6 [2, 14-16, 24, 29, 42, 44].

GLA kann sowohl über die Nahrung, vor allem durch pflanzliche Öle, wie Borretschsamenöl (circa 20 %), schwarzes Johannisbeersamenöl (15-20 %), Nachtkerzenöl (circa 10 %) und Hanfsamenöl (circa 3 %), zugeführt als auch im menschlichen Organismus aus der essentiellen (lebensnotwendigen) n-6-FS Linolsäure (C18:2) synthetisiert werden [2, 13, 16, 17, 24, 42, 44].

Synthese

Linolsäure ist der Präkursor (Vorläufer) für die endogene (körpereigene) Synthese von GLA und gelangt ausschließlich über die Nahrung durch natürliche Fette und Öle, wie Distel-, Sonnenblumen-, Maiskeim-, Sojabohnen-, Sesam- und Hanföl sowie Pekannüsse, Paranüsse und Pinienkerne, in den Körper [16, 47]. Die Umwandlung von Linolsäure zu GLA erfolgt im gesunden menschlichen Organismus durch Desaturierung (Einfügung einer Doppelbindung, wodurch aus einer gesättigten eine ungesättigte Verbindung wird) im glatten endoplasmatischen Retikulum (strukturreiches Zellorganell mit einem Kanalsystem von Hohlräumen, die von Membranen umgeben sind) von Leukozyten (weiße Blutkörperchen) und Leberzellen mit Hilfe der Delta-6-Desaturase (Enzym, das an der sechsten C-C-Bindung – vom Carboxyl (COOH)-Ende der Fettsäurekette aus gesehen – durch Übertragung von Elektronen eine Doppelbindung einfügt) [2, 14, 16, 40, 44]. GLA dient wiederum als Ausgangssubstanz für die endogene Synthese der Dihomo-Gamma-Linolensäure (C20:3; n-6-FS), aus der die Arachidonsäure (C20:4; n-6-FS) hervorgeht [14, 16, 44]. Während die GLA-Synthese aus Linolsäure relativ langsam abläuft, erfolgt die Metabolisierung (Verstoffwechselung) von GLA zu Dihomo-Gamma-Linolensäure sehr schnell [42].

Um die Aktivität der Delta-6-Desaturase aufrecht zu erhalten, ist eine ausreichende Zufuhr bestimmter Mikronährstoffe, insbesondere von Pyridoxin (Vitamin B6), Biotin, Calcium, Magnesium und Zink notwendig. Ein Mangel an diesen Mikronährstoffen führt zur Verminderung der Desaturaseaktivität, wodurch es zu einer eingeschränkten Synthese von Gamma-Linolensäure und in der Folge von Dihomo-Gamma-Linolensäure und Arachidonsäure kommt [9, 15, 19, 24, 27, 36, 44, 45].

Neben einem Mikronährstoffmangel wird die Aktivität der Delta-6-Desaturase auch durch folgende Faktoren gehemmt [16, 20, 22, 42]:

• Erhöhte Zufuhr gesättigter und ungesättigter Fettsäuren, wie Ölsäure (C18:1; n-9-FS), Linolsäure (C18:2; n-6-FS) und Alpha-Linolensäure (C18:3; n-3-FS) sowie Arachidonsäure (C20:4; n-6-FS), Eicosapentaensäure (EPA, C20:5; n-3-FS) und Docosahexaensäure (DHA, C22:5; n-3-FS)  [9, 14, 19, 50, 51]
• Alkoholkonsum in hohen Dosen und über einen längeren Zeitraum, chronischer Alkoholkonsum [43, 48]
• Atopisches Ekzem (Neurodermitis) [9]
• Übermäßiger Nikotinkonsum [42]
• Adipositas (Fettsucht, BMI ≥ 30 kg/m²) [42]
• Hypercholesterinämie (erhöhter Cholesterinspiegel) [4, 28, 42]
• Hyperinsulinämie (erhöhter Insulinspiegel) [42]
• Insulinabhängiger Diabetes mellitus [5, 6]
• Lebererkrankungen [16]
• Virusinfektionen [12]
• Stress – Ausschüttung lipolytischer Hormone, wie Adrenalin, das durch Stimulation der Triglyceridlipase zur Spaltung von Triglyceriden (TG, dreifache Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin mit drei Fettsäuren) und Freisetzung von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren führt [32, 33, 37]
• Altern [3, 11, 18, 41]
• Körperliche Inaktivität [42]

Eine primäre Aktivitätsminderung der Delta-6-Desaturase, die pathologisch von Bedeutung ist, tritt bei atopischem Ekzem (chronische, nicht ansteckende Hauterkrankung) [35], prämenstruellem Syndrom (PMS) (in jedem Monatszyklus auftretende, äußerst komplexe Beschwerden bei Frauen, die 4 Tage bis 2 Wochen vor der Regelblutung einsetzen und nach der Menopause meist verschwinden) [7], benigner Mastopathie (häufige, gutartige Veränderung des Drüsengewebes der Brust) [21] und Migräne [49] auf. Eine Supplementierung mit GLA führt zahlreichen Studien zur Folge zu einer signifikanten Verbesserung des jeweiligen Krankheitsbildes [19, 42, 49].

Die Delta-6-Desaturase ist neben der Metabolisierung (Verstoffwechselung) der Linolsäure (C18:3; n-6-FS) auch für die Umwandlung der Alpha-Linolensäure (C18:3; n-3-FS) zu anderen physiologisch bedeutsamen mehrfach ungesättigten Fettsäuren, wie Eicosapentaensäure (C20:5; n-3-FS) und Docosahexaensäure (C22:6; n-3-FS), sowie für die Umwandlung der Ölsäure (C18:1; n-9-FS) verantwortlich. Somit konkurrieren Linolsäure, Alpha-Linolensäure und Ölsäure als Substrate um das gleiche Enzymsystem. Je höher das Angebot an Linolsäure, desto höher ist die Affinität zur Delta-6-Desaturase und umso mehr GLA kann synthetisiert werden [14, 16, 25]. Übersteigt jedoch die Zufuhr von Linolsäure deutlich die der Alpha-Linolensäure, kann das zu einer gesteigerten endogenen Synthese der proinflammatorischen (entzündungsfördernden) n-6-FS Arachidonsäure und zu einer verminderten körpereigenen Synthese der antiinflammatorisch (entzündungshemmend) wirksamen n-3-FS Eicosapentaensäure führen [8, 14, 24, 39]. Dies verdeutlicht die Relevanz eines mengenmäßig ausgewogenen Verhältnisses von Linolsäure zu Alpha-Linolensäure in der Nahrung [24, 39]. Nach der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) sollte das Verhältnis von Omega-6- zu Omega-3-Fettsäuren der Nahrung im Sinne einer präventiv wirksamen Zusammensetzung 5:1 betragen [14, 16, 24, 29, 42, 44].

Resorption

GLA kann in der Nahrung sowohl in freier Form als auch gebunden in Triglyceriden (TG, dreifache Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin mit drei Fettsäuren) und Phospholipiden (PL, phosphorhaltige, amphiphile Lipide als wesentliche Bestandteile von Zellmembranen) vorliegen, die im Gastrointestinaltrakt (Mund, Magen, Dünndarm) einem mechanischen und enzymatischen Abbau unterliegen. Durch die mechanische Dispersion – Kauvorgang, Magen- und Darmperistaltik – und unter Einwirkung der Galle werden die Nahrungslipide emulgiert und somit in kleine, für Lipasen (Enzyme, die von Lipiden freie Fettsäuren (FFS) abspalten → Lipolyse) angreifbare Öltröpfchen (0,1-0,2 µm) zerlegt. Prägastrische (Zungengrund, primär im frühen Säuglingsalter) und gastrische (Magen) Lipasen leiten die Spaltung der Triglyceride und Phospholipide (10-30 % der Nahrungslipide) ein. Die hauptsächliche Lipolyse (70-90 % der Fette) erfolgt jedoch im Duodenum (Zwölffingerdarm) und Jejunum (Leerdarm) unter Einwirkung von Esterasen aus dem Pankreas (Bauchspeicheldrüse), wie der Pankreaslipase, Carboxylester-Lipase und Phospholipase, deren Sekretion (Absonderung) durch Cholecystokinin (CCK, Peptidhormon des Magen-Darm-Traktes) stimuliert wird [2, 14, 16, 24, 29, 31]. Die aus der TG- und PL-Spaltung hervorgehenden Monoglyceride (MG, mit einer Fettsäure, wie GLA, verestertes Glycerin), Lyso-Phospholipide (mit einer Phosphorsäure verestertes Glycerin) und freien Fettsäuren, darunter GLA, vereinen sich im Dünndarmlumen gemeinsam mit anderen hydrolysierten Lipiden, wie Cholesterol, und Gallensäuren zu gemischten Micellen (kugelförmige Gebilde mit 3-10 nm Durchmesser, in denen die Lipidmoleküle so angeordnet sind, dass die wasserlöslichen Molekülanteile nach außen und die wasserunslöslichen Molekülanteile nach innen gekehrt sind) – Micellarphase zur Solubilisierung (Erhöhung der Löslichkeit) –, die die Aufnahme lipophiler (fettlöslicher) Substanzen in die Enterozyten (Zellen des Dünndarmepithels) des Duodenums und Jejunums ermöglichen [2, 14, 16, 24, 29].
Erkrankungen des Gastrointestinaltraktes, die mit einer erhöhten Säureproduktion einhergehen, wie das Zollinger-Ellison-Syndrom (vermehrte Synthese des Hormons Gastrin durch Tumoren in der Bauchspeicheldrüse oder im oberen Dünndarm), können zu einer gestörten Resorption von Lipidmolekülen und somit zu einer Steatorrhoe (Steatorrhoe; pathologisch erhöhter Fettgehalt im Stuhl) führen, da die Tendenz zur Micellenbildung mit Abnahme des pH-Wertes im Darmlumen sinkt [24].

Die Fettabsorption beträgt unter physiologischen Bedingungen zwischen 85-95 % und kann durch zwei Mechanismen erfolgen. Einerseits können MG, Lyso-PL, Cholesterol und GLA aufgrund ihres lipophilen Charakters mittels passiver Diffusion durch die Phospholipid-Doppelmembran der Enterozyten gelangen, andererseits durch Beteiligung von Membranproteinen, wie FABP_pm (Fettsäure-bindendes Protein der Plasmamembran) und FAT (Fettsäure-Translocase), welche neben dem Dünndarm auch in anderen Geweben, wie Leber, Niere, Fettgewebe – Adipozyten (Fettzellen), Herz und Plazenta (Mutterkuchen), vorhanden sind, um die Lipidaufnahme in die Zellen zu ermöglichen. Eine fettreiche Kost stimuliert die intrazelluläre Expression von FAT [16].

In den Enterozyten wird GLA, die als freie Fettsäure beziehungsweise in Form von Monoglyceriden inkorporiert und unter Einfluss intrazellulärer Lipasen freigesetzt wurde, an FABP_c (Fettsäure-bindendes Protein im Zytosol) gebunden, das eine höhere Affinität zu ungesättigten als zu gesättigten langkettigen Fettsäuren aufweist und insbesondere im Bürstensaum des Jejunums exprimiert wird. Die anschließende Aktivierung von proteingebundener GLA durch die Adenosintriphosphat (ATP)-abhängige Acyl-Coenzym A (CoA)-Synthetase (→ GLA-CoA) und Übertragung von GLA-CoA auf ACBP (Acyl-CoA-bindendes Protein), das als intrazellulärer Pool und Transporteur von aktivierten langkettigen Fettsäuren (Acyl-CoA) dient, ermöglicht die Resynthese von Triglyceriden und Phospholipiden im glatten endoplasmatischen Retikulum (reich verzweigtes Kanalsystem flächiger Hohlräume, das von Membranen umschlossen ist) einerseits und – durch Entfernung der Fettsäuren aus dem Diffusionsgleichgewicht – die Aufnahme weiterer Fettsäuren in die Enterozyten andererseits [2, 14, 16, 24]. Es folgt die Inkorporation der GLA-enthaltenden TG beziehungsweise PL in Chylomikronen (CM, Lipoproteine), die sich aus Lipiden – Triglyceride, Phospholipide, Cholesterin und -ester – und Apolipoproteinen (Proteinanteil von Lipoproteinen, Funktion als strukturelles Gerüst und/oder Erkennungs- und Andockmolekül, beispielsweise für Membranrezeptoren), wie Apo B48, AI und AIV, zusammensetzen und für den Transport der im Darm aufgenommenen Nahrungsfette zu peripheren Geweben und zur Leber zuständig sind [2, 16, 24]. Anstelle in Chylomikronen können die GLA-enthaltenden TG beziehungsweise PL auch in VLDL (very low density lipoproteins; fetthaltige Lipoproteine sehr geringer Dichte) eingelagert zu den Geweben transportiert werden. Der Abtransport absorbierter Nahrungslipide durch VLDL erfolgt insbesondere im Hungerzustand [2].

Die Reveresterung der Lipide in den Enterozyten und deren Einbau in Chylomikronen kann bei bestimmten Erkrankungen, wie bei Morbus Addison (primäre Nebennierenrindeninsuffizienz) und gluteninduzierter Enteropathie (chronische Erkrankung der Dünndarmschleimhaut aufgrund einer Glutenunverträglichkeit) gestört sein, was eine verminderte Fettresorption und schließlich eine Steatorrhoe (pathologisch erhöhter Fettgehalt im Stuhl) zur Folge haben kann [24]. Die intestinale Fettaufnahme kann ebenso bei einer mangelhaften Gallensäure- und Pankreassaftsekretion, zum Beispiel bei Mukoviszidose (angeborene Stoffwechselerkrankung, die durch die Fehlfunktion von Chloridkanälen mit Funktionsstörungen exokriner Drüsen einhergeht), und bei einer überhöhten Zufuhr von Ballaststoffen (unverdauliche Nahrungsbestandteile, die unter anderem mit Fetten unlösliche Komplexe bilden) beeinträchtigt sein [2, 23, 24, 30].

Transport und Verteilung

Die lipidreichen Chylomikronen (zu 80-90 % aus Triglyceriden bestehend) werden durch Exocytose (Stofftransport aus der Zelle) in die Zwischenräume der Enterozyten sezerniert und über die Lymphe abtransportiert. Über den Truncus intestinalis (unpaarer Lymphsammelstamm der Bauchhöhle) und Ductus thoracicus (Lymphsammelstamm der Brusthöhle) gelangen die Chylomikronen in die Vena subclavia (Schlüsselbeinvene) beziehungsweise Vena jugularis (Halsader), die zur Vena brachiocephalica (linke Seite) zusammenfließen – Angulus venosus (Venenwinkel). Die Venae brachiocephalicae beider Seiten vereinen sich zur unpaaren Vena cava superior (obere Hohlvene), die in den rechten Herzvorhof (Atrium cordis dextrum) mündet. Durch die Pumpkraft des Herzens werden die Chylomikronen in den peripheren Blutkreislauf eingebracht, wo sie eine Halbwertszeit (Zeit, in der sich ein exponentiell mit der Zeit abnehmender Wert halbiert hat) von etwa 30 Minuten aufweisen [2, 14, 16, 24, 38, 42].

Während des Transports zur Leber wird ein Großteil der Triglyceride aus den Chylomikronen unter Einwirkung der Lipoproteinlipase (LPL), die sich auf der Oberfläche von Endothelzellen der Blutkapillaren befindet, in Glycerin und freie Fettsäuren, darunter GLA, gespalten, die von peripheren Geweben, wie Muskulatur und Fettgewebe, teils über passive Diffusion, teils carriervermittelt – FABP_pm; FAT –, aufgenommen werden [2, 14, 16, 24]. Durch diesen Vorgang werden die Chylomikronen zu Chylomikronen-Remnants (CM-R, fettarme Chylomikronen-Restpartikel) abgebaut, die, vermittelt durch Apolipoprotein E (ApoE), an spezifische Rezeptoren der Leber binden. Die Aufnahme der CM-R in die Leber erfolgt mittels rezeptorvermittelter Endozytose (Einstülpungsvorgang der Zellmembran → Abschnürung CM-R-haltiger Vesikel (Endosomen, Zellorganellen) ins Zellinnere). Die CM-R-reichen Endosomen fusionieren im Zytosol der Leberzellen mit Lysosomen (Zellorganellen mit hydrolysierenden Enzymen), wodurch von den Lipiden in den CM-R freie Fettsäuren, darunter GLA, abgespalten werden. Nach Bindung der freigesetzten GLA an FABP_c, deren Aktivierung durch die ATP-abhängige Acyl-CoA-Synthetase und Übertragung von GLA-CoA auf ACBP kommt es zur Reveresterung von Triglyceriden und Phospholipiden. Die resynthetisierten Lipide können in der Leber weiter metabolisiert (verstoffwechselt) und/oder in VLDL (very low density lipoproteins; fetthaltige Lipoproteine sehr geringer Dichte) eingelagert werden, um durch diese über den Blutkreislauf zu extrahepatischen ("außerhalb der Leber") Geweben zu gelangen [14, 16, 24]. Indem im Blut zirkulierendes VLDL an periphere Zellen bindet, werden die Triglyceride durch Einwirkung der LPL gespalten und die dabei freiwerdenden Fettsäuren, darunter GLA, durch passive Diffusion beziehungsweise transmembrane Transportproteine, wie FABP_pm und FAT, internalisiert. Daraus resultiert der Katabolismus von VLDL zu IDL (intermediate density lipoproteins). IDL-Partikel können entweder von der Leber rezeptorvermittelt aufgenommen und dort abgebaut oder im Blutplasma durch eine Triglyceridlipase zum cholesterinreichen LDL (low density lipoproteins; cholesterinreiche Lipoproteine geringer Dichte) metabolisiert werden, welches periphere Gewebe mit Cholesterin versorgt [1, 14, 16, 24].

In den Zellen der Zielgewebe, wie Blut, Leber, Gehirn, Herz und Haut, kann GLA – je nach Funktion und Bedarf der Zelle – in die Phospholipide der Zellmembranen sowie der Membranen von Zellorganellen, wie Mitochondrien ("Energiekraftwerke" der Zellen) und Lysosomen (Zellorganellen mit saurem pH-Wert und Verdauungsenzymen), eingebaut, als Ausgangssubstanz zur Synthese von Dihomo-Gamma-Linolensäure und somit von antiinflammatorischen (entzündungshemmenden), vasodilatatorischen (gefäßerweiternden) und die Thrombozytenaggregation (Zusammenlagerung der Blutplättchen) hemmenden Eicosanoiden (hormonähnliche Substanzen, die als Immunmodulatoren und Neurotransmitter wirken), wie Prostaglandin E₁ (PGE₁), verwendet, in Form von Triglyceriden gespeichert und/oder zur Gewinnung von Energie oxidiert werden [2, 10, 16, 26, 29, 42, 44, 46].
Zahlreiche Untersuchungen konnten zeigen, dass das Fettsäuremuster der Phospholipide in den Zellmembranen stark von der Fettsäurezusammensetzung der Nahrung abhängt. So bewirkt eine hohe GLA-Zufuhr eine Erhöhung des Anteils an GLA in den Phospholipiden der Plasmamembranen, was Auswirkungen auf die Membranfluidität, den Elektronentransport, die Aktivität membranassoziierter Enzym- und Rezeptorsysteme, hormonelle und immunologische Aktivitäten, Membran-Liganden-Interaktionen, Permeabilität (Durchlässigkeit) sowie interzelluläre Interaktionen hat [14, 42].

Abbau

Der Katabolismus (Abbau) von Fettsäuren findet in allen Körperzellen, vor allem in Leber- und Muskelzellen, statt und ist in den Mitochondrien ("Energiekraftwerke" der Zellen) lokalisiert. Ausgenommen sind Erythrozyten (rote Blutkörperchen), die keine Mitochondrien besitzen, sowie Nervenzellen, denen die fettsäureabbauenden Enzyme fehlen. Der Reaktionsablauf des Fettsäurekatabolismus wird auch als ß-Oxidation bezeichnet, da es zur Oxidation am ß-C-Atom der Fettsäuren kommt. In der ß-Oxidation werden die zuvor aktivierten Fettsäuren (Acyl-CoA) in einem Zyklus, der wiederholt durchlaufen wird, oxidativ zu mehreren Acetyl-CoA (aus 2 C-Atomen bestehende, aktivierte Essigsäure) abgebaut. Dabei wird Acyl-CoA pro "Durchlauf" um 2 C-Atome – entsprechend einem Acetyl-CoA – gekürzt [24, 25].

Im Gegensatz zu gesättigten Fettsäuren, deren Katabolismus entsprechend der ß-Oxidationsspirale erfolgt, unterliegen ungesättigte Fettsäuren, wie GLA, während ihres Abbaus – je nach Anzahl der Doppelbindungen – mehreren Umwandlungsreaktionen, da diese in der Natur cis-konfiguriert (beide Substituenten befinden sich auf der gleichen Seite der Referenzebene) sind, für die ß-Oxidation jedoch in trans-Konfiguration (beide Substituenten befinden sich auf entgegengesetzten Seiten der Referenzebene) vorliegen müssen [14, 25].

Um für die ß-Oxidation bereitgestellt werden zu können, muss die in Triglyceriden beziehungsweise Phospholipiden gebundene GLA zunächst durch hormonsensitive Lipasen freigesetzt werden. In Hunger- und Stresssituation findet dieser Vorgang (→ Lipolyse) aufgrund einer vermehrten Ausschüttung lipolytischer Hormone, wie Adrenalin, verstärkt statt. Die im Zuge der Lipolyse freiwerdende GLA gelangt über die Blutbahn – gebunden an Albumin (globuläres Protein) – zu energieverbrauchenden Geweben, wie Leber und Muskulatur [14, 16, 24, 25, 29]. Im Zytosol der Zellen wird GLA mittels der ATP-abhängigen Acyl-CoA-Synthetase aktiviert (→ GLA-CoA) und mit Hilfe von Carnitin (3-Hydroxy-4-trimethylaminobuttersäure, quartäre Ammonium (NH₄⁺)-Verbindung), einem Rezeptormolekül für aktivierte langkettige Fettsäuren, durch die innere Mitochondrienmembran in die Mitochondrienmatrix transportiert [14, 16, 25].

In der Mitochondrienmatrix wird GLA-CoA in die ß-Oxidation eingeschleust, deren Zyklus – wie folgt – zweimal durchlaufen wird [14, 25]

•  Acyl-CoA → alpha-beta-trans-Enoyl-CoA (ungesättigte Verbindung) → L-beta-Hydroxyacyl-CoA → beta-Ketoacyl-CoA → Acyl-CoA (C_n-2)

Das Resultat ist eine um 4 C-Atome verkürzte GLA, die vor Eintritt in den nächsten Reaktionskreislauf an ihrer cis-Doppelbindung enzymatisch trans-konfiguriert werden muss. Da sich die erste Doppelbindung von GLA – vom COOH-Ende der Fettsäurekette aus gesehen – auf einem geradzahligen C-Atom befindet (→ alpha-beta-cis-Enoyl-CoA), kommt es unter dem Einfluss einer Hydratase (Enzym, das H₂O in ein Molekül einlagert) zur Umwandlung von alpha-beta-cis-Enoyl-CoA zu D-beta-Hydroxyacyl-CoA und anschließend unter Einwirkung einer Epimerase (Enzym, das die asymmetrische Anordnung eines C-Atoms in einem Molekül verändert) zur Isomerisierung zu L-beta-Hydroxyacyl-CoA, das ein Zwischenprodukt der ß-Oxidation darstellt [14, 25]. Nach erneutem Durchlauf eines ß-Oxidationszyklus und Verkürzung der Fettsäurekette um einen weiteren C₂-Körper erfolgt die trans-Konfiguration der nächsten cis-Doppelbindung der GLA, die – vom COOH-Ende der Fettsäurekette aus gesehen – auf einem ungeradzahligen C-Atom lokalisiert ist (→ beta-gamma-cis-Enoyl-CoA). Hierfür wird beta-gamma-cis-Enoyl-CoA unter Einwirkung einer Isomerase zu alpha-beta-trans-Enoyl-CoA isomerisiert, das als Zwischenprodukt der ß-Oxidation direkt in deren Reaktionskreislauf eingeschleust wird [14, 25].
Bis zum vollständigen Abbau der aktivierten GLA zu Acetyl-CoA ist eine weitere Umwandlungsreaktion (Hydratase-Epimerase-Reaktion) und 5 weitere ß-Oxidationszyklen notwendig, sodass insgesamt die ß-Oxidation 8-mal durchlaufen wird, 3 Umwandlungsreaktionen (1 Isomerase-, 2 Hydratase-Epimerase-Reaktionen) – entsprechend 3 vorhandener cis-Doppelbindungen – stattfinden und 9 Acetyl-CoA sowie reduzierte Coenzyme (8 NADH₂ und 5 FADH₂) gebildet werden [14, 25].
Die aus dem GLA-Katabolismus hervorgehenden Acetyl-CoA werden in den Citratzyklus eingebracht, in dem es zum oxidativen Abbau organischer Stoffe zum Zweck der Gewinnung reduzierter Coenzyme, wie NADH₂ und FADH₂, kommt, die gemeinsam mit den reduzierten Coenzymen aus der ß-Oxidation in der Atmungskette zur Synthese von ATP (Adenosintriphosphat, universelle Form unmittelbar verfügbarer Energie) genutzt werden [14, 16, 25].

Obwohl bei ungesättigten Fettsäuren während der ß-Oxidation Umwandlungsreaktionen (cis → trans) notwendig sind, konnte durch Ganzkörperanalysen an fettrei ernährten Ratten festgestellt werden, dass markierte ungesättigte Fettsäuren einen ähnlich schnellen Abbau wie gesättigte Fettsäuren aufweisen [14].

Ausscheidung

Unter physiologischen Bedingungen sollte die Fettausscheidung mit dem Stuhl bei einer Fettzufuhr von 100 g/Tag aufgrund der hohen Absorptionsrate (85-95 %) nicht mehr als 7 % betragen [14]. Ein Malassimilationssyndrom (beeinträchtigte Nährstoffausnutzung aufgrund einer verminderten Aufspaltung und/oder Absorption), beispielsweise durch eine mangelhafte Gallensäure- und Pankreassaftsekretion bei Mukoviszidose (angeborene Stoffwechselerkrankung, die durch die Fehlfunktion von Chloridkanälen mit Funktionsstörungen exokriner Drüsen einhergeht) beziehungsweise durch Erkrankungen des Dünndarms, wie Zöliakie (chronische Erkrankung der Dünndarmschleimhaut aufgrund einer Glutenunverträglichkeit), kann zur Reduktion der intestinalen Fettaufnahme und somit zu einer Steatorrhoe (pathologisch erhöhter Fettgehalt (> 7 %) im Stuhl) führen [14, 23, 30].

Literatur

1. Biesalski HK: Vitamine, Spurenelemente und Minerale. Indikationen, Diagnostik, Therapie. 3. Auflage, Georg Thieme Verlag, München 2024
2. Biesalski HK, Bischoff SC, Pirlich M, Weimann A (Hrsg.): Ernährungsmedizin. Nach dem Curriculum Ernährungsmedizin der Bundesärztekammer. 5. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2017
3. Bolton-Smith C, Woodward M, Tavendale R: Evidence for age-related differences in the fatty acid composition of human adipose tissue, independent of diet. Eur J Clin Nutr. 1997 Sep;51(9):619-24.
4. Brenner RR, Bernasconi AM, Gonzalez MS, Rimoldi OJ: Dietary cholesterol modulates delta6 and delta9 desaturase mRNAs and enzymatic activity in rats fed a low-eFA diet. Lipids. 2002 Apr;37(4):375-83
5. Brenner RR: Hormonal modulation of delta6 and delta5 desaturases: case of diabetes. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2003 Feb;68(2):151-62. Review.
6. Brenner RR, Rimoldi OJ, Lombardo YB, Gonzalez MS, Bernasconi AM, Chicco A, Basabe JC: Desaturase activities in rat model of insulin resistance induced by a sucrose-rich diet.Lipids. 2003 Jul;38(7):733-42.
7. Brush MG, Watson SJ, Horrobin DF, Manku MS: Abnormal essential fatty acid levels in plasma of women with premenstrual syndrome. Am J Obstet Gynecol. 1984 Oct 15;150(4):363-6.
8. Burdge G: Alpha-linolenic acid metabolism in men and women: nutritional and biological implications. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2004 Mar;7(2):137-44.
9. Burton JL: Dietary fatty acids and inflammatory skin disease. Lancet. 1989 Jan 7;1(8628):27-31.
10. Calder PC: Dietary modification of inflammation with lipids. Proc Nutr Soc. 2002 Aug;61(3):345-58
11. Charnock JS: Gamma-linolenic acid provides additional protection against ventricular fibrillation in aged rats fed linoleic acid rich diets. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2000 Feb;62(2):129-34.
12. Das UN: Auto-immunity and prostaglandins. Int J Tissue React. 1981 Jun;3(2):89-94
13. Dietl H, Ohlenschläger G: Handbuch der Orthomolekularen Medizin. Karl F. Haug Verlag, Stuttgart 2003
14. Elmadfa I, Leitzmann C: Ernährung des Menschen. 4. Auflage. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart 2004
15. Hahn A: Nahrungsergänzungsmittel. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart 2001
16. Hahn A, Ströhle A, Wolters M. Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. 4. Auflage, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2023
17. Hendler SS, Rorvik DR, eds.: PDR for Nutritional Supplements. Montvale: Medical Economics Company, Inc 2001
18. Hornych A, Oravec S, Girault F, Forette B, Horrobin DF: The effect of gamma-linolenic acid on plasma and membrane lipids and renal prostaglandin synthesis in older subjects. Bratisl Lek Listy. 2002;103(3):101-7
    
19. Horrobin DF: The importance of gamma-linolenic acid and prostaglandin E1 in human nutrition and medicine. J Holistic Med 1981;3:118-39
20. Horrobin DF, Manku M: How do polyunsaturated fatty acids lower plasma cholesterol levels? Lipids. 1983 Aug; 18(8):558-62.
21. Horrobin DF, Manku MS: Premenstrual syndrome and premenstrual breast pain (cyclical mastalgia): Disorders of essential fatty acid (EFA) metabolism. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 1989 Sep;37(4):255-61.
22. Horrobin DF: Ideas in biomedical science: reasons for the foundation of Medical Hypotheses. Med Hypotheses. 2004; 62(1):3-4. No abstract available.
23. Jeppesen PB, Hoy CE, Mortensen PB: Deficiencies of essential fatty acids, vitamin A and E and changes in plasma lipoproteins in patients with reduced fat absorption or intestinal failure. Eur J Clin Nutr. 2000 Aug;54(8):632-42.
24. Kasper H: Ernährungsmedizin und Diätetik. Urban und Schwarzenberg, München 1996
25. Königshoff M, Brandenburger T: Kurzlehrbuch Biochemie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2004
26. Kris-Etherton PM, Harris WS, Appel J:  Fish consumption, fish oil, omega-3 fatty acids, and cardiovascular disease. Circulation. 2002 Nov 19;106(21):2747-57.
27. Leaf A, Kang JX, Xiao YF, Billman GE: N-3 fatty acids in the prevention of cardiac arrhythmias. Lipids 34 (Suppl): (1999):187-189
28. Lee JH, Ikeda I, Sugano M: Dietary cholesterol influences on various lipid indices and eicosanoid production in rats fed dietary fat desirable for the protection of ischemic heart disease. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 1991 Aug; 37(4):389-99.
29. Leitzmann C, Müller C. Michel P et al.: Ernährung in Prävention und Therapie. Hippokrates Verlag in MVS Medizinverlage Stuttgart GmbH & Co. KG (2005)
30. Lepage G, Levy E, Ronco N et al.: Direct transesterification of plasma fatty acids for the diagnosis of essential fatty acid deficiency in cystic fibrosis. J Lipid Res. 1989 Oct;30(10):1483-90.
31. Lichtenstein AH, Jones PJ: Lipids: absorption and transport. In: Bowman BA, Russel RM, eds. Present Knowledge in Nutrition. 8th ed. ILSI Press; Washington D. C., 93-103 (2001)
32. Mandon EC, de Gomez Dumm IN, Brenner RR: Effect of epinephrine on the oxidative desaturation of fatty acids in the rat adrenal gland. Lipids. 1986 Jun;21(6):401-4.
33. Mandon EC, de Gomez Dumm IN, de Alaniz MJ, Marra CA, Brenner RR: ACTH depresses delta 6 and delta 5 desaturation activity in rat adrenal gland and liver. J Lipid Res. 1987 Dec;28(12):1377-83.
34. Manku MS: PLEFA welcomes our new Associate Editors. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2005 Nov;73(5):323-5. No abstract available.
35. Melnik BC, Plewig G: Is the origin of atopy linked to deficient conversion of omega-6-fatty acids to prostaglandin E1? J Am Acad Dermatol. 1989 Sep;21(3 Pt 1):557-63.
36. Meydani SN: Effect of n-3 polyunsaturated fatty acids on cytokine production and their biologic function. Nutrition. 1996 Jan;12(1 Suppl):S8-14
37. Mills DE, Huang YS, Narce M, Poisson JP: Psychosocial stress, catecholamines, and essential fatty acid metabolism in rats. Proc Soc Exp Biol Med. 1994 Jan;205(1):56-61.
38. Moll KJ, Moll M: Anatomie: Kurzlehrbuch zum Gegenstandskatalog 1. 18. Ausgabe. Elsevier, Urban & Fischer Verlag, München 2006
39. Mozaffarian D, Micha R, Wallace S: Effects on coronary heart disease of increasing polyunsaturated fat in place of saturated fat: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. PLoS Med; 7(3):e1000252 (2010). http://dx.doi.org/10.1371/journal.pmed.1000252
40. Nakamura MT, Nara TY: Structure, function, and dietary regulation of delta6, delta5, and delta9 desaturases. Annu Rev Nutr. 2004;24:345-76.
41. Narce M, Poisson JP: Age-related depletion of linoleic acid desaturation in liver microsomes from young spontaneously hypertensive rats. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 1995 Jul;53(1):59-63.
42. Niestroj I: Praxis der Orthomolekularen Medizin. Hippokrates Verlag GmbH, Stuttgart 2000  
43. Pawlosky RJ, Salem NJ: Perspectives on alcohol consumption: liver polyunsaturated fatty acids and essential fatty acid metabolism. Alcohol. 2004 Aug;34(1):27-33.
    
44. Schmidt E, Schmidt N: Leitfaden Mikronährstoffe. Orthomolekulare Prävention und Therapie. 1. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München 2004
45. Singer P: Was sind, wie wirken Omega-3-Fettsäuren? Umschau Zeitschriftenverlag. Frankfurt, Eschborn (1994)
46. Stillwell W, Wassall SR: Docosahexaenoic acid: membrane properties of a unique fatty acid. Chem Phys Lipids. 2003 Nov;126(1):1-27.
47. U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service: USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 21. 2008. Available at: http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/search/
48. Venkatesan S, Rideout JM, Simpson KJ: Microsomal delta 9, delta 6 and delta 5 desaturase activities and liver membrane fatty acid profiles in alcohol-fed rats. Biomed Chromatogr. 1990 Nov;4(6):234-8.
    
49. Wagner W, Brandl M, Hamm M, Nootbaar-Wagner U: Migräneprophylaxe mit Omega-3-Fettsäuren. Therapiewoche; 43: 20 (1993)
50. Zhu H, Fan C, Xu F, Tian C, Zhang F, Qi K: Dietary fish oil n-3 polyunsaturated fatty acids and alpha-linolenic acid differently affect brain accretion of docosahexaenoic acid and expression of desaturases and sterol regulatory element-binding protein 1 in mice. J Nutr Biochem. 2010 Oct;21(10):954-60. doi: 10.1016/j.jnutbio.2009.07.011
51. Skrzypski J, Bellenger S, Bellenger J, Sinclair A, Poisson JP, Tessier C, Rialland M, Narce M: Revisiting delta-6 desaturase regulation by C18 unsaturated fatty acids, depending on the nutritional status. Biochimie. 2009 Nov-Dec;91(11-12):1443-9. doi: 10.1016/j.biochi.2009.08.001.