Enzyme

Intro

Enzyme sind Eiweisse, die dazu beitragen den Stoffwechsel bzw. die chemischen Reaktionen in unserem Körper zu beschleunigen. Was sind Enzyme und wie wirken sie? Welche Enzyme gibt es, wie sind sie aufgebaut und wie können sie dabei helfen Erkrankungen zu erkennen? Welche Lebensmittel enthalten Enzyme, wo finden wir entsprechend Enzym-Präparate und was gibt es zur Enzym-Diät zu sagen? 

Keypoints

• Enzyme tragen zur Beschleunigung chemischer Reaktionen im menschlichen Körper bei und sind Proteine, die dabei helfen tägliche Aufgaben in unseren Zellen zu verrichten
• Es gibt Tausende Enzymen im Körper, jedes davon hat dabei seine eigene Aufgabe
• Enzyme funktionieren nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip und können nur unter bestimmten Bedingungen arbeiten
• Enzyme finden wir in unserer Ernährung, Nahrungseergänzungsmittel, in unsererm Blut und vielem mehr

Was sind Enzyme? 

• Enzyme kommen eigentlich so gut wie überall in unserem Körper vor
• Der Begriff Enzym setzt sich dabei aus den griechischen Silben -EN, was so viel bedeutet, wie IN und -ZYME, was so viel wie Gärungsmittel heisst zusammen
• Ihrer Wirkung und Bedeutung nach werden sie zudem auch als Biokatalysatoren bezeichnet. D. h. sie sind Stoffe biologischen Ursprungs welche chemische Reaktionen durch die Herabsetzung der Aktivierungsenergie beschleunigen … und das, ohne selbst dabei verbraucht zu werden
• Enzyme tragen zur Beschleunigung chemischer Reaktionen im menschlichen Körper bei, und zwar von der Atmung bis zur Verdauung
• Enzyme binden sich an Moleküle, verändern diese auf gezielte Weise und sind neben Atmung und Nahrungsverdauung auch für Muskel- und Nervenfunktion sowie Tausende andere Aufgaben unverzichtbar
• Grundlegende chemische Reaktionen, die uns am Leben erhalten, wie z. B. unser Stoffwechsel, hängt ebenfalls von der Aktivität der Enzyme ab

Enzyme Aufgaben

Enzyme sind Proteine, die dabei helfen tägliche Aufgaben in unseren Zellen zu verrichten. Dazu gehören u. a.: 

• Die Steigerung der Effizienz chemischer Reaktionen
• Die Herstellung von Energiemolekülen (ATP)
• Die Fortbewegung von Zellbestandteilen sowie anderen Substanzen
• Der Abbau von Molekülen (Katabolismus) 
• Der Aufbau neuer Moleküle (Anabolismus)

Wie sind Enzyme aufgebaut?

• Jedes Enzym hat eine aktive Stelle, bzw. ein Bereich mit einer spezifischen Form
• Die Substanz, mit der ein Enzym arbeitet, nennt man Substrat und hat ebenfalls eine bestimmte Form
• Enzym und Substrat müssen dabei immer zusammenpassen damit sie überhaupt funktionieren können

Enzyme Liste und Einteilung

• Es gibt Tausende Enzymen im Körper. Dabei hat jedes Enzym seine Aufgabe.
• Enzyme können dabei nach ihrem Vorkommen in der Natur (tierisch, pflanzlich oder mikrobiell), nach ihrer entsprechenden Stoffwechselfunktion (Verdauung z. B), nach ihren funktionellen Gruppen sowie auch nach ihren physikalischen Eigenschaften eingeteilt werden.

Die 7 Enzymklassen 

Enzyme lassen sich entsprechend der Art sowie der Reaktion, welche sie beschleunigen (katalysieren) in folgende 7 Kategorien einteilen:

• Oxidoreduktasen
• Transferasen
• Hydrolasen
• Lyasen
• Isomerasen
• Ligasen 
• Translokasen

Liste Enzyme Vorkommen und Aufgabe 

Enzym	Vorkommen	Aufgabe
Amylase	Speichel	Verdauung von Kohlenhydraten
Acetylcholinesterase	Wirkt im zentralen Nervensystem	Baut den Neurotransmitter Acetylcholin in Nerven sowie Muskeln ab
Aldolase	Herz- und Skelettmuskulatur, Nerven, Schilddrüse, Fettgewebe, Leber, Niere, Dünndarm	Katalysiert die Spaltung von Fruchtzucker
AP: Alkalische Phosphatase	Zellen und Körperflüssigkeiten, v.a. Leber, Gallengänge und Knochen	Spaltet Phosphorsäureester und gibt Hinweise auf Leber- und Gallenerkrankungen
Cholinesterase	Serum, Darm, Pankreas	Spaltet Cholinverbindungen, dieser Blutwert zeigt, wie gut die Leber Eiweisse bilden kann
CK: Kreatinkinase	Muskelzellen und Gehirn	Energiebereitstellung
DNA-Polymerase	Mitochondrien	Synthetisiert DNA aus Desoxyribonukleotiden
GOT: Glutamat-oxalacetat-transaminase	Leber, Herz- sowie Skelettmuskulatur, Niere und Lunge	Beschleunigt den Stoffwechsel der Aminosäuren
GPT: Glutamat-pyruvat-transaminase	Leber	Eiweissabbau in Leberzellen
GGT/Gamma-GT:Gamma-glutamyltransferase	Niere, Pankreas, Milz, Leber und Dünndarm	Transfer von Aminosäuren
Helicase	In allen Lebewesen	Entwirrt die DNA
Laktase	Dünndarm	Spaltet Laktose, den Zucker in der Milch, in Glukose und Galaktose auf.
LAP: Leucinaminopeptidase	Darm, Niere, Galle, Magensaft, Speichel und Plasma	Eiweissstoffwechsel
LDH: Lactat-dehydrogenase	In allen Zellen aller Organe	Milchsäuregärung zur Energiegewinnung
Lipase	Speichel, Magensaft und Darmdrüsensekret	Verdauung von Fetten
Lysozym	Speichel	Bakterizide Wirkung
Maltase	Speichel, in Lebensmitteln wie z.B. Kartoffeln, Nudeln und Bier enthalten	Spaltet den Zucker Maltose in Glukose
Protease	Speichel, Magensaft und Darmdrüsensekret	Verdauung von Eiweissen
Saure Phosphatasen	In Blut, Knochen, Sperma und Prostatasekret	Spaltet Phosphorsäureester und katalysiert Transphosphorylierungen
SDH: Sorbit-dehydrogenase, Succinat-dehydrogenase	Leber	Umwandlung von Sorbit in Fructose
Sucrase-Isomaltase	In Enterozyten	Spaltung von Kohlenhydraten, Verwandlung von Saccharose in Glukose bzw. Fruktose
Trypsin	Dünndarm	Spaltet Proteine in Aminosäuren auf

Enzyme Funktion und Wirkung

Um zu verstehen, wie genau Enzyme wirken, müssen wir hier ein wenig ausholen und uns demzufolge Prinzipien und Bedingungen etwas genauer unter die Lupe nehmen. 

Das Schlüssel-Schloss Prinzip 

• Enzyme funktionieren nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, welches erstmals 1894 vorgestellt wurde
• Im dazugehörenden Modell hat deshalb das aktive Zentrum eines Enzyms jeweils eine bestimmte Form, in die nur das dazu passende Substrat auch wirklich reinpasst. Vergleichbar mit einem Schloss und der dazu passende Schlüssel
• Das ursprüngliche Modell wurde inzwischen aktualisiert und wird mittlerweile als induziertes Anpassungsmodell bezeichnet. In diesem Modell ändert die aktive Schnittstelle ihre Form, wenn sie mit dem Substrat interagiert. Sobald das Substrat vollständig eingeschlossen ist und sich in der richtigen Position befindet, kann die Katalyse (Aktivierung) beginnen

Die perfekten Bedingungen für die Wirksamkeit von Enzymen

Enzyme können nur unter bestimmten Bedingungen arbeiten. Aber welche Bedingungen brauchen Enzyme, um optimal zu funktionieren? 

• Körpertemperatur: Je höher die Temperatur, desto mehr nimmt die Reaktionen der Enzyme zu. Ist die Temperatur jedoch zu hoch, funktioniert das Enzym nicht mehr
• pH-Wert: Wenn die Umgebung zu sauer oder alkalisch (basisch) ist, verändert das Enzym seine Form und Substrate können sich nicht mehr daran binden, das Enzym ist somit denaturiert
• Co-Faktoren: Das können Metallionen wie z. B. Eisen, Kupfer- oder Zinkionen sein, sowie organische Moleküle wie Vitamine

Enzyme Vorkommen

• Wasch- und Reinigungsmittel 
• Kleidung 
• Ernährung 
• Körperzellen 
• Verdauungssystem 
• Leber
• Medizin: z. B. ELISA (Enzyme-Linked Immuno-sorbent Assay)
• Blut 
• Futtermittel 

Enzyme in der Ernährung 

Die ersten Verdauungsenzyme wirken bereits wenn wir Kauen, mit dem Speichel im Mund … deshalb ist Kauen für die Verdauung auch so wichtig. Wenn unser Körper Stärke in Brot oder Nudeln in Energie umwandeln will, werden dazu Enzyme eingesetzt. Mit ihrer Hilfe kann Stärke in Einfachzucker umgewandelt werden und dabei von unseren Zellen genutzt werden.

Zu den enzymreichen Nahrungsmitteln zählen u. a.:

• Ananas
• Bananen
• Sojasprossen
• Mango
• Weintrauben
• Melonen
• Äpfel
• Kiwi
• Papaya
• Avocado
• Salat
• Soja
• Ingwer
• Honig

Wie unterstützen Enzyme beim Essen?

Wenn manche Mahlzeiten schwer im Magen liegen können Enzyme helfen.

• Beim Abbau von Alkohol funktioniert dies ganz natürlich, indem verschiedene Biokatalysatoren in der Leber Hochprozentiges aus dem Körper befördern
• Nehmen wir Proteine zu uns unterstützt dabei das Enzym Pepsin die Spaltung dieses Nährstoffes in kleine Bausteine
• Bei der Fettverbrennung hingegen helfen Lipasen und bei der Verwertung von Kohlenhydraten sind es Amylasen

Enzyme als Nahrungsergänzung 

• Menschen ohne chronische Erkrankungen können im Normalfall genügend Enzyme über eine gesunde bzw. ausgewogene Ernährung zu sich nehmen
• Bei bestimmten Erkrankungen aber kann die Einnahme von Enzympräparaten empfohlen werden
• Die in Präparaten enthaltenen Enzyme stammen dabei aus Pflanzen, Pilzen oder Verdauungsorganen von Tieren
• Menschen mit einer exokrinen Pankreasinsuffizienz jedoch nehmen vor dem Essen jeweils ein Verdauungsenzym ein, welches dem Körper hilft, die Nährstoffe aus der Nahrung aufzunehmen
• Ein Enzympräparat sollte immer und ausschliesslich nur nach ärztlicher Rücksprache eingenommen werden

Enzyme in der Diagnostik: Enzymtests zur Diagnose von Krankheiten

Besteht der Verdacht auf eine Erkrankung, kann der Arzt Enzym- sowie Proteintests durchführen. Dabei können erhöhte Leberenzyme z. B. ein Zeichen für eine Lebererkrankung sein.

Erkrankungen im Zusammenhang mit Enzymstörungen 

Stoffwechselstörungen 

Stoffwechselstörungen sind oft das Ergebnis eines Mangels an einem bestimmten Enzym. Mehr zum Thema Stoffwechsel anregen hier. Bsp. für vererbte Stoffwechselstörungen: 

• Morbus Fabry
• Die Krabbe-Krankheit (Globoidzell-Leukodystrophie)
• Morbus Crohn
• Exokrine Pankreasinsuffizienz
• Laktoseintoleranz

Enzyme im Blut: Enzymmarker  

Ein Enzymmarker ist ein Bluttest, der zur Messung von Enzymen/Proteinen im Blut dient. Er kann auf Gewebeschäden sowie Krankheiten hinweisen. 

Herzenzyme 

• Herzenzyme sind chemische Stoffe die den Stoffwechsel im Herzmuskel steuern
• Im Labor helfen sie dabei Erkrankungen des Herzens, wie z. B. Herzschwäche, Herzinfarkt oder Herzmuskelentzündung zu erkennen sowie den Schweregrad der Erkrankung abzuschätzen
• In Notfällen geben Herzenzyme oft den alles entscheidenden Hinweis und erlauben damit schnelle wie auch lebensrettende Diagnosen und Behandlungen einzuleiten
• Erhöhte Herzenzyme nach einem Herzinfarkt sind z. B. ein Zeichen für eine schwere Schädigung des Herzens
• Zu den Herzenzymen (kardiale Biomarker) gehören Kreatinkinase (CK) und Lactat-Dehydrogenase (LDH)

Referenzwerte Herzenzyme

Herzenzym	Referenzwert
CK-MB	0-25 U/l
LDH	Männer: 135-225 U/L Frauen: 135-215 U/l

Leberenzyme 

• Unter Leberenzymen versteht man Enzyme, die für die Leberzellen charakteristisch sind
• Die Untersuchung dieser Leberenzyme im Blut gibt Hinweise auf die Art und das Ausmass von Lebererkrankungen und sind bei Schädigung der Leberzellen im Blutserum entsprechend erhöht
• Wird eine Leberzelle geschädigt, werden Leberenzyme freigesetzt, diese gelangen ins Blut und sind dort nachweisbar
• Bei Menschen mit einer bekannten Lebererkrankung müssen die Leberwerte in regelmässigen Abständen bestimmt werden, um damit den Erfolg der Therapie sowie das Fortschreiten der Erkrankung nachzuweisen

Zu den Leberenzymen gehören: 

• Alanin-Aminotransferase (ALT) bzw. Glutamat-Transaminasen (GPT) 
• Aspartat-Aminotransferase (AST) bzw. Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (GOT) 
• Glutamatdehydrogenase (GLDH) 
• Gamma-Glutamyltransferase (Gamma-GT) 
• Alkalische Phosphatase (AP)     

Referenzwerte Leberenzyme 

Leberenzym	Referenzwert
AST (GOT)	Männer: 10-50 U/l Frauen: 10-35 U/l
ALT (GPT)	Männer: 10-50 U/l  Frauen: 10-35 U/l
GLDH	Männer: Bis 7.0 U/l  Frauen: Bis 5.0 U/l
GGT	Erwachsene Männer: Bis 66 U/l  Erwachsene Frauen: Bis 39 U/l
AP	Erwachsene Männer: 40-129 U/l Erwachsene Frauen: 35-104 U/l

Enzyme der Bauchspeicheldrüse 

Bauchspeicheldrüsenenzyme lassen sich in Blut-, Stuhl- sowie Urinproben bestimmen. Der Saft der Inselzellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) enthält u. a. folgende Bauchspeicheldrüsenenzyme:

• Alpha-Amylase: Enzyme welche Kohlenhydrate spalten 
• Lipase: Enzyme welche Fett spalten 
• Elastase, Kollagenase und Carboxypeptidase: Enzyme welche Eiweisse spalten 

Mehr über die Bauchspeicheldrüse sowie der Bauchspeicheldrüse Selbsttest hier.

Referenzwerte Bauchspeicheldrüsenenzyme 

Pankreasenzym	Referenzwert
Pankreasamylase	Serum: <100 U/l Spontanurin: <460 U/l  Sammelurin: <270 U/l
Pankreaslipase	Erwachsene: 13-60 U/l Kinder: Bis 40 U/l
Elastase	Blutserum: <3.5 mg/ml  Stuhl: >200 µg/g

Muskelenzyme

• Zu den Muskelenzymen gehören z. B. Kreatinkinase (CK) und Laktat-Dehydrogenase (LDH), sie dienen zur Abklärung von Muskelerkrankungen
• Die Kreatinkinase (CK) ist ein Enzym, das in allen Muskelzellen des Körpers vorkommt und sorgt dafür, dass Energiespeicher in den Muskelzellen, die Adenosintriphosphate (ATP) ausreichend zur Verfügung stehen

Referenzwerte Muskelenzyme 

Muskelenzym	Referenzwert
CK	Erwachsene Männer: <171 U/l Erwachsene Frauen: <145 U/l
CK-MM	<25 U/l
LDH	Männer: 135-225 U/L Frauen: 135-215 U/l

Können Medikamente den Enzymgehalt beeinflussen?

Manche Medikamente können den Enzymspiegel beeinflussen.

• Antibiotika z. B. können auch bestimmte Bakterien abtöten, die Enzyme benötigen, um optimal zu funktionieren. Dies ist auch der Grund, warum die Einnahme von Antibiotika oft zu Durchfall führt. Denn um die Bakterien abzutöten, die uns krankmachen, vernichten sie auch wichtige und gute Bakterien, die uns bei der Verdauung helfen
• Statine (Medikamente zur Senkung des Cholesterinspiegels) können die Leber- und Muskelenzyme erhöhen und dadurch das Risiko einer Schädigung der Leber oder der Muskeln erhöhen

Enzyme, Verdauung und Stoffwechsel 

Zu den Verdauungsenzymen zählen: 

• Peptidasen, Proteasen: Enzyme die Proteine/Eiweisse oder Peptide spalten können  
• Amylasen: Enzyme die Polysaccharide in Malzzucker spalten 
• Lipasen: Enzyme die Fette im Dünndarm in Glycerin sowie Fettsäuren spalten 
• Nukleasen: Sie spalten Nukleinsäuren in Nukleotide auf 

Mit Enzymen abnehmen: Enzym-Diät 

Enzym-Diäten versprechen Kilos purzeln zu lassen … aber wie können uns Enzyme beim Abnehmen helfen? Das Konzept der Enzym-Diät ist relativ einfach:

• Auf dem Speiseplan stehen ausschließlich Lebensmittel, die einen hohen Enzymgehalt aufweisen, dazu gehören z. B. Ananas, Kiwi, Mango, Papaya sowie Bananen
• Damit dürfen nur max. 1000 Kalorien pro Tag zu sich genommen werden

Zur Enzym-Diät geht es hier

Interessante Enzyme-Facts

• Enzyme werden auch als Biokatalysatoren bezeichnet, keine Enzyme = kein Leben 
• Wissenschaftler gehen davon aus, dass für alle biochemischen Reaktionen unseres Organismus weit mehr als 10000 verschiedene Enzyme notwendig sind
• Enzyme beschleunigen (katalysieren) chemische Reaktionen. In manchen Fällen können Enzyme eine chemische Reaktion sogar um das millionenfache beschleunigen.
• Besonders wirkungsvolle Enzyme stecken z. B. in Ananas (Bromelain) sowie Papaya (Papain). Enzyme konservieren Mayonnaise, helfen bei der Käseherstellung, verhindern das Aneinanderkleben der Nudeln nach dem Kochen und Halten Brot frisch und kommen sogar beim Backen zum Einsatz
• Gamma-GT ist einer der empfindlichsten Parameter, wenn es um Schäden der Leberzellen und des Gallengangs geht
• Normalerweise müssen Enzyme nicht auf dem Lebensmitteletikett angegeben werden
• Schon im Alten Ägypten setzten Heilkundige Fischgalle zur Behandlung von Augenentzündungen ein. Heute wissen Mediziner, dass in der Galle mit Hilfe von Enzymen Abwehrstoffe gebildet werden. Aus dieser Erkenntnis heraus entwickelte sich auch die entpsrechende Idee der Enzymtherapie

Fazit

Enzyme sind Stoffe biologischen Ursprungs welche chemische Reaktionen durch die Herabsetzung der Aktivierungsenergie beschleunigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Zuständig sind sie u.a. für Atmung, Stoffwechsel, Nahrungsverdauung sowie Muskel- und Nervenfunktion.

Enzyme enden entsprechend mit der Silbe -ase und funktionieren nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip.

Ein Enzymmarker ist ein Bluttest zur Bestimmung von Enzymen/Proteinen im Blut, die auf Gewebeschäden sowie Krankheiten hinweisen können.