Angiotensin: Wirkung, Funktion und Abbau

Das Hormon Angiotensin spielt eine wichtige Rolle im menschlichen Organismus, vor allem in der Aufrechterhaltung des Blutdrucks und der Steuerung des Wasser- und Elektrolythaushalts. Als Teil des komplexen Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems (RAAS) beeinflusst es zahlreiche physiologische Prozesse, die für die Homöostase essenziell sind. In seiner aktiven Form, dem Angiotensin II, zeigt es eine Vielzahl an Effekten, die insbesondere das kardiovaskuläre System betreffen. Wie genau Angiotensin auf den Körper wirkt, welche Funktionen es hat und wie es abgebaut wird, beleuchtet dieser Artikel.

Angiotensin – Definition

Angiotensin ist ein aus Aminosäuren aufgebautes Peptidhormon, das als Vorläufer und aktive Endstufe in mehreren Schritten enzymatisch gebildet wird. Es existiert in mehreren Formen, wobei Angiotensin I ein weitgehend inaktives Zwischenprodukt darstellt und Angiotensin II die eigentliche bioaktive Form ist. Die Synthese beginnt mit dem Prohormon Angiotensinogen, das in der Leber produziert wird.

Das aktivierende Enzym Renin wird in der Niere gebildet und spaltet Angiotensinogen zu Angiotensin I. Letzteres besteht aus zehn Aminosäuren (Dekapeptid) und wird durch das Angiotensin Converting Enzyme (ACE) in das physiologisch wirksame Angiotensin II umgewandelt, ein Oktapeptid. Neben Angiotensin II existieren auch weitere Metabolite wie Angiotensin III und IV, die ebenfalls physiologische Wirkungen entfalten können.

Angiotensin – Biochemischer Aufbau

Die Molekülstruktur der Angiotensin-Peptide ist für ihre physiologische Wirkung entscheidend. Sie bestehen aus kurzen Aminosäureketten, deren genaue Abfolge die Bindung an spezifische Rezeptoren bestimmt.

Angiotensin I besteht aus zehn Aminosäuren in folgender Reihenfolge: Asp–Arg–Val–Tyr–Ile–His–Pro–Phe–His–Leu. Seine Molekülmasse beträgt etwa 1296 Dalton. Das aus Angiotensin I entstehende Angiotensin II hingegen ist ein Oktapeptid, da es durch Abspaltung der zwei C-terminalen Aminosäuren (His-Leu) entsteht. Es besitzt die Sequenz Asp–Arg–Val–Tyr–Ile–His–Pro–Phe und eine Molekülmasse von etwa 1046 Dalton.

Die biologischen Wirkungen von Angiotensin II beruhen auf der spezifischen Interaktion mit membranständigen Rezeptoren, insbesondere den AT1- und AT2-Rezeptoren. Die räumliche Struktur und die chemischen Eigenschaften der Peptidkette sind entscheidend für diese Bindung und Aktivierung.

Angiotensin – Rolle im Renin-Angiotensin-Aldosteron-System

Die Bildung von Angiotensin ist Teil eines komplexen Regulationssystems, das auf Änderungen im Blutdruck, im Flüssigkeitsvolumen und im Salzhaushalt reagiert. Dieses System wird hauptsächlich über die Niere gesteuert und wirkt über hormonelle Rückkopplungsmechanismen.

Sinkt der Blutdruck oder nimmt das renale Blutvolumen ab, schüttet der juxtaglomeruläre Apparat der Niere Renin aus. Dieses Enzym spaltet das in der Leber synthetisierte Angiotensinogen zu Angiotensin I. Angiotensin I ist selbst kaum wirksam, fungiert jedoch als Substrat für das Angiotensin Converting Enzyme (ACE), das vorwiegend in der Lunge, aber auch in anderen Endothelien vorkommt. ACE entfernt zwei Aminosäuren vom C-terminalen Ende und erzeugt das biologisch aktive Angiotensin II.

Ein alternativer Syntheseweg verläuft über das Enzym ACE2, das Angiotensin I oder II in weitere Angiotensin-Typen umwandelt. Dieses Heptapeptid hat überwiegend gefäßerweiternde und blutdrucksenkende Eigenschaften, die den Effekten von Angiotensin II entgegenwirken.

Angiotensin – Wirkung und Funktion

Angiotensin II entfaltet seine Hauptwirkungen über spezifische Rezeptoren, wobei insbesondere der AT1-Rezeptor für die klassischen Effekte verantwortlich ist. Es handelt sich dabei vor allem um eine Erhöhung des Blutdrucks, eine Regulation der Nierendurchblutung sowie eine Beeinflussung des Elektrolyt- und Wasserhaushalts.

Vasokonstriktion und Blutdrucksteigerung

Die wichtigste akute Wirkung von Angiotensin II ist die Verengung der arteriellen Blutgefäße. Durch Aktivierung der glatten Gefäßmuskulatur über AT1-Rezeptoren kommt es zu einer raschen und starken Vasokonstriktion, was den peripheren Widerstand erhöht und somit zu einer Blutdrucksteigerung führt. Dies ist besonders bedeutsam bei akutem Volumenmangel oder Schockzuständen.

Einfluss auf die Niere

In der Niere wirkt Angiotensin II auf mehrere Ebenen. Es verengt bevorzugt die efferenten Arteriolen des Glomerulus, was zu einem Anstieg des glomerulären Filtrationsdrucks und damit zur Aufrechterhaltung der glomerulären Filtrationsrate trotz vermindertem Perfusionsdruck führt. Zudem steigert es direkt die Natriumresorption in den proximalen Tubuli und fördert die Ausschüttung von Aldosteron aus der Nebennierenrinde.

Aldosteronfreisetzung und Volumenregulation

Angiotensin II stimuliert die Zona glomerulosa der Nebennierenrinde zur Ausschüttung von Aldosteron. Aldosteron wirkt auf die distalen Nierentubuli, indem es die Rückresorption von Natrium und Wasser sowie die Ausscheidung von Kalium und Protonen fördert. Dadurch steigt das Blutvolumen und somit auch der Blutdruck.

Zentrale Wirkungen und ADH-Freisetzung

Im ZNS, insbesondere im Hypothalamus, regt Angiotensin II das Durstzentrum an und fördert die Freisetzung des antidiuretischen Hormons (ADH) aus dem Hypophysenhinterlappen. ADH erhöht die Wasserpermeabilität der Sammelrohre in der Niere, was zu einer erhöhten Wasserrückresorption und somit ebenfalls zu einer Volumenzunahme führt.

Aktivierung des Sympathikus

Angiotensin II steigert indirekt die Aktivität des sympathischen Nervensystems. Es erhöht die Noradrenalinfreisetzung an sympathischen Nervenendigungen und sensibilisiert die Gefäßmuskulatur gegenüber Katecholaminen. Dies trägt zusätzlich zur Vasokonstriktion und zum Blutdruckanstieg bei.

Langzeitwirkungen

Bei chronischer Aktivierung des RAAS entfaltet Angiotensin II auch strukturelle Effekte auf Gewebe. Es kann zur Hypertrophie und Proliferation von Herzmuskelzellen führen sowie zur Fibrose von Herz und Gefäßen beitragen. Diese langfristigen Umbauvorgänge spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Progression von Herzinsuffizienz und arterieller Hypertonie.

Angiotensin – Abbau

Nach seiner Wirkung wird Angiotensin II durch verschiedene Enzyme inaktiviert. Der Abbau erfolgt hauptsächlich durch Aminopeptidasen, die nacheinander einzelne Aminosäuren vom N-terminalen Ende abspalten. Dabei entstehen Zwischenprodukte, die teilweise noch biologische Aktivität besitzen.

Angiotensin III (auch Angiotensin-(2-8) genannt) entsteht durch Entfernung des N-terminalen Aspartats und besitzt ebenfalls eine Affinität zum AT1-Rezeptor, wenn auch mit geringerer Potenz als Angiotensin II. Es wirkt vasokonstriktorisch und kann ebenfalls Aldosteronfreisetzung stimulieren. Angiotensin IV (Angiotensin-(3-8)) zeigt andere, weniger gut verstandene Wirkungen, insbesondere im zentralen Nervensystem. Es bindet an den sogenannten AT4-Rezeptor, der vermutlich an Lern- und Gedächtnisprozessen beteiligt ist.

Ein weiterer bedeutender Abbauweg führt über das Enzym ACE2. Dieses Enzym ist strukturell mit ACE verwandt, hat aber gegensätzliche Wirkung. Es spaltet Angiotensin II in das Heptapeptid Angiotensin-(1-7), das über den Mas-Rezeptor gefäßerweiternde, antiproliferative und antifibrotische Effekte vermittelt. Dieses Gleichgewicht zwischen ACE/Angiotensin II/AT1-Rezeptor und ACE2/Angiotensin-(1-7)/Mas-Rezeptor wird als zentraler Regelmechanismus im RAAS betrachtet.