Lipase: Definition, Funktion und klinische Relevanz

Lipasen sind wichtige Enzyme des Fettstoffwechsels und spielen eine entscheidende Rolle bei der Verdauung, Speicherung und Mobilisierung von Lipiden. Sie sind in nahezu allen Organismen vorhanden und für die Hydrolyse von Esterbindungen in Fetten verantwortlich. Besonders in der Humanmedizin haben Lipasen sowohl in physiologischer Hinsicht als auch in der Labordiagnostik eine große Bedeutung, da ihre Aktivität Rückschlüsse auf Funktionsstörungen verschiedener Organe, vor allem der Bauchspeicheldrüse, zulässt.

Lipase – Definition

Lipasen sind wasserlösliche Enzyme, die Triglyceride, also Neutralfette, in Glycerin und freie Fettsäuren spalten. Diese enzymatische Spaltung erfolgt durch Hydrolyse von Esterbindungen, die die Fettsäuren mit dem Glycerin-Molekül verbinden. Lipasen gehören zur Enzymklasse der Hydrolasen (EC 3) und sind innerhalb dieser der Untergruppe der Esterasen (EC 3.1) zugeordnet, genauer den Carboxylesterasen (EC 3.1.1).

Im engeren medizinischen Sinne bezeichnet der Begriff „Lipase“ häufig die pankreatische Lipase, die im Duodenum aktiv wird und dort den entscheidenden Schritt der Fettverdauung katalysiert. Doch Lipasen kommen auch in anderen Körperregionen und Zellkompartimenten vor, wo sie jeweils unterschiedliche, teils hochspezifische Funktionen übernehmen.

Lipase – Funktion und Beispiele

Lipasen übernehmen im Organismus vielfältige Aufgaben, die von der Verdauung der Nahrungsfette bis zur Mobilisierung gespeicherter Energiereserven reichen. Ihre Aktivität ist in verschiedenen Geweben lokalisiert, wobei zwischen extrazellulären und intrazellulären Lipasen unterschieden wird.

Diese Enzyme sind für die Aufrechterhaltung des Lipidstoffwechsels unerlässlich, da sie sowohl die Aufnahme als auch den Abbau und Umbau von Fetten ermöglichen. Im Folgenden werden die wichtigsten Lipasen des menschlichen Körpers und ihre physiologischen Rollen näher beschrieben.

Pankreaslipase

Die Pankreaslipase wird von den exokrinen Drüsenzellen des Pankreas synthetisiert und über den Ductus pancreaticus in das Duodenum abgegeben. Dort entfaltet sie ihre Aktivität im alkalischen Milieu des Dünndarms. Zusammen mit Colipase und Gallensalzen spaltet sie die Nahrungsfette, also Triglyceride, in freie Fettsäuren, Mono- und Diacylglyceride.

Die entstehenden Spaltprodukte lagern sich mit Gallensalzen zu Mizellen zusammen, die von den Enterozyten des Dünndarms aufgenommen werden können. Damit bildet die Pankreaslipase den zentralen biochemischen Mechanismus der Fettverdauung. Ohne ihre Aktivität wäre die Resorption von Lipiden, fettlöslichen Vitaminen (A, D, E und K) und essenziellen Fettsäuren stark eingeschränkt.

Magenlipase

Die Magenlipase wird in den Hauptzellen der Magenschleimhaut gebildet. Sie ist eine saure Lipase mit einem pH-Optimum zwischen drei und sechs und spielt vor allem bei der Fettverdauung im Säuglingsalter eine Rolle, da sie in der Lage ist, Milchfette bereits im Magen anzuspalten. Im Erwachsenenalter trägt sie in geringerem Maße zur Verdauung bei, indem sie die Oberfläche der Fetttröpfchen für die spätere Wirkung der Pankreaslipase vorbereitet.

Zungenlipase

Die Zungenlipase, auch linguale Lipase genannt, wird von serösen Drüsen an der Zungenwurzel gebildet. Sie besitzt ähnliche Eigenschaften wie die Magenlipase und beginnt die Fettverdauung bereits im Mund- und Rachenraum. Ihr Einfluss ist ebenfalls besonders im frühen Kindesalter relevant, da sie stabile Lipidstrukturen aus Milch emulgieren kann.

Lipoproteinlipase

Die Lipoproteinlipase befindet sich an der Außenseite von Endothelzellen, insbesondere in Kapillaren von Fettgewebe, Herz- und Skelettmuskel. Sie spaltet die in Lipoproteinen (vor allem Chylomikronen und VLDL) transportierten Triglyceride, sodass freie Fettsäuren entstehen, die anschließend von den Zellen aufgenommen und entweder gespeichert oder oxidiert werden. Die Aktivität der LPL wird hormonell reguliert: Insulin stimuliert sie, während Stresshormone ihre Aktivität hemmen können.

Intrazelluläre Lipasen

Intrazelluläre Lipasen befinden sich innerhalb der Zellen und sind an der Regulation des endogenen Fettstoffwechsels beteiligt. Sie kontrollieren den Auf- und Abbau intrazellulärer Lipidreserven, die vor allem in Adipozyten in Form von Lipidtröpfchen gespeichert sind.

Als Beispiel sind lysosomale Lipasen zu nennen, die in den Lysosomen nahezu aller Zellen vorkommen. Sie sind für den Abbau von aufgenommenen oder beschädigten Lipidkomponenten verantwortlich. Eine Funktionsstörung dieser Enzyme kann zur Akkumulation von Lipiden in den Lysosomen führen, wie es bei bestimmten Speicherkrankheiten (beispielsweise Wolman-Krankheit oder Cholesterylester-Speicherkrankheit) der Fall ist.

Des Weiteren gibt es adipozytäre Lipasen, die den Abbau gespeicherter Triglyceride in einer genau abgestimmten Sequenz katalysieren:

• Adipozyten-Triglycerid-Lipase (ATGL): katalysiert den ersten Schritt der Lipolyse, indem sie die Fettsäure an der Position 1 des Triglycerids abspaltet.

• Hormonsensitive Lipase (HSL): hydrolysiert im nächsten Schritt Diacylglycerine zu Monoacylglycerinen. Ihre Aktivität wird durch Katecholamine stimuliert und durch Insulin gehemmt, was sie zu einem wichtigen Regulator der Energiebereitstellung macht.

• Monoacylglycerin-Lipase (MAGL): spaltet schließlich die verbleibende Fettsäure vom Monoacylglycerin, sodass Glycerin und freie Fettsäuren entstehen.

Diese abgestimmte Lipolysekaskade ermöglicht die Bereitstellung von Fettsäuren als Energieträger bei erhöhtem Energiebedarf, etwa während körperlicher Aktivität oder Fasten.

Lipase – Klinische Relevanz

Lipasen besitzen in der Medizin eine große Bedeutung als diagnostische Marker für Erkrankungen des Pankreas. Veränderungen ihrer Serumkonzentration können Hinweise auf akute oder chronische pathologische Prozesse geben. Darüber hinaus sind sie auch bei anderen Stoffwechselstörungen und systemischen Erkrankungen von Interesse.

Labordiagnostische Bedeutung

Die Messung der Lipase-Aktivität im Serum ist ein etabliertes Verfahren zur Abklärung akuter abdominaler Beschwerden, vor allem bei Verdacht auf eine akute Pankreatitis. Da die Pankreaslipase organspezifisch ist, gilt sie als sensitiver und spezifischer Marker im Vergleich zur Amylase.

Für die Bestimmung genügt in der Regel ein Milliliter Serum. Die Referenzwerte bei 37 °C liegen für Erwachsene typischerweise zwischen 13 und 60 U/l, bei Kindern bis etwa 40 U/l. Abweichungen von diesen Werten geben wichtige diagnostische Hinweise.

Erhöhte Lipasewerte

Ein signifikanter Anstieg der Lipase im Serum deutet in den meisten Fällen auf eine akute Entzündung der Bauchspeicheldrüse hin. Neben der akuten Pankreatitis können auch ein Verschluss des Ductus pancreaticus, eine Cholezystitis, Cholelithiasis oder ein postinterventioneller Zustand nach einer ERCP (endoskopisch retrograde Cholangiopankreatikographie) ursächlich sein.

Milde Erhöhungen können dagegen bei Niereninsuffizienz, diabetischer Ketoazidose, Lebererkrankungen oder gastrointestinalen Infekten auftreten. Auch bestimmte Medikamente und seltene Syndrome wie das Gullo-Syndrom (chronisch erhöhte Lipase ohne pathologisches Korrelat) sind möglich.

Erniedrigte Lipasewerte

Niedrige Lipasewerte sind seltener, können jedoch bei einer chronischen Pankreatitis oder einer Mukoviszidose beobachtet werden. In beiden Fällen ist die exokrine Pankreasfunktion eingeschränkt, was zu einer verminderten Sekretion der Verdauungsenzyme führt. Falsch niedrige Messwerte können zudem durch Hämolyse verfälscht werden.