Was ist eigentlich Cystin (L-Cystin, C6H12N2O4S2 )

  • Cystin ist eine dimere Verbindung, die durch Oxidation aus zwei Molekülen der Aminosäure Cystein gebildet wird.
  • Es ist besonderer Bestandteil der Zellen des Immunsystems, der Haut und der Haare (auch der Borsten und Federn).

Entdeckt wurde Cystin 1810 in einem Blasenstein von dem englischen Arzt, Physiker und Chemiker William H. Wollaston (1766 - 1828). Im Griechischen heißt die Harnblase „kýstis“, daher die Bezeichnung Cystin. Wollaston bezeichnet ihn als „Cystic oxid“ .Wollaston entdeckte u.a. auch die Elemente Palladium und Rhodium.
Berzelius (1833) stellte fest, dass es sich nicht um ein Oxid handelte und führte aufgrund der Entdeckung der Substanz in einer Harnblase die Bezeichnung „Cystin“ ein.
In der Literatur variieren die Angaben über die Häufigkeit der Cystinurie.
Es gab bisher die Ansicht ( auch das Harnsteinzentrum Bonn (Hesse) vertrat diese Meinung , das die Cystinurie nicht geschelchtsbezogen ist.
Über die weitergehenden Forschung der vergangenen jahre, vor allem durch die Forschung von Prof. Giger, USA, unterscheidet man nun drei verschiede Typen der Cystinurie. Typ I, Typ II nicht geschlechtsbezogen und nun Typ III Geschlechtsbezogen (hier befidnet man sich aber noch mitten in der Forschung. Vermutet wird, das es sich um einen androgenen Typ handelt. Auf dieser wEbseite werde ich darauf näher eingehen.

Die erhöhte Cystinausscheidung über die Nieren ist die Folge eines genetischen Defektes (Stoffwechselstörung)bei der Rückresorption von dibasischen Aminosäuren (dibasischen Aminosäuren Ornithin, Arginin, Lysin, sowie von Cystin)

Gemeinhin ist  L-Cystin gemeint, wenn der Ausdruck Cystin ohne Deskriptor/Präfix gebraucht wird.

Abbau von Cystin im Köper (Stoffwechsel)

Cystin wird in mehreren Stufen zu

  • Pyruvat (verbleibt im Körper) und
  • Taurin (verbleibt im Körper oder wird über die Niere ausgeschieden)
  • Große Cysteinmengen werden in der Niere ausgeschieden und gelangen in den Harn.
  • Keine Rückresorption von gebildetem Cystin im proximalen Tubusapparat der Niere

Schematische Abbau vom Methionin zu Cystinsteinen

Bei vorliegen einer Pathologischen Reaktion eines Enzymdefektes

  • Aminosäure Methionin wird abgebaut zur
  • Aminosäure Cystein, aus der unter Sauerstoffeinfluss aus zwei Cysteinteilen ein Teil der Aminosäure Cystin entsteht.
  • Cystin wird in der Niere in den Primärharn ausgeschieden, nicht wieder in den Nierenkanälchen rückresorbiert und bei bestehen saurem pH auskristallisiert.
  • Somit ergibt sich eine Transportstörung.Pathologische Reaktion eines Enzymdefektes  = Ansammlung vom Enzym (Ansammlung von A à(defektes Enzym) = Mangel an B

Entstehung von Cystinsteinen im Urin der Harnblase

Wegen des übermäßigen Angebotes von Cystin (neben Arginin, Ornithin und Lysin) entsteht ein starkes Ausscheiden über die Nierenglomerula.

Glomerulus (Niere)

Am Gefäßpol tritt das zuführende arterielle Gefäß (Arteriola afferens) in das Nierenkörperchen ein. Dort verzweigt es sich in ein miteinander in Verbindung stehendes, girlandenförmiges Knäuel aus Kapillarschlingen, den Glomerulus. In die Wand der Arteriola afferens sind Bestandteile des juxtaglomerulären Apparates eingelassen. Die Kapillarschlingen vereinigen sich wieder zu einem wegführenden Gefäß (Arteriola efferens), das ebenfalls am Gefäßpol austritt.

Das Blut, das durch das afferente Gefäß in das Nierenkörperchen eintritt, wird dort durch ein komplexes System biologischer Membranen filtriert, das man als Blut-Harn-Schranke bezeichnet. Dadurch entsteht der Primärharn.

Die Filtrationsbarriere besteht aus 3 Schichten: Kapillarendothel, der glomerulären Basalmembran und den Podozyten. diese drei Bestandteile sind als Einheit für die Filtration zuständig.

Physiologie (Niere)

Das filtrierte Volumen aller Nierenkörperchen pro Zeiteinheit bezeichnet man als glomeruläre Filtrationsrate. Es beträgt unter physiologischen Bedingungen rund 120 ml/Min. Nach der Filtration befindet sich der Primärharn im Kapselraum und gelangt von dort in den proximalen Tubulus. Pro Tag werden von den Nieren etwa 180 Liter filtriert und in die Tubuli transportiert, wo weitere Stoffwechselvorgänge stattfinden. Der Primärharn wird vom Tubulussystem zu 99% rückresorbiert. Die tatsächliche Urinausscheidung beträgt nur 1,5 Liter pro Tag.

Resorbtion von Aminosäuren, Peptiden und kleinen Proteinen (Niere)

Auch Peptide oder Proteine, die klein genug sind durch das Glomerulum hindurch in den Primärharn zu gelangen, werden von den Tubuluszellen aufgenommen und komplett katabolisiert. Ein Beispiel hierfür ist das aus 120 Aminosäuren aufgebaute Cystatin C

Die Membranproteine Megalin und Cubilin der proximalen Tubuluszellen spielen bei der Endozytose von Peptiden und Proteinen eine wichtige Rolle. Beide werden an der apikalen, zum Primärharn ausgerichteten, Seite exprimiert] Nach der endozytotischen Aufnahme werden die Proteine zur Proteolyse (Abbau) in Lysosome und die beiden Rezeptoren wieder an die apikale Seite der Zellmembran transportiert (Rezeptor-Recycling). Ein transzellulärer Proteintransport findet dagegen kaum statt. Die Resorption von Proteinen im proximalen Tubulus ist in einer gesunden Niere sehr effizient, so dass der Endharn des Menschen frei von Proteinen ist

Der Megalin-Cubilin-Komplex kann nicht nur Aminosäuren, Peptide und Proteine resorbieren, sondern eine Vielzahl anderer essenzieller Verbindungen, wie beispielsweise Vitamine oder an Plasmaproteine gebundene Spurenelemente.[18] Quelle: Wikipedia

Ausscheidung in die Harnblase – Kristalisierung/Steinbildung

Ist diese Resorption für die COLA-Werte gestört, siehe Stoffwechselstörung , ergibt sich eine Transportstörung. Pathologische Reaktion eines Enzymdefektes  = Ansammlung den vier Aminosäuren COLA in Urin der Harnblase und es kommt zur Kristalisierung, (es fällt aus).
Wegen der schlechten Wasserlösiglichkeit vnm Cystin. Hinzu kommt dann meist noch der PH Wert im Urin, der dann meist um PH 8 ist, also sauerer Harn.

Wie kommt nun das Cystin wieder aus dem Harn in das Blut zurück?

  • Es existieren verschiedene Transportmodelle, die in der Membranwand eingelagert sind
  • Diese Transporter sind sehr differenzierte Eiweiße (Proteine), die von Genen exprimiert geschaffen) werden
  • Bei Störungen im Genmaterial sind diese Transporter defekt

Die entscheidende Menbrantransportproteine

  • rBAT( relasted to B (road 0, + Amino Acid Transporter) ist eine schwere Aminosäurekette, die über eine Disulfidbrücke verbunden ist mit
  • einer leichten Aminosäurekette b(road)0, + Amino Acid Transporter ( b0, + AT)

Dies wurde 2005 von  et.al. Palacin, Barcelona in Physiologie 2005, veröffentlicht.
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