Ergosterol

Ergosterol (Ergosta-5,7,22-trien-3β-ol) ist ein Mykosterol , das in den Zellmembranen von Pilzen und Protozoen vorkommt und viele der Funktionen erfüllt, die Cholesterin in tierischen Zellen hat . Da viele Pilze und Protozoen ohne Ergosterol nicht überleben können, sind die Enzyme , die es synthetisieren, zu wichtigen Zielstrukturen für die Arzneimittelforschung geworden . In der menschlichen Ernährung ist Ergosterol eine Provitaminform von Vitamin D₂ _; die Einwirkung von ultraviolettem (UV-)Licht löst eine chemische Reaktion aus, die Vitamin D₂ _produziert .

Ergosterol (Ergosta-5,7,22-trien-3β-ol) ist ein in Pilzen vorkommendes Sterol , benannt nach dem Mutterkorn, der Gattung Claviceps , aus der es erstmals isoliert wurde. Ergosterol ist Bestandteil der Zellmembranen von Hefen und anderen Pilzen und erfüllt viele der Funktionen, die Cholesterin in tierischen Zellen hat. ^{[ 1 ]} Seine Spezifität in höheren Pilzen wird mit den klimatischen Schwankungen (stark variierende Luftfeuchtigkeit und Feuchtigkeitsbedingungen) in Verbindung gebracht, denen diese Organismen in ihren typischen ökologischen Nischen (Pflanzen- und Tieroberflächen, Boden) ausgesetzt sind. Trotz des höheren Energiebedarfs der Ergosterolsynthese (im Vergleich zu Cholesterin) gilt Ergosterol daher als nahezu allgegenwärtige, evolutionär vorteilhafte Alternative zu Cholesterin in Pilzen. ^{[ 2 ]} Dieser Vorteil könnte mit dem Vorhandensein zweier konjugierter Doppelbindungen im B-Ring des Ergosterols zusammenhängen, die ihm antioxidative Eigenschaften verleihen. ^{[ 3 ]} Darüber hinaus scheint die Struktur von Ergosterol feinabgestimmt zu sein, um eine optimale Wechselwirkung mit gesättigten Lipiden zu ermöglichen. ^{[ 4 ]}

Der unmittelbare Vorläufer von Ergosterol in Hefen ist Ergosta-5,7,22,24(28)-tetraen-3β-ol. Eine seiner Doppelbindungen wird durch das Enzym Δ ^{24(24 1 )} -Sterolreduktase reduziert , welches Nicotinamidadenindinukleotidphosphat (NADPH) als Cofaktor verwendet . ^{[ 5 ]}

Ergosta-5,7,22,24(28)-tetraen-3β-ol

+ NADPH

 

 

H ⁺

 

H ⁺

 

 

Ergosterol

+ NADP ⁺

 

Ergosterol ist eine biologische Vorstufe von Vitamin D₂ _, dessen chemische Bezeichnung Ergocalciferol lautet . Die Bestrahlung von Champignons mit UV-C-Licht führt zu einem zeitabhängigen Anstieg der Vitamin-D₂-Konzentration in den Pilzen. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Pilze werden industriell gezüchtet, um Ergosterol zu extrahieren und als Pulver für den Verkauf als Vitamin-D₂- _{Nahrungsergänzungsmittel} und Lebensmittelzusatzstoff aufzubereiten . ^{[ 8 ]}

Präparate aus bestrahltem Ergosterol, die eine Mischung aus Prävitamin und Vitamin D2 enthielten, _wurden in den 1930er Jahren als Viosterol bezeichnet . ^{[ 9 ]}

Da Ergosterol in den Zellmembranen von Pilzen, nicht aber in denen von Tieren vorkommt, stellt es ein nützliches Zielmolekül für Antimykotika dar . Ergosterol findet sich auch in den Zellmembranen einiger Protisten, wie beispielsweise Trypanosomen . ^{[ 10 ]} Dies ist die Grundlage für den Einsatz einiger Antimykotika gegen die Westafrikanische Schlafkrankheit .

Amphotericin B , ein Antimykotikum, wirkt auf Ergosterol. Es bindet physikalisch an Ergosterol in der Zellmembran und erzeugt so eine polare Pore. Dadurch treten Ionen (vorwiegend Kalium und Protonen ) und andere Moleküle aus, was zum Zelltod führt. ^{[ 11 ]} Amphotericin B wurde in den meisten Fällen durch sicherere Wirkstoffe ersetzt, wird aber trotz seiner Nebenwirkungen weiterhin bei lebensbedrohlichen Pilz- oder Protozoeninfektionen eingesetzt.

Fluconazol , Miconazol , Itraconazol , Clotrimazol und Myclobutanil wirken auf andere Weise, indem sie die Synthese von Ergosterol aus Lanosterol durch Hemmung der 14α-Demethylase unterdrücken . ^{[ 12 ]} Ergosterol ist ein kleineres Molekül als Lanosterol; es entsteht durch die Verknüpfung zweier Moleküle Farnesylpyrophosphat, eines Terpenoids mit 15 Kohlenstoffatomen, mit Lanosterol, das 30 Kohlenstoffatome besitzt. Anschließend werden zwei Methylgruppen abgespalten, wodurch Ergosterol entsteht. Die Azol-Klasse der Antimykotika hemmt das Enzym, das diese Demethylierungsschritte im Biosyntheseweg zwischen Lanosterol und Ergosterol katalysiert. ^{[ 12 ]}

Einige Protozoen, darunter Trichomonas und Leishmania, werden durch Medikamente gehemmt, die auf die Ergosterolsynthese und -funktion abzielen ^{[ 13 ].}

Ergosterolpulver reizt mechanisch Haut, Augen und Atemwege. Die Einnahme kann zu Magen-Darm-Reizungen mit Erbrechen, Übelkeit und Durchfall führen. ^{[ 14 ]}

Ergosterol selbst besitzt keine Vitamin-D-Aktivität und verursacht über diesen Mechanismus keine Vergiftung. Die Zugabe von 1 % Ergosterol zum Rattenfutter (Trockengewicht) zeigte keine toxischen Wirkungen. ^{[ 15 ] Ergosterol ist weder nach GHS [ 16 ] noch nach REACH [ 17 ]} einzustufen .

In den Sicherheitsdatenblättern für Ergosterol wird es häufig mit Ergocalciferol (Vitamin D₂) verwechselt _. [ ^{a ] Aufgrund} seiner Vitamin-D-Aktivität ist Ergocalciferol bereits in relativ geringen Mengen gefährlich, da es durch Vitamin-D-Toxizität eine Hyperkalzämie verursachen kann . Historische Vergiftungsfälle werden auf bestrahltes Ergosterol zurückgeführt, das neben Ergosterol auch Vitamin D₂ enthält _{. Diese Fälle stellen jedoch keinen Beweis für eine Ergosterol-Toxizität dar.} ^{[ 20 ]}

Ergosterol wird in der Leber von Säugetieren durch DHCR7 , das Enzym, das für die Bildung von 7-Dehydrocholesterol (Provitamin D3 _{) aus Cholesterin verantwortlich ist, in} Brassicasterol umgewandelt . Hier katalysiert das Enzym eine Reaktion, die der Umkehrung der Provitamin- _D3 -Produktion analog ist . ^{[ 15 ]}

Die Zugabe von Ergosterol zu einer fett- und zuckerreichen (HFHS) Rattendiät in einer sehr hohen Konzentration von 1 % erhöht den Vitamin-D₂-Blutspiegel _um etwa 4 ng/ml. Dies deutet darauf hin, dass Ergosterol, das in die Haut von Säugetieren aufgenommen wird , unter Lichteinwirkung in Vitamin D₂ umgewandelt wird. _[ 15 ^{] Dieselbe Behandlung} senkte den Serumspiegel von Vitamin D₃ um etwa ein Viertel _und den Serumspiegel von 25-OH-Vitamin D₃ um die Hälfte _. [ ^{15 ] In} dieser Dosierung hat Ergosterol einen signifikanten Einfluss auf den Sterolstoffwechsel. Es normalisiert die Blutmarker des Gallensäurestoffwechsels vollständig auf Kontrollniveau im Vergleich zur Gruppe, die nur die HFHS-Diät erhielt. Es zeigte eine signifikante (wenn auch nicht ausreichende) Normalisierung der LDL-C- und TBA-Werte. ^{[ 15 ]}

• Pilze und Vitamin D