Die Biochemie hinter Histamin

Histamin ist ein natürlicher Botenstoff, der den chemischen Namen 2-(1H-4-Imidazolyl)-ethanamin trägt. Das Molekül besteht aus einem Imidazolring und einer Kette mit zwei Kohlenstoffatomen. Als funktionelle Gruppe ist an die Kohlenstoffkette eine Aminogruppe angehängt. Histamin ist ein Derivat, also ein Abkömmling der Aminosäure Histidin. Im Körper wird Histamin biosynthetisch durch das Enzym Histamindecarboxylase synthetisiert. Durch Abspaltung von Kohlenstoffdioxid aus der Carboxylgruppe des Histidins entsteht Histamin (Abbildung 1).

Abbildung 1 Biosynthese von Histamin aus Histidin

Histamin wird in Zellen des Immunsystems, der Haut, der Magen- und Darmschleimhäute sowie des Zentralen Nervensystems (ZNS) synthetisiert [1]. Es ist ein biologisch aktives biogenes Amin. Diese Art von Molekülen agieren im Körper als Neurotransmitter, Cofaktoren (tragen zu biochemischen Reaktionen bei) oder Hormone [2]. Somit sind sie essenziell für alle Organismen. Das Molekül entsteht hauptsächlich bei Gärungen oder Reifungen und ist daher auch in vielen pflanzlichen Lebensmitteln enthalten [3]. Dies stellt eine erhebliche Hürde dar, wenn das Enzym DiAminOxidase (DAO) nicht hinreichend verfügbar ist und eine vegane oder vegetarische Ernährung gelebt wird.. Otto Ernst Guttentag konnte 1931 bei seinen Untersuchungen zeigen, dass in einem gesunden mehrzelligen Organismus innerhalb der biologischen Nachweisgrenze von 100 ng kein Histamin nachgewiesen werden kann [4]. Wird diese Nachweisgrenze überschritten, etwa wenn das Enzym DAO nicht ausreichend vorhanden ist, können bestimmte Symptome auftreten. Bei niederen Wirbeltieren wird hierbei mehr Histamin gebildet als bei den höheren Säugetieren [5].

Die Aufgaben des Histamins im Körper

Histamin wurde 1912 entdeckt und konnte als Botenstoff für allergische und pseudoallergische Reaktionen identifiziert werden. Von pseudoallergische Reaktionen spricht man, wenn es zu allergischen Symptomen kommt, aber keine allergiespezifischen Antikörper gebildet werden [6]. Wie bereits erwähnt dient Histamin u.a. als Neurotransmitter, Cofaktor oder Hormon. Da es dadurch verschiedene Wirkungen im Körper ausübt, erfüllt es auch in den verschiedenen Körperkompartimenten unterschiedliche Aufgaben. Daher hat eine erhöhte Konzentration abweichende Wirkungen, je nach Körperregion. Zentrale Wirkungen hat es hierbei auf Hirn, Gastrointestinaltrakt und Immunsystem. Histamin bindet als biogenes Amin an Membranproteine der Zellen. Es sind bisweilen vier verschiedene Andockrezeptoren bekannt. Sie wurden hierbei in der Reihenfolge ihrer Entdeckung benannt und tragen die Namen H1, H2, H3 und H4-Rezeptor. Die Rezeptoren unterscheiden sich darin, wie sie Histamin verarbeiten, wenn es sich an sie bindet, und wie stark sie an Histamin binden können [7]. Das Histamin wird im Körper hauptsächlich in den Zellen des Immunsystems gespeichert. In den peripheren Geweben konnte es hauptsächlich in Granula von Mastzellen und basophilen Granulozyten an Heparin gebunden nachgewiesen werden [8]. Als zusätzliche Speicherorte dienen eosinophile Granulozyten, Thrombozyten und enterochromaffine Zellen (Mastzellen, basophile Granulozyten und Thrombozyten sind verschiedene Zelltypen des Blutes, welche u.a. an Immunreaktionen beteiligt sind, enterochromaffine Zellen sind Hormon- und Neurotransporter-bildende Zellen in der Darmschleimhaut) [9]. In Abbildung 2 ist die Ausschüttung des Histamins aus Zelltypen mit hohem Histaminspeicher grafisch dargestellt. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Art der Ausschüttung. Das ausgeschüttete Histamin von basophilen Granulozyten und von Nervenzellen z.B. bindet an den H1-Rezeptor, wohingegen Histamin aus enterochromaffinen Zellen an den H2-Rezeptor bindet.

Histaminintoleranz

Eine Histaminintoleranz ist nichts anderes als ein zu hoher Histamingehalt, welcher der Körper durch metabolische Prozesse nicht selbst reduzieren kann. Dr. Carl Pfeiffer hat hierfür den Begriff Histadelie geprägt [11]. Histamin hat Einfluss auf viele biochemische Prozesse. Ein bedeutendes Problem stellt hierbei die Unverträglichkeit gegenüber vielen schmerzhemmenden Medikamenten, wie z.B. Diclophenac oder Acetylsalicylsäure (Wirkstoff von Aspirin), dar. Diese Wirkstoffe fördern die Histaminfreisetzung, was die Symptome von Allergikern verstärken kann [12].

Wirkung auf das zentrale Nervensystem (ZNS)

Im ZNS fungiert das Histamin als Neurotransmitter und reguliert durch Bindung an die präsynaptischen H3-Rezeptoren. Dadurch ist es auch an der Ausschüttung anderer Neurotransmitter beteiligt. Beeinflussende Reaktionen sind u.a. die Regulierung des Schlaf-Wach-Rhythmus, der Körpertemperatur sowie des Gedächtnisses. Der Transduktionsmechanismus dieser Reaktion ist jedoch noch nicht geklärt [13]. Die Degradierung von Histamin im ZNS erfolgt hauptsächlich durch Methylierung (Anhängen von einem Kohlenstoff, welcher an drei Moleküle Wasserstoff gebunden ist) durch das Enzym Histamin-N-Methyltransferase. Anschließend kann es dann abgebaut und über den Urin ausgeschieden werden [8].

Auswirkungen auf die Haut

Histaminintoleranz kann sich auch auf der Haut, oft in der Form von Nesselsucht, Quaddeln, plötzlichen Rötungen oder Juckreiz, äußern [14] [15]. Ursache hierfür ist, dass das Immunsystem Stoffe als Gefahren einstuft, welche eigentlich keine Gefahren darstellen. Im Falle von Histamin wird dieses übermäßig von Mastzellen, welche zur Erkennung und Abwehr von potentiellen Gefährdungen dienen, ausgeschüttet. Durch aktivierte H1-Rezeptoren und eine damit einhergehende erhöhte Durchlässigkeit von Blut- und Lymphgefäßen kann sich Flüssigkeit in umliegende Gewebe einlagern, wodurch Quaddeln entstehen. Somit werden u.a. die typischen Symptome einer Allergie vermittelt [13]. Durch Stimulation der Nervenenden wird zudem Juckreiz verursacht [16].

Histamin im Gastrointestinaltrakt

Im Magen-Darm-Trakt dockt das Histamin an die H2-Rezeptoren an. Es kann zu erhöhter Magensäureproduktion kommen, da das Enzym Adenylat Cyclase aktiviert wird. Bei diesen Fällen ist jedoch eine höhere Histaminkonzentration von Nöten [13]. Da Histamin ebenfalls einen Einfluss auf die glatte Muskulatur hat, kann sich eine erhöhte Histaminkonzentration auf die Bewegungsabläufe in Magen und Darm auswirken und somit die Verdauung stören [17].

Histamin im Immunsystem und Regulation des Blutdrucks

Auch im Blutkreislauf spielt Histamin eine bedeutende Wirkung. Da es unter anderem einen Einfluss auf die glatte Muskulatur besitzt, können auch hier unerwünschte Wirkungen auftreten. Bei einer erhöhten Konzentration von Histamin im Blut, werden über H1-Rezeptoren die Blutgefäße erweitert, was in einer gesteigerten Herzfrequenz endet. Zusätzlich wird über die H2-Rezeptoren das Auswurfvolumen von Histamin begünstigt, wodurch die Konzentration weiter steigt [18].

Literaturverzeichnis

[1] „Histamin – Wikipedia“. Zugegriffen: 11. Oktober 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://de.wikipedia.org/wiki/Histamin

[2] M. bei DocCheck, „Biogenes Amin“, DocCheck Flexikon. Zugegriffen: 11. Oktober 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://flexikon.doccheck.com/de/Biogenes_Amin

[3] „Histamin und Histaminstoffwechsel - ein Überblick | FETeV“. Zugegriffen: 13. Oktober 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://fet-ev.eu/histamin/

[4] O. E. Guttentag, „Histamin und histaminartige Substanzen im Blut“, Naunyn-Schmiedebergs Arch. Für Exp. Pathol. Pharmakol., Bd. 162, Nr. 6, S. 727–738, Nov. 1931, doi: 10.1007/BF01864146.

[5] O. B. Reite, „Comparative physiology of histamine“, in Physiological reviews, 1972, S. 778–819. [Online]. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1152/physrev.1972.52.3.778

[6] „Pseudoallergien“. Zugegriffen: 24. Oktober 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.allergiezentrum.org/de/allergien/pseudoallergien

[7] C. A. Akdis und F. E. R. Simons, „Histamine receptors are hot in immunopharmacology“, Eur. J. Pharmacol., Bd. 533, Nr. 1–3, S. 69–76, März 2006, doi: 10.1016/j.ejphar.2005.12.044.

[8] E. K. Roßbach, „INAUGURAL – DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae - (Dr. med. vet.)“.

[9] I. Mota, W. da SILVA, und J. F. Fernandes, „The inhibition of mast cell damage and histamine release in anaphylaxis by pyridine and diphosphopyridine nucleotidase inhibitors. Comparison with compound 48/80“, Br. J. Pharmacol. Chemother., Bd. 15, Nr. 3, S. 405–409, Sep. 1960, doi: 10.1111/j.1476-5381.1960.tb01263.x.

[10] „Benzodiazepine, Hypnotika, Hypnotica, Sedativa, Sedativum, Hypnoticum, Chemie“. Zugegriffen: 31. Oktober 2023. [Online]. Verfügbar unter: http://www.welt-der-wappen.de/Apotheke/Hypnotica/hist.htm

[11] „BIOCHEMICAL TREATMENT: MEDICINES FOR THE NEXT CENTURY“. Zugegriffen: 26. Oktober 2023. [Online]. Verfügbar unter: http://superiorsites3.com/NNS91BiochemTreatment.htm

[12] R. Jarisch, Histaminintoleranz - Histamin und Seekrankheit. Georg Thieme Verlag, 2013.

[13] „Histaminrezeptoren“. Zugegriffen: 13. Oktober 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/histaminrezeptoren/32036

[14] W. F. Ganong, Lehrbuch der medizinischen Physiologie : die Physiologie des Menschen für Studierende der Medizin und Ärzte, 4., Überarb. Aufl. Berlin [u.a.]: Springer, 1979. [Online]. Verfügbar unter: https://ubdata.univie.ac.at/AC00290534

[15] „Histaminintoleranz - Diagnose und Behandlung“, Gesundheitsportal. Zugegriffen: 13. Oktober 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.gesundheit.gv.at/krankheiten/stoffwechsel/nahrungsmittelunvertraeglichkeit/histaminintoleranz.html

[16] „Ursachen von Nesselsucht“. Zugegriffen: 9. November 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.nesselsuchtinfo.de/ursachen/mastzellen-histamin

[17] D. T. Weigl, „DoktorWeigl erklärt Histamin & Histaminintoleranz.“, DoktorWeigl. Zugegriffen: 10. November 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.doktorweigl.de/krankheiten/histamin-histaminintoleranz-ursachen-symptome-therapie-586/

[18] E. Beubler, Hrsg., „Histamin, Serotonin und Eicosanoide“, in Kompendium der Pharmakologie: Gebräuchliche Arzneimittel in der Praxis, Vienna: Springer Vienna, 2007, S. 41–48. doi: 10.1007/978-3-211-72333-3_9. 

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