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text: Ein Antigen (von engl. antibody-generating ‚Antikörper-erzeugend‘) ist eine molekulare Struktur, an die sich Antikörper im Rahmen einer erworbenen Immunantwort binden können. Nach der Bindung von Antikörpern an ihr jeweiliges Antigen erfolgt die erworbene Immunantwort, um gegen einen Krankheitserreger vorzugehen. Es kann sich bei den Antigenen zum Beispiel um Proteine, Lipide oder Kohlenhydrate handeln, nicht jedoch um Monosaccharide, Disaccharide, Aminosäuren oder einzelne Fettsäuren, weil derartige kleine Moleküle in der Regel keine Bindung zum Antikörper etablieren können (siehe Haptene). Ursprünglich wurde der Begriff nur auf Substanzen angewendet, die nach Injektion in einen fremden Organismus zur Antikörperbildung führten. Heute umfasst die Definition Moleküle, die spezifisch von Antigenrezeptoren von B- und T-Zellen gebunden werden. Außer Antikörpern können sich auch Lymphozyten über B-Zell-Rezeptoren oder T-Zell-Rezeptoren an Antigene binden, wodurch die Bildung von Antikörpern verstärkt wird oder Zytotoxische T-Zellen gebildet werden. Eigenschaften Die spezifische Bindung von Antikörpern und Antigenrezeptoren an Antigene ist ein wesentlicher Teil der adaptiven Immunität (auch erworbene Immunität) gegen Pathogene (Krankheitserreger). Dieser Teil des Immunsystems wird als adaptiv bezeichnet, weil die Antigen-bindenden Proteine des Immunsystems für eine bessere Bindung an das Antigen angepasst werden. Als erworben wird dieser Teil bezeichnet, weil erst nach einem ersten Kontakt eine adaptive Immunantwort entsteht – im Gegensatz zur angeborenen Immunantwort. Die Stelle auf der Oberfläche eines Antigens, die von einem Antikörper erkannt wird, wird als Epitop bezeichnet. Ein Antigen kann mehrere Epitope besitzen. An dieses Epitop bindet ein Antikörper mit dem sogenannten Paratop, der gegenüberliegenden passgenauen Stelle auf der Oberfläche des Antikörpers. Die Bindung eines Antikörpers an sein Antigen wird auch als Antigen-Antikörper-Reaktion bezeichnet. Ein Antikörper bindet nur an ein bestimmtes Epitop, je nach Aufbau des Paratops. Immunogenität Antigene können eine Immunantwort auslösen und damit immunogen wirken – oder auch tolerogen (toleranzbildend) wirken und in Folge keine Immunantwort auslösen. Beispielsweise müssen Krankheitserreger vom Immunsystem erkannt und eliminiert werden, nicht aber harmlose (z. B. Nahrungsmittel) oder körpereigene Moleküle. Antigene, die von Antikörpern oder B-Zell-Rezeptoren gebunden werden, sind meistens Proteine, können aber auch Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsäuren oder andere Stoffe sein. Dagegen werden von T-Zell-Rezeptoren meistens Proteinfragmente (Peptide) gebunden. Epitopwiederholungen Normalerweise kommt ein Epitop nur einmal auf einem Antigen vor. Diese Epitope werden als monovalent (einwertig) bezeichnet. Bei Polymeren wie Nukleinsäuren und Polysacchariden sowie bei räumlich gruppierten gleichen Antigenen (wie beispielsweise gleiche Membranproteine auf einer Zelloberfläche) kommen gleiche Epitope auch mehrfach nah beieinander vor. In diesem Fall werden sie als polyvalent (mehrwertig) bezeichnet, was sich in einer Erhöhung der Avidität, einer Gruppierung von B-Zell-Rezeptoren zu Clustern und somit in einer Aktivierung von B-Zellen äußert. Niedermolekulare Verbindungen Nicht jedes Antigen ist auch immunogen; beispielsweise wirken zu kleine Moleküle (darunter die Haptene) nicht immunogen. Bestimmte niedermolekulare Stoffe, die alleine keine Antikörperreaktion hervorrufen können, sondern erst durch die Bindung an ein Trägerprotein eine Immunreaktion auslösen können, heißen Haptene. Diese Haptene waren bei der Erforschung der Bindung durch Antikörper an ein Antigen wichtig, indem sie als chemisch definierte und veränderbare Versuchsobjekte dienten. Dementsprechend wird eine (meist höhermolekulare) Substanz, die diese Reaktion alleine ermöglicht, als Vollantigen bezeichnet, ein Hapten als Halbantigen. Kleine Moleküle wie Monosaccharide, Amino- oder Fettsäuren können keine adaptive Immunreaktion bewirken. Spezifität Damit ein Antigen immunogen ist, muss es zunächst von B- oder T-Zellen erkannt werden. Jede dieser Zellen bindet spezifisch nur ein Antigen mit ihrem jeweiligen Rezeptor nach der Klon-Selektionstheorie. Gelegentlich kommt es zu einer Bindung von Molekülen, die strukturell sehr ähnlich sind (Kreuzreaktivität). Antigene können entweder von B-Zell-Rezeptoren, T-Zell-Rezeptoren oder (von B-Zellen produzierten) Antikörpern erkannt bzw. gebunden werden. Für die Einleitung einer Immunantwort muss generell zusätzlich zum präsentierten Antigen zweiter Mechanismus aktiviert werden (ein Kostimulator auf der präsentierenden Zelle bindet an sein Gegenstück auf der Immunzelle). Bei Impfstoffen wird dieses zweite Aktivierungssignal teilweise durch Zugabe von Adjuvanzien erreicht. Eine Ausnahme bilden die Superantigene, welche zur Aktivierung der adaptiven Immunantwort kein zweites Aktivierungssignal benötigen. Bindungsstärke Antigene erzeugen je nach Stärke der Bindung an Teile des Immunsystems unterschiedlich starke Immunreaktionen. Die Bindung von Antigenen ist reversibel und ohne kovalente Bindung. Sie erfolgt über elektrostatische Wechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen, Van-der-Waals-Kräfte und hydrophobe Wechselwirkungen. Die Stärke der Bindung wird als Affinität bezeichnet, und typische Werte für Antikörperbindungen liegen zwischen 10−7 bis 10−11 M. In Blut und Lymphe kommen Millionen verschiedene Antikörper mit unterschiedlichen Affinitäten und unterschiedlichen Epitopen vor, aber jeder Antikörper bindet nur ein Epitop. Die Epitope, die eine stärkere Immunantwort erzeugen, werden als immundominant bezeichnet. Oftmals kommt es vor, dass sich Antigene von Krankheitserregern verändern, die zuvor gut vom Immunsystem erkannt wurden. Da durch eine starke adaptive Immunantwort gleichzeitig auch ein starker negativer Selektionsdruck auf die Epitope ausgeübt wird, kommt es häufiger im Zuge einer Immunevasion zu solchen Veränderungen, die sich in der Ausbildung von Fluchtmutationen von Krankheitserregern äußern, wodurch die Antigene verändert sind und schlechter oder gar nicht mehr vom Immunsystem erkannt werden. Gegenseitige Hemmung Wenn mehrere Epitope nahe beieinander liegen, kann die Bindung eines Antikörpers, B- oder T-Zell-Rezeptors an das erste Epitop räumlich die Bindung eines zweiten Antikörpers, B- oder T-Zell-Rezeptors an ein in direkter Nachbarschaft liegendes zweites Epitop behindern (sterische Hemmung). In seltenen Fällen kann die Bindung eines Antikörpers, B- oder T-Zell-Rezeptors eine Konformationsänderung im Antigen hervorrufen, wodurch ein anderes Epitop mit verändert wird und nicht mehr erkannt wird (allosterische Hemmung). Selbst- und Fremderkennung Körpereigene Antigene (Autoantigene) sind prinzipiell tolerogen, neu auftretende Antigene (darunter Neoantigene von Tumoren) sind potentiell gefährlich. Auch die Strukturen auf den Zellen eines fremden Menschen werden als körperfremd erkannt, denn die Kombination der Proteine auf den Zelloberflächen (Zellmembran) ist bei jedem Menschen anders. Daher wirken sich diese menschlichen Antigene bei der Übertragung von organischem Material von einem Menschen auf einen anderen nachteilig aus, z. B. bei der Bluttransfusion oder Organtransplantation. Hier muss auf Blutgruppen- bzw. Gewebeverträglichkeit geachtet werden. Die Übertragung falscher Blutgruppen führt zur Verklumpung des Blutes, bei Transplantationen kann es zur Abstoßungsreaktion gegen das übertragene Organ oder zur Schädigung des Empfängers durch das transplantierte Organ kommen (Graft-versus-Host Disease). Damit körpereigene oder harmlose Stoffe nicht als Antigene erkannt werden, wird eine Immuntoleranz ausgebildet. Dennoch kommt es gelegentlich zu Fehlreaktionen, wie Autoimmunerkrankungen (z. B. durch Autoantikörper), Immunpathogenesen oder Allergien. Antigene, die Allergien auslösen können, werden Allergene genannt. Auch körpereigene Strukturen können als Antigene wirken, wenn sie fälschlicherweise als fremd angesehen werden. Antigene werden unter anderem zur Entwicklung von Impfstoffen gegen Pathogene oder Tumoren (Tumorantigene und Tumor-assoziierte Antigene) eingesetzt oder werden vor einer Bluttransfusion oder Organtransplantation untersucht, um eine Immunreaktion gegen fremde Blutgruppen bzw. eine Abstoßungsreaktion zu vermeiden. Antigenpräsentation Für die Darbietung der Antigene sorgt die Antigenpräsentation. Die Optimierung der Bindung durch B- oder T-Zellen erfolgt durch zwei Mechanismen: die V(D)J-Gen-Umlagerung und die somatische Hypermutation (nur bei B-Zellen). Die entsprechenden Rezeptoren der Lymphozyten werden je nach Art der Lymphozyten als B-Zell-Rezeptoren oder T-Zell-Rezeptoren bezeichnet. Die Optimierung auf ein bestimmtes Epitop hat einen prägenden Einfluss auf die Immunantwort gegen dieses Epitop, der sich in einer schwächeren Immunantwort gegen mutierte Epitope bei einem erneuten Kontakt äußert, z. B. mit Virusvarianten (Antigenerbsünde). Während B-Zellen Antigene in voller Länge erkennen können (native Antigene), müssen Antigene für T-Zellen erst durch proteinabbauende Enzyme in Peptide zerlegt und an einem Präsentationsmolekül (MHC-I oder MHC-II) auf der Zelloberfläche präsentiert werden. B-Zell-Antigene Antigene, die von B-Zell-Rezeptoren oder Antikörpern erkannt werden, befinden sich oftmals auf den Oberflächen von eingedrungenen Fremdkörpern (z. B. auf Pollenkörnern, Bakterienoberflächen und im Kot von Hausstaubmilben) oder Zellen und weisen dort eine dreidimensionale Struktur auf, die spezifisch von bestimmten B-Zellen oder Antikörpern erkannt werden kann. Antigene auf Zelloberflächen werden als Oberflächenantigene bezeichnet. B-Lymphozyten (B-Zellen), die sich mit ihrem B-Zell-Rezeptor (der membranständige Vorläufer des Antikörpers) an ein Antigen gebunden haben, werden je nach Antigen entweder direkt (TI-antigen) oder mit Hilfe einer T-Helferzelle aktiviert. T-Helferzellen, die sich an einen Antigen-MHC-Komplex gebunden haben und das Antigen als fremd erkannt haben, scheiden Cytokine aus, die B-Zellen zur Antikörperproduktion anregen. Je nachdem, welche Cytokine in der Umgebung ausgeschüttet werden, findet ein Klassenwechsel in eine der Antikörper-Klassen (IgG, IgE, IgA) statt. Antikörper werden von den Plasma-Zellen (aktivierte B-Zellen) sezerniert, binden spezifisch an das Antigen, markieren damit den Eindringling (Opsonisierung) und führen so zur Phagocytose der Fremdkörper. Diese Aufgabe übernehmen beispielsweise Makrophagen, die sich mit ihren Fc-Rezeptoren an die konstante Region der Antikörper binden. Durch die Erkennung körperfremder Antigene können gezielt Eindringlinge wie Bakterien oder Viren bekämpft werden, ohne körpereigene Zellen zu schädigen. Bei den meisten B-Zell-Antigenen ist eine parallele Präsentation von T-Zell-Antigenen auf MHC-II gegenüber T-Helferzellen für eine humorale Immunantwort notwendig (Thymus-abhängige Antigene). Einige wenige B-Zell-Antigene können Antikörper auch ohne eine Aktivierung von T-Helferzellen hervorrufen (T-unabhängige Antigene, engl. TI-Antigens). T-Zell-Antigene Antigenpräsentierende Zellen für MHC-I sind alle kernhaltigen Zellen, während die für MHC-II vorwiegend Dendritische Zellen sind. Professionelle Antigen-präsentierende Zellen (prAPC) sind spezialisierte Zellen des Immunsystems, die den T-Zellen Antigene präsentieren. Zu den prAPCs gehören Dendritische Zellen, Makrophagen und B-Zellen. Sie nehmen Substanzen über verschiedene Mechanismen wie beispielsweise durch Endozytose auf, verarbeiten sie und koppeln sie an MHC-Moleküle. Diese werden dann auf der Zellmembran präsentiert. Eine T-Zelle mit einem passenden T-Zell-Rezeptor (TCR) kann das Antigen dann als fremd erkennen und wird aktiviert, wenn auch weitere kostimulatorische Signale vorliegen. T-Lymphozyten (T-Zellen) erkennen Antigene nur, wenn diese auf den Oberflächen von anderen Zellen an MHC präsentiert werden. Zytotoxische T-Zellen können an Antigene binden, die von MHC-I präsentiert werden und durchschnittlich aus 8–10 Aminosäuren bestehen. Die präsentierende Zelle wird im Anschluss durch Perforine und Granzym B zerstört. Eine Untergruppe der MHC-I (CD1) präsentiert nicht Peptide, sondern Lipide als Antigene. Ein MHC-I-ähnlicher Rezeptor (MR-1) präsentiert Metaboliten von bakteriellen Vitaminsynthesen, darunter Stoffwechselprodukte aus der bakteriellen Herstellung von Riboflavin. Antigene, die dagegen von Rezeptoren der T-Helferzellen erkannt werden, sind Peptidsequenzen aus circa 12–24 Aminosäuren, die von antigenpräsentierenden Zellen (APC) aufgenommen und auf MHC-II an der Zelloberfläche präsentiert werden. Durch die Präsentation auf MHC-II wird über die Aktivierung von T-Helferzellen anschließend die Bildung von Antikörpern durch B-Zellen verstärkt. Verwendung Antigene werden routinemäßig bei der Diagnostik von Infektionskrankheiten, Allergien und Autoimmunerkrankungen untersucht. Die quantitative Bestimmung eines nativen Antigens erfolgt meistens per ELISA. Als qualitative Nachweise werden auch Schnelltests verwendet. Eine Bestimmung von immunogenen und tolerogenen Epitopen (kurze Peptide) wird dagegen meistens im Rahmen einer Epitopkartierung per EliSPOT, per release assay oder Tetramerfärbung durchgeführt. Geschichte Die Bezeichnung „Antigen“ wurde in Anlehnung an den von Paul Ehrlich geprägten Begriff Antikörper erstmals ab 1899 von László Detre verwendet. Im Jahr 1903 veröffentlichte er gemeinsam mit Elie Metchnikoff eine Schrift in französischer Sprache, in der Antigene als substances immunogènes ou antigènes (deutsch ‚immunogene oder antigene Substanzen’) definiert wurden. Für ihre Entdeckungen „zur Spezifität der zellulären Immunantwort“ (MHC-Restriktion) erhielten Peter C. Doherty und Rolf Zinkernagel 1996 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Literatur C. Janeway et al: Immunobiology. 6. Auflage. ISBN 0-8153-4101-6. Die 5. englische Ausgabe ist online auf den Seiten des NCBI-Bookshelf frei verfügbar, (online). Weblinks Einzelnachweise Immunologie


text: Ein Allergen ist eine Substanz, die über Vermittlung des Immunsystems Überempfindlichkeitsreaktionen (allergische Reaktionen) auslösen kann. Die verschiedenen Überempfindlichkeitsreaktionen (Allergien, Pseudoallergien und Intoleranzen) sind im Artikel Allergie beschrieben. Dieser Artikel beschreibt die Stoffe. Ein Allergen ist ein Antigen. Allergene haben keine chemischen Gemeinsamkeiten. Deswegen ist es nicht möglich, eine Chemikalie zu entwickeln, die Allergene zerstört. Die meisten Allergene sind Eiweiße oder Eiweißverbindungen. Das Immunsystem allergischer Patienten reagiert mit der Bildung von IgE-Antikörpern auf den Kontakt mit Allergenen. „Pseudoallergene“ sind demgegenüber Stoffe, bei denen das Immunsystem nicht beteiligt ist, wohl aber Mediatoren, wie z. B. die Histamine. Allergene können nach verschiedenen Gesichtspunkten eingeteilt werden: nach der Art des Kontakts mit den Allergenen (z. B. Inhalationsallergene, Nahrungsmittelallergene) nach der Allergenquelle (z. B. Allergene aus Tierepithelien, Pollenallergene, Bienengiftallergene, Schimmelpilzallergene) nach dem Pathomechanismus, durch den die allergische Reaktion ausgelöst wird (z. B. IgE-reaktive Allergene) nach der Frequenz ihrer Erkennung durch IgE-Antikörper (Haupt- und Nebenallergene) nach ihrer Aminosäure-Sequenz in bestimmte Allergengruppen (z. B. Gruppe-5-Graspollenallergene) oder in bestimmte Proteinfamilien (z. B. Lipocaline, Profiline). Anhand dieser Einteilung sind mögliche Kreuzallergien ablesbar. IgE-reaktive Allergene IgE-reaktive Allergene sind jene Antigene, gegen die sich die fehlgeleitete Immunantwort bei Typ-I-Allergien richtet. Diese Allergene kommen ubiquitär (überall) vor und jeder Mensch kommt auch mit ihnen in Kontakt, und zwar durch Inhalation, Nahrungsaufnahme oder Berührung. Bei gesunden Personen kommt es entweder zu keiner Immunantwort gegen Allergene oder zu einer milden Immunantwort mit der Bildung von Allergen-spezifischen IgG1- und IgG4-Antikörpern. Im Gegensatz dazu kommt es bei Allergikern zu einer Bildung von Allergen-spezifischen IgE-Antikörpern. Diese veränderte Immunantwort wird – vereinfacht dargestellt – einem verschobenen T-Helferzellen Typ 1 – Typ 2 (Th1-Th2)-Gleichgewicht zugeschrieben, mit einer Th2-dominierten Immunantwort bei Allergikern und einer Th1-dominierten Immunantwort bei gesunden Personen. Allen IgE-reaktiven Allergenen ist gemeinsam, dass sie sehr gut wasserlösliche und eher sehr stabile Proteine oder Glycoproteine sind. Es handelt sich meist um kleine Proteine in der Größe von 5 bis 80 kDa. Sonst sind Allergene von ihrer Struktur, Aminosäure-Sequenz oder biologischen Funktion her, sehr unterschiedlich. Die Frage, „was ein Allergen zu einem Allergen macht“, konnte noch nicht befriedigend geklärt werden. Verschiedene Faktoren, wie z. B. die Art der Allergenaufnahme (z. B. durch Inhalation), die Partikelgröße, die enzymatische Aktivität einiger Allergene und die Tatsache, dass Allergene in ausgesprochen kleinen Mengen aufgenommen werden (nanogramm-Mengen reichen), scheinen einen Einfluss auf die Allergenizität zu haben. Alle Allergene haben gemeinsam, dass sie von dendritischen Zellen aufgenommen werden müssen und eine Differenzierung der dendritischen Zelle in eine Th2-induzierende aktivierte dendritische Zelle induzieren. IgE-reaktive Allergene kommen in einer Vielzahl von Allergenquellen vor. Eine Allergenquelle kann mehrere verschiedene Allergene freisetzen. So sind für die Hausstaubmilbe Dermatophagoides pteronyssinus mehr als 20 verschiedene Allergene bekannt. Allergiker können gegen nur ein Allergen oder auch gegen mehrere Allergene einer Allergenquelle sensibilisiert sein, also IgE-Antikörper bilden. Unter „Hauptallergenen“ versteht man jene Allergene einer Allergenquelle, gegen die mehr als 50 % der Patienten mit der betreffenden Allergie, IgE-Antikörper bilden. Alle anderen sind „Nebenallergene“. Kontaktallergene Kontaktallergene sind Auslöser von Typ-IV-Allergien. Das typische Krankheitsbild ist das allergische Kontaktekzem, das sich genau an den Körperstellen zeigt, die mit dem betreffenden Allergen in Kontakt kommen. Meist sind das die Hände, das Gesicht, die Unterschenkel oder der Nacken. Zu den häufigsten Kontaktallergenen gehören Nickel, Thiomersal, Parfum, Cobalt, Formaldehyd, Perubalsam, Kolophonium, Isothiazolinone, Chrom, Thiuramix. Besonders im beruflichen Umfeld spielen Kontaktallergene eine große Rolle. Berufsgruppen, die häufig betroffen sind, sind Köche, Friseure, Bäcker, Reinigungskräfte, Personal in der Möbelherstellung, in Fleisch und Fisch verarbeitenden Betrieben und in Gärtnereien. Die EU-Richtlinie 94/27/EG („Nickel Directive“) legt fest, dass Nickel nicht in Schmuck und anderen mit der Haut in Berührung kommenden Produkten enthalten sein darf. Beispiele für Kontaktallergene: tierischen Ursprungs: Seide, Wolle, Wollwachs, Milben pflanzlichen Ursprungs: Wiesenpflanzen und Primeln chemische Kontaktallergene: Teer, Nickel und Chrom Inhalationsallergene oder Aeroallergene Inhalationsallergene oder Aeroallergene werden über die Atmung aufgenommen. Ein typisches Beispiel sind Birkenpollenallergene. Beispiele für Inhalationsallergene: tierischen Ursprungs: aus Tierepithelien freigesetzte Schwebstoffe, Hausstaubmilben pflanzlichen Ursprungs: Gräserpollen, Pilzsporen, Mehl, Holzmehl und Holzstaub chemischen Ursprungs: Dämpfe von Additiven in Kraft-, Kunst- und Beschichtungsstoffen Nahrungsmittelallergene Nahrungsmittel- und Arzneimittel-Allergene werden durch den Mund in den Körper aufgenommen. Beispiele für Nahrungsmittel- und Arzneimittel-Allergene: tierischer Herkunft: Milcheiweiß, Eier, Krebse, Fisch und Fleisch, Milbenkäse pflanzlicher Herkunft: Erdbeeren, Äpfel, Nüsse, Bohnen Arzneimittel: Schmerzmittel und Penicillin Es ist sehr schwierig und bisher kaum zufriedenstellend gelungen, die Allergie-auslösende Aktivität verschiedener Allergene miteinander zu vergleichen. Methoden zur Allergen-Bewertung wurden in den USA und in Australien entwickelt: Die FDA verwendet für Lebensmittelallergene die Bewertung nach LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level). Daneben bestehen Schwellenwerte für einige Allergene in ppm (mg Protein pro kg Lebensmittel) gemäß VITAL-Konzept (Voluntary Incidental Trace Allergen Labelling, Australien). Entsprechend Lebensmittel-Kennzeichnungsverordnung muss die Verwendung bestimmter (häufiger) Allergengruppen als Zutaten in Lebensmitteln deklariert werden. Obige Tabellen enthüllen zum einen Widersprüche in der Bewertung des allergenen Potentials verschiedener Lebensmittel, was die Problematik dieser Quantifizierungen belegt. Zum anderen liefern sie aber doch eine Basis, verschiedene Lebensmittel bezüglich ihrer Allergenität miteinander zu vergleichen und eine grobe Rangfolge abschätzen zu können. Laut einer Studie werden Nahrungsmittelallergene, wie beispielsweise Milchbestandteile, Haselnüsse, Meeresfrüchte, Ovalbumin oder Fischallergene, in vitro durch Simulierung der sauren Magenverdauung mit Pepsin innerhalb von wenigen Minuten komplett verdaut, bei pH-Wert-Anhebung allerdings nicht. Daraus folgerten die Forscherinnen, dass Nahrungsmittelallergieproblem mit einem erhöhten pH-Milieu des Magens in Zusammenhang stehen könnten. Säuglinge hätten erst am Ende des zweiten Lebensjahres Magensäurewerte wie Erwachsene. Auch Personen mit verminderter Magensäuresekretion oder nach Einnahme von Antazida, Sucralfat, H2-Rezeptor-Blockern oder Protonenpumpeninhibitoren haben erhöhte pH-Werte im Magen. Diagnostik Für die Allergiediagnostik in Lebensmitteln kann der ELISA zur direkten, quantitativen Bestimmung des Allergens sowie die PCR zum indirekten Nachweis der DNA des Allergens angewandt werden. In stark prozessierten Lebensmitteln wird häufig auf die PCR zurückgegriffen, da DNA deutlich hitzestabiler ist. In sauren Lebensmitteln, in denen die DNA hydrolysieren kann oder wenn keine Auswirkungen auf Proteine zu erwarten sind, ist der ELISA-Test die Methode der Wahl. Dies gilt insbesondere für den Nachweis von Milch oder Ei, die natürlicherweise wenig DNA und viel Protein enthalten. Injektionsallergene Injektionsallergene gelangen durch Injektionen in den Körper. Dazu gehören auch die Insektengiftallergien, bei denen das Allergen durch Insektenstiche übertragen wird. Beispiele für Injektionsallergene: tierischer Herkunft: Bienengift, Wespengift, Quallengift pilzlicher Herkunft: Medikamente wie die Penicilline (aus Pilzkulturen) chemischer Herkunft: jodhaltige Kontrastmittel, Novocain und ähnliche Narkosemittel, Konservierungsmittel wie Parabene Leitallergene Leitallergene geben wichtige Hinweise darauf, inwieweit andere Stoffe zu einer allergischen Reaktion führen können. So reagieren Birkenallergiker in 50 % der Fälle im Rahmen einer Kreuzallergie auch auf bestimmte Nahrungsmittel wie Äpfel und Birnen. Deklarationspflichtige Allergene Pseudoallergene Häufige luftübertragene, nichtallergische Reizstoffe (Pseudoallergene) sind: Feinstaub Aerosole aus Klebstoffen, Putzmitteln, Sprays (z. B. Insektenspray) Parfüm Tabakrauch, Kerzen und Räucherkerzen Umweltschadstoffe wie Kohlenstoffmonoxid und Ozon Andere Auslöser allergieähnlicher Beschwerden: Kontrastmittel Medikamente (z. B. Acetylsalicylsäure) Milchzucker (Laktose) Nahrungs- und Genussmittel mit hohem Histamingehalt Narkosemittel Allergenfreie Stoffe Garantiert keine Allergien lösen aus: sauberes Wasser kleinkettige Zucker Aminosäurelösungen Fette Luft im Gebirge über ca. 2000 m Meereshöhe (pollenfrei) nicht iodiertes Speisesalz (es ist umstritten, ob Iodunverträglichkeit eine Allergie darstellt) Mineralsalze gereinigte Vitamine Bei Arbeitern, die mit Vitamin B1 Umgang haben, sind Allergien beschrieben. Auf die Anwendung von Vitamin B12 sind bei Patienten Soforttyp-Allergien und Allergien vom verzögerten Typ beschrieben. Auch Vitamin E, INCI Tocopherol, kann in kosmetischen Produkten (hier als Antioxidans eingesetzt) Allergien auslösen. Allerdings sind diese Allergien nicht häufig. Siehe auch Ekzem Epikutantest Hapten Hyposensibilisierung Immuntoleranz Einzelnachweise Weblinks Europaweites Allergiewörterbuch für Reisen (Europäische Verbraucherzentrale, Kiel) Allergieportal des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz mit Informationen zu den wichtigsten Allergenen der verschiedenen Lebensbereiche Allergome - Datenbank allergener Proteine (engl.)


text: Augusta Ada King-Noel, Countess of Lovelace, allgemein als Ada Lovelace bzw. Lady Lovelace bekannt (geborene Hon. Augusta Ada Byron; * 10. Dezember 1815 in London; † 27. November 1852 ebenda), war eine britische Mathematikerin und Gesellschaftsdame. Sie war die Tochter des Dichters Lord Byron. Sie gilt als erste Person, die Computerprogramme erstellte. Lovelace arbeitete mit Charles Babbage an der von ihm entwickelten Analytical Engine. Diese wurde zwar niemals fertiggestellt, aber Ada Lovelace erkannte das große Potential dahinter, über die Verwendung als Maschine zur Berechnung mathematischer Tafeln hinaus, die ihr Erfinder Charles Babbage zunächst im Auge hatte. Das manifestierte sich 1843 in selbst hinzugefügten Notizen zu ihrer Übersetzung eines Artikels von Luigi Federico Menabrea über die Analytical Engine, die dreimal so lang waren wie der ursprüngliche Text. Die Erkenntnis, dass die Maschine mehr als nur Zahlen verarbeiten könnte, war bahnbrechend, wurde jedoch zu ihrer Lebzeit nicht erkannt. Sie legte in ihren Aufzeichnungen und in der Veröffentlichung auch ein konkretes Programm für die Maschine am Beispiel der Berechnung von Bernoulli-Zahlen vor. Daher gilt sie manchen Historikern als erste Programmiererin der Welt. Das wurde vor allem von Doron Swade, der sich intensiv mit Charles Babbages Biographie befasst, mit dem Argument kritisiert, konkrete Programmbeispiele hätten sich auch mehrere Jahre zuvor in Babbages Aufzeichnungen befunden. Das ändere nach Swade aber nichts an ihrer eigentlichen Bedeutung, visionär die weit über konkrete Rechnungen hinausgehende Bedeutung des Computers erkannt zu haben. Die Programmiersprache Ada, die Lovelace Medal, der Ada Lovelace Award sowie die Coins ADA der Kryptowährung des Cardano-Netzwerks wurden nach ihr benannt. Leben Ada Lovelace wurde am 10. Dezember 1815 als Augusta Ada Byron geboren. Ihre Eltern stammten beide aus adeligen Familien. Adas Mutter, Anne Isabella Noel-Byron, 11. Baroness Wentworth, war eine religiöse und gebildete Frau. Ihr Vater, George Gordon Byron, 6. Baron Byron, bekannt als Lord Byron, war einer der bedeutendsten romantischen Dichter Englands. Er war für seine ausschweifende Lebensweise bekannt, in der er große Spielschulden anhäufte und viele Affären hatte. Ada war das einzige ehelich geborene Kind ihres Vaters, seine beiden anderen Kinder hatten andere Mütter. Ada Byrons Mutter zog aufgrund andauernder Auseinandersetzungen mit Lord Byron am 16. Januar 1816 gemeinsam mit der einen Monat alten Ada zu ihren Eltern nach Kirkby Mallory. Am 21. April 1816 unterzeichnete Lord Byron eine Trennungsurkunde und verließ England wenige Tage danach. Bis auf ein anlässlich dieses Abschieds geschriebenes Gedicht hatte Ada keine Beziehung zu ihrem Vater, sie traf nie mit ihm zusammen. Als Ada acht Jahre alt war, starb er. Zu Adas Lebzeiten war es Frauen in England noch nicht gestattet zu studieren. Stattdessen war es üblich, dass Mädchen aus wohlhabenden Familien Privatunterricht zuhause erhielten. Adas Mutter sorgte für eine sehr gute und breite Ausbildung ihrer Tochter. Den gesellschaftlichen Erwartungen entsprechend, erhielt Ada Unterricht in Musik und Französisch. Da Adas Mutter sehr an Mathematik, Geometrie und Astronomie interessiert war und in ihrer Jugend selbst in diesen Fächern unterrichtet worden war, ermöglichte sie Ada auch eine naturwissenschaftliche Ausbildung. Zu ihren Tutoren gehörte Augustus De Morgan, Mathematikprofessor am University College London, der in seiner Forschung grundlegende Beiträge zur Entwicklung der mathematischen Logik lieferte. Diese Inhalte sollten später für ihr Verständnis der Analytical Engine sehr wichtig werden. Ada Byron war als Kind und Jugendliche oft krank und wird von Zeitzeugen als leidenschaftlich wie auch als ausgesprochen naturwissenschaftlich interessiert beschrieben. Als Tochter von Lord Byron waren ihr überall neugierige Blicke sicher. So auch als das scheue Kind mit zehn Jahren seine erste Bildungsreise nach Europa machte. Ada liebte Maschinen und verbrachte viele Stunden damit, neue Erfindungen und technische Diagramme zu studieren. Mit 13 Jahren erfand sie zum Spaß eine dampfgetriebene Flugmaschine und die „Wissenschaft“ der Flugologie. Sie zeigte auch in der Öffentlichkeit ein reges Interesse an verschiedenen mathematischen, mechanischen und naturwissenschaftlichen Fragestellungen und verstieß damit gegen die gesellschaftlichen Konventionen ihrer Zeit. Im Verlauf ihrer mathematischen Studien lernte Ada Lovelace die Mathematikerin Mary Somerville sowie den 42 Jahre alten Charles Babbage kennen, dessen Salon sie im Alter von 17 Jahren besuchte. Sie begann mit ihm eine langjährige wissenschaftliche Korrespondenz und wurde seine Mitarbeiterin. Nach ihrer Europareise war Ada Byron erkrankt, möglicherweise an Masern. Anschließend kam es zu Lähmungserscheinungen, insbesondere der Beine. Erst mit 17 Jahren war sie wieder fähig, mit einem Stock zu gehen. In dieser Zeit führte sie auch ein Heft mit mathematischen Rätseln, Formeln, Denkspielen und naturwissenschaftlichen Betrachtungen. Im Jahr 1833 wurde sie dem König des Vereinigten Königreiches (Wilhelm IV.) vorgestellt. Daraufhin ergingen an sie Einladungen an den Hof und für weitere Gesellschaftsereignisse. Am 8. Juli 1835 heiratete Ada im Alter von 19 Jahren William King, 8. Baron King, den sie kaum einen Monat zuvor kennengelernt hatte, und erhielt dadurch den Höflichkeitstitel Baroness King. Auch er verfügte über eine mathematische Bildung und ließ sich, da Frauen zu dieser Zeit der Zutritt zu Bibliotheken und Universitäten untersagt war, ihr zuliebe in die Royal Society aufnehmen, wo er für sie Artikel abschrieb. Das Ehepaar hatte ein Haus in London und zusätzlich ein großes Anwesen im Süden von England und ein weiteres in Schottland. In den folgenden vier Jahren bekamen die beiden zusammen drei Kinder: Byron King-Noel, Viscount Ockham, 12. Baron Wentworth (1836–1862); Anne Isabella King-Noel, 15. Baroness Wentworth (1837–1917), ⚭ Wilfrid Scawen Blunt; Ralph Gordon King-Milbanke, 2. Earl of Lovelace, 13. Baron Wentworth (1839–1906). Im Jahr 1838 wurde ihr Ehemann zum Earl of Lovelace erhoben, wodurch Ada den Höflichkeitstitel Countess of Lovelace erhielt. Nach dem Tod von Ada Kings Mutter, 1860, änderte ihr Gatte als deren Generalerbe den Familiennamen von „King“ zu „King-Noel“. Ada Lovelaces Rolle als Ehefrau und Mutter machte für sie das wissenschaftliche Arbeiten immer schwieriger. In ihrer Korrespondenz mit Mary Somerville schrieb sie, dass sie eine unglückliche Ehe führe, weil ihr neben Schwangerschaften und Kinderbetreuung so wenig Zeit für ihr Studium der Mathematik und ihre zweite Leidenschaft, die Musik, bleibe; sie war eine „passionierte Harfenspielerin“ und spielte zudem Geige und sang. Um sich abzulenken, stürzte sie sich ins Gesellschaftsleben und hatte mehrere Liebesaffären. Mit großer Begeisterung wettete sie, nachdem sie in Doncaster zum ersten Mal Pferderennen besucht hatte, auf Pferde. Nachdem Ada Lovelace 1843 erkrankte, eine Magersucht entwickelte, Opium und Brandy zu sich nahm und zunehmend depressive Phasen zeigte, wuchsen ihre Kinder bei ihrer Großmutter auf. Die letzten Jahre ihres Lebens soll Lovelace mit der Entwicklung eines mathematisch ausgefeilten „sicheren“ Wettsystems verbracht haben. Sie starb im Alter von 36 Jahren an einem 1851 diagnostizierten Zervixkarzinom. Ihrem Wunsch entsprechend, wurde sie neben ihrem Vater in der St.-Maria-Magdalena-Kirche in Hucknall, Nottinghamshire, beigesetzt. Eine Gedenktafel in Latein erinnert bis heute daran. Werk Lovelace war ihr ganzes Leben lang interessiert an wissenschaftlichen Entwicklungen, inklusive Fragen nach der Möglichkeit zu fliegen oder die Arbeit des Gehirns mathematisch zu beschreiben. Nach ihrem ersten Treffen mit Babbage im Jahre 1833 war sie schnell fasziniert von dessen Arbeit an der „analytischen Maschine“. Sie nutzte ihre Bekanntschaft mit Mary Somerville, um so oft wie möglich an dem Rechenautomaten arbeiten zu können. Sie verglich die „analytische Maschine“ mit dem zu dieser Zeit hochmodernen dampfbetriebenen Jacquard-Webstuhl. Diese neuartigen Webstühle konnten per Lochkartenprogrammierung beliebig komplizierte Muster ohne direkten menschlichen Einfluss herstellen. Babbage war beeindruckt von Lovelaces Intelligenz und ihren analytischen Fähigkeiten. Babbages „analytische Maschine“ wurde zu seinen Lebzeiten niemals gebaut. Einerseits war die Feinmechanik noch nicht weit genug entwickelt, um die Maschinenteile in der nötigen Präzision herzustellen, andererseits verweigerte das britische Parlament die Finanzierung von Babbages Forschungsprogramm, nachdem es die Entwicklung der Vorgängermaschine – der Difference Engine – bereits mit 17.000 britischen Pfund gefördert hatte (ein Wert von rund 2,1 Millionen britischer Pfund im Jahr 2021). 1842 hielt Babbage einen Vortrag über seine Erfindung an der Universität von Turin. Der italienische Mathematiker Luigi Federico Menabrea fertigte auf dieser Grundlage eine Beschreibung von Babbages Analytical Engine auf Französisch an, die in der Schweiz erschien. Auf Babbages Bitte hin übersetzte Ada Lovelace ihn im Jahr 1843 ins Englische. Der in der wissenschaftlichen Zeitschrift Taylor’s Scientific Memoirs erschienene, mit A.A.L. signierte Artikel stellte eine Art Erläuterung und Bedienungsanleitung für die geplante Maschine dar. Sie erweiterte diese Übersetzung durch eigene Kommentare und Weiterentwicklungen. Diese Notes waren bei ihrer Veröffentlichung etwa doppelt so umfangreich wie Menabreas ursprünglicher Artikel. Babbage versuchte, die Bekanntheit von Lovelace zu nutzen, um unter ihrem Namen Kritik an der Streichung der finanziellen Mittel zu üben. Lovelace bestand jedoch darauf, ihren fachlichen Teil davon klar zu trennen. In Lovelaces Notes finden sich eine Reihe dem Stand der Forschung um 1840 weit vorausgreifende Konzepte. Während ihre Beiträge zu Rechnerarchitektur und Grundlagen der Programmierung bis zu ihrer Wiederentdeckung in den 1980er Jahren weitgehend in Vergessenheit gerieten, spielten ihre Standpunkte zur künstlichen Intelligenz in erkenntnistheoretischen Debatten als „Lady Lovelace’s Objection“ bereits bei Begründung dieses Forschungsbereichs der Informatik eine gewisse Rolle. Ada Lovelace legte in den Notes einen schriftlichen Plan zur Berechnung der Bernoulli-Zahlen in Diagrammform vor, welcher als das erste veröffentlichte formale Computerprogramm gelten kann. Wissenschaftlicher Beitrag Rechenmaschine und Computer Ein Kommentar ihrer Notes zeigt, dass sie den entscheidenden Unterschied zwischen einer bloßen Rechenmaschine und einem Computer herausgearbeitet hatte: Eine Rechenmaschine kann nur eine fixe Berechnung durchführen oder ist auf die manuelle Eingabe der durchzuführenden Operationen angewiesen. Mit der Programmierung dagegen kann man beliebig komplexe Algorithmen für den Rechner formulieren und automatisch ablaufen lassen. Anwendungsbereiche der Maschine Eine zweite Bemerkung beweist, dass sie auch die Möglichkeit erkannte, mit einem Computer mehr als nur arithmetische Aufgaben zu bearbeiten: Babbages Motivation für die Analytical Engine war die Berechnung von Zahlentabellen für den Einsatz in Naturwissenschaft und Ingenieurwesen. Lovelace dagegen hatte das weitaus größere Potenzial der Maschine erkannt: Sie würde nicht nur numerische Berechnungen anstellen können, sondern auch Buchstaben kombinieren und Musik komponieren. Diese nämlich beruhe auf den Relationen von Tönen, welche sich als Zahlenkombinationen ausdrücken ließen. Hardware und Software Auch erkannte Ada Lovelace, dass die Maschine einen physischen Teil hat, nämlich die Kupferräder und Lochkarten, und einen symbolischen, also die automatischen Berechnungen, die in den Lochkarten codiert sind. Damit nahm sie die Unterteilung in Hardware und Software vorweg. Lady Lovelace’s Objection In den Notes schreibt Lovelace 1843: „Die Maschine kann [nur] das tun, was wir ihr zu befehlen vermögen, sie kann der [Anm. d. Ü.: gemeint unserer] Analyse folgen. Sie hat jedoch keine Fähigkeit zur Erkenntnis analytischer Verhältnisse oder Wahrheiten.“ Umgangssprachlich postuliert Lovelace hier, dass eine Maschine im Gegensatz zum menschlichen Geist keine Fähigkeit zur Intuition habe und daher nicht zu eigener Erkenntnis befähigt sei. Alan Turing geht in seinem Artikel Computing Machinery and Intelligence aus dem Jahr 1950 auf diesen Einwand als „Lady Lovelace’s Objection“ ein. Die These (und Turings Widerspruch dagegen) ist seitdem immer wieder Gegenstand von Debatten sowohl in der Informatik als auch in der Philosophie. Eine neuere Arbeit zu diesem Thema ist beispielsweise Alfonseca et al. (2021), MPIB; die Argumentation der Autoren stützt sich u. a. auf die Nicht-Entscheidbarkeit des Halteproblems. Kritik an der Rezeption von Ada Lovelaces wissenschaftlichem Beitrag Verschiedene Forscher vertreten die Ansicht, dass Ada Lovelace nicht als erste Programmiererin gelten sollte. Der Charles-Babbage-Forscher Doron Swade führt als Beleg dafür an, dass bereits Babbages persönliche Aufzeichnungen aus den Jahren 1836/1837 „Programme“ für die Maschine enthielten – sechs bis sieben Jahre vor dem berühmten „Programm“ von Lovelace. Er betont allerdings, dass das keineswegs die Figur Lovelace' oder den Wert ihrer Beiträge unterminiere, da ihr originelles Verständnis der Fähigkeiten und Potenziale des Computers einen weit bedeutsameren Beitrag darstellte. Des Weiteren erhoben Forscher Zweifel daran, ob bzw. zu welchem Grade jenes Programm überhaupt Ergebnis ihrer eigenen Arbeit ist. Ehrungen und Projekte mit Bezug auf Ada Lovelace Die von Jean Ichbiah bei dem Unternehmen Honeywell Bull in den 1970er Jahren entworfene strukturierte Programmiersprache mit statischer Typenbindung Ada wurde nach ihr benannt. Von der Association of Women in Computing wird seit 1982 der nach ihr benannte Ada Lovelace Award verliehen. Das 1997 gegründete rheinland-pfälzische Ada-Lovelace-Projekt fördert Mädchen und junge Frauen im MINT-Bereich (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). In Australien wurde die von Valerie Aurora und Mary Gardiner 2011 gegründete Ada Initiative nach Lovelace benannt, die sich für vermehrte weibliche Teilhabe im Open-Source-Umfeld einsetzt. Ende September 2017 wurde das blockchainbasierte Netzwerk Cardano gestartet, dessen erste Anwendung, eine Kryptowährung, zu Ehren Lady Lovelace Ada genannt wurde. Seit 2009 wird jährlich Mitte Oktober der Ada Lovelace Day ausgerufen, an dem Frauen und ihre Werke in Wissenschaft, Technik, Ingenieurwissenschaften und Mathematik gefeiert werden. Veranstaltungen im Zuge des Ada Lovelace Days waren unter anderem Wikipedia-Edit-a-thons mit dem Ziel, Frauen auf Wikipedia – sowohl in Artikeln als auch unter den Benutzern – sichtbarer zu machen und gegen den Gender Bias auf Wikipedia vorzugehen. In Hanau ist eine Straße nach ihr benannt. In der Seestadt Aspern im 22. Wiener Gemeindebezirk ist eine Straße nach ihr benannt. Ada und Lovelace sind Module im Heimautomationssystem Home Assistant. Ada ist dabei der Name des Sprach-Assistenten, und als Lovelace wird die grafische Benutzeroberfläche der Software bezeichnet. Der Entwickler für Grafikprozessoren Nvidia hat die Mikroarchitektur der GeForce-40-Serie nach Lovelace benannt. Mit dem Ada Lovelace Promotionsprogramm der Universität Münster werden pro Jahr bis zu drei Promotionsstellen finanziert, um herausragende Mathematikerinnen und Informatikerinnen für eine Promotion in Münster zu gewinnen. Ada Lovelace in Kunst und Popkultur In dem 2009 erschienenen Roman Die Frau, für die ich den Computer erfand von Friedrich Christian Delius dient Ada Lovelace in der Phantasie dem Computerpionier Konrad Zuse als Muse und heimliche Geliebte. In Sydney Paduas größtenteils kontrafaktischem Comic The Thrilling Adventures of Lovelace and Babbage: The (Mostly) True Story of the First Computer nehmen Charles Babbage und Ada Lovelace eine Analytical Engine in Betrieb. Der Film Leidenschaftliche Berechnung („Conceiving Ada“, USA 1997) von Lynn Hershman Leeson (Regie) basiert auf Lovelaces Leben. Themen sind künstliches Leben, DNA, Geschichte und Erinnerung. In Folge 5 der Serie Halt and Catch Fire (2014) steht Ada Lovelace Pate für den Namen eines neu entwickelten BIOS. Am 10. Dezember 2012, zum 197. Geburtstag, würdigte Google Ada Lovelace mit einem eigenen Google Doodle. Die Kinderbuchreihe „Adas & Marys unglaublich erfolgreiche Agentur für das Lösen unlösbarer Fälle“ basiert frei auf der Kindheit und Jugendzeit Adas. In dem Roman wird sie als Genie beschrieben und arbeitet mit Charles Baggage (der in dem Buch Mr Baggage genannt wird) an der Maschine „Blim“, die an ihre analytische Maschine anlehnt. Zusammen mit Mary Godwin (bekannt als die erste Science-Fiktion-Buch-Autorin) gründet sie eine Detektivagentur, die sie nach Mary’s berühmter Mutter (die ebenfalls wirklich gelebt hat) Wollstonecraft-Detektivagentur benennen. Frau Ada denkt Unerhörtes. Schauspiel von Martina Clavadetscher, Uraufführung Schauspiel Leipzig, 2019 In der Doppelfolge Spyfall der Serie Doctor Who (2020) trifft der 13. Doktor (Jodie Whittaker) eine junge Frau, die ihren Namen als Ada King angibt. Die beiden besuchen einen „Kollegen“ Adas, der sich als Charles Babbage entpuppt, wodurch der Doktor die junge Frau als Ada Lovelace erkennt. In der Folge The Haunting of Villa Diodati derselben Staffel erwähnt Lord Byron seine Tochter Ada, die er zu diesem Zeitpunkt bereits verlassen hat. Das 2020 auf englisch erschienene Buch „I, Ada“ von Julia Gray erzählt aus der Sicht Adas ihre Lebensgeschichte vor ihrer Arbeit mit Babbage. Es ist auf historischen Aufzeichnungen basiert; Lücken in diesen werden jedoch durch Fiktion geschlossen. Im 2021 erschienenen Roman „Adas Raum“ von Sharon Dodua Otoo erscheint sie als Teil einer multidimensionalen Persönlichkeit, die sich in mehreren Schleifen durch Zeit und Raum bewegt. Ada Lovelace erscheint als eine von drei Frauenfiguren in Martina Clavadetschers Roman „Die Erfindung des Ungehorsams“ (2021). Ausstellungen 2015/2016: Am Anfang war Ada. Frauen in der Computergeschichte. Heinz Nixdorf MuseumsForum. Anlässlich des 200. Geburtstages von Ada Lovelace. „Die Ausstellung setzt die Entwicklung der Informationstechnik ins Verhältnis zu den weiblichen Rollenbildern des 19. und 20. Jahrhunderts.“ Siehe auch Medora Leigh Literatur Malcolm Elwin: Lord Byron’s Family. Annabella, Ada and Augusta 1816–1824. John Murray, London 1975. James Essinger: Ada’s algorithm. How Lord Byron’s daughter Ada Lovelace launched the digital Age. London 2013. Walter Isaacson: Innovators. (How a Group of Hackers, Geniuses and Geeks created the digital Revolution). Simon & Schuster, New York NY u. a. 2014, ISBN 978-1-4767-0869-0. Evelyne Keitel: Lyrik, Inzest und die Liebe zur Mathematik: Ein schwieriges Erbe für Lord Byrons Töchter. In: Luise F. Pusch (Hrsg.): Töchter berühmter Männer. Neun biographische Portraits. (= Insel TB 979) Insel, Frankfurt am Main 1988, ISBN 3-458-32679-0, S. 155–208, hier: S. 156–159, 165–180, 183, 190 und 195–197. Eugene Eric Kim, Betty Alexandra Toole: Ada and the first computer. In: Scientific American. Band 280, Nr. 5, Mai 1999, S. 76–81. Sybille Krämer (Hrsg.): Ada Lovelace. Die Pionierin der Computertechnik und ihre Nachfolgerinnen. Fink, Paderborn 2015, ISBN 978-3-7705-5986-2 (zur Ausstellung Am Anfang war Ada – Frauen in der Computergeschichte vom 2. September 2015 bis zum 10. Juli 2016 im Heinz Nixdorf MuseumsForum in Paderborn). Doris L. Moore: Ada Countess of Lovelace. Byron’s Legitimate Daughter. John Murray, London 1977, ISBN 0-7195-3384-8 (englisch). Sadie Plant: Nullen + Einsen. Digitale Frauen und die Kultur der neuen Technologien. Berlin-Verlag, Berlin 1998, ISBN 3-8270-0290-7. Dorothy K. Stein: Ada. A Life and a Legacy. MIT Press, Cambridge MA u. a. 1985, ISBN 0-262-19242-X (englisch). Ada. Die Braut der Wissenschaft. Kulturverlag Kadmos, Berlin 1999, ISBN 3-931659-13-5. Ada Augusta Lovelace. Eine Frau am Anfang der Moderne. Übersetzt aus dem Englischen von Björn Bossmann und Sabine Kreiner. Kulturverlag Kadmos, Berlin 2004, ISBN 3-931659-64-X. Betty A. Toole: Ada, the Enchantress of Numbers. A Selection from the Letters of Lord Byron’s Daughter and Her Description of the First Computer. Strawberry Press, Mill Valley CA 1992, ISBN 0-912647-09-4 (Biographie). Catherine Turney: Byron’s Daughter. A Biography of Elizabeth Medora Leigh. Charles Scribner’s Sons, New York NY 1972, ISBN 0-684-12753-9. Benjamin Woolley: Byrons Tochter. Ada Lovelace – die Poetin der Mathematik. (= Aufbau-Taschenbücher. Band 2123). Aufbau-Taschenbuch-Verlag, Berlin 2005, ISBN 3-7466-2123-2. Miranda Seymour: In Byron’s wake: the turbulent lives of Lord Byron’s wife and daughter: Annabella Milbanke and Ada Lovelace. Simon & Schuster, London 2018, ISBN 978-1-4711-3857-7. Anne Kunze: Ada und der Algorithmus. In: Die Zeit, Nr. 5/2014, abgerufen am 14. Februar 2019. Belletristik Anita Siegfried: Die Schatten ferner Jahre. Dörlemann, Zürich 2007, ISBN 978-3-908777-32-8. María Isabel Sánchez Vegara: Ada Lovelace. (= Serie „Little People, Big Dreams“) Insel, Berlin 2021, ISBN 978-3-458-17914-6. Sharon Dodua Otoo: Adas Raum. S. Fischer Verlag, Frankfurt am Main 2021, ISBN 978-3-10-397315-0. Weblinks Mathias Schulenburg: Erfinder der ersten modernen Rechenmaschine. deutschlandfunk.de, Kalenderblatt, 26. Dezember 2016, Sketch of The Analytical Engine Invented by Charles Babbage von L. F. Menabrea of Turin, Officer of the Military Engineers Ada King, Countess of Lovelace 1815–1852 Biografie der Initiative ‚Frauen in der Geschichte der Informationstechnik‘ Ada Lovelace als Ikone der Informationstechnologie Initiative ‚Frauen in der Geschichte der Informationstechnik‘ Herrad Rhia, Imogen Stand: Bayern 2 radioWissen, 21. September 2012 (audio) Ralph Erdenberger: 27. November 1852 – Die Mathematikerin Ada Lovelace stirbt in London. In: WDR5, ZeitZeichen, 27. November 2022, (Podcast, 13:47 Min., verfügbar bis 27. November 2099). Einzelnachweise George Gordon Byron Charles Babbage Ada Mathematiker (19. Jahrhundert) Informatiker Erfinder Computerpionier Britischer Adliger Engländer Brite Geboren 1815 Gestorben 1852 Frau


text: Ascorbinsäure ist ein farb- und geruchloser, kristalliner, gut wasserlöslicher Feststoff mit saurem Geschmack. Sie ist eine organische Säure, genauer eine vinyloge Carbonsäure; ihre Salze heißen Ascorbate. Ascorbinsäure gibt es in vier verschiedenen stereoisomeren Formen, biologische Aktivität weist jedoch nur die L-(+)-Ascorbinsäure auf. Eine wichtige Eigenschaft ist beim Menschen und einigen anderen Spezies die physiologische Wirkung als Vitamin. Ein Mangel kann sich bei Menschen als Skorbut manifestieren. Der Name ist daher abgeleitet von der lateinischen Bezeichnung der Krankheit, scorbutus, mit der verneinenden Vorsilbe a- (weg-, un-), also die ‚antiskorbutische‘ Säure. Da Ascorbinsäure leicht oxidierbar ist, wirkt sie als Redukton und wird als Antioxidans eingesetzt. Die L-(+)-Ascorbinsäure und ihre Ableitungen (Derivate) mit gleicher Wirkung werden unter der Bezeichnung Vitamin C zusammengefasst. Der Sammelbegriff Vitamin C umfasst daher auch Stoffe, die im Körper zu L-(+)-Ascorbinsäure umgesetzt werden können, wie zum Beispiel die Dehydroascorbinsäure (DHA). Geschichte Erforschung des Skorbut Skorbut war bereits im 2. Jahrtausend v. Chr. im Alten Ägypten als Krankheit bekannt. Auch der griechische Arzt Hippokrates und der römische Autor Plinius berichten darüber. Bis ins 18. Jahrhundert war Skorbut die häufigste Todesursache auf Seereisen. Im Jahre 1747 untersuchte der britische Schiffsarzt James Lind diese Krankheit. Er nahm zwölf Seeleute, die unter Skorbut litten, und teilte sie in sechs Gruppen zu je zwei Personen. Jeder Gruppe gab er zusätzlich zu den üblichen Nahrungsrationen einen weiteren speziellen Nahrungsmittelzusatz, darunter Obstwein, Schwefelsäure, Essig, Gewürze und Kräuter, Seewasser, sowie Orangen und Zitronen. Er stellte fest, dass die Gruppe, welche die Zitrusfrüchte erhielt, eine rasche Besserung zeigte. Im Jahr 1757 veröffentlichte Lind dieses Resultat. Doch erst 1795 ließ die britische Marine die Nahrungsrationen auf See mit Zitronensaft ergänzen. Zusätzlich wurden Sauerkraut und Malz zur Skorbutprävention eingesetzt. Lange Zeit wurde behauptet, dass Skorbut die Folge einer speziellen bakteriellen Erkrankung, Vergiftung, mangelnder Hygiene oder Überarbeitung sei. Der Engländer George Budd vermutete bereits 1842, dass in der Nahrung spezielle essentielle Faktoren enthalten sein müssen. Fehlen diese, würden erkennbare Mangelerscheinungen auftreten. Diese Entwicklungen gerieten wieder in Vergessenheit, als die Reisedauer durch das Aufkommen der Dampfschifffahrt stark verkürzt wurde und dadurch die Gefahr des Mangels sank. Außerdem führte die fehlende exakte Identifikation des Vitamins dazu, dass wirksamer frischer Orangensaft durch billigeren gekochten Limettensaft ersetzt wurde. Zuletzt machte Ende des 19. Jahrhunderts die sogenannte Ptomain-Theorie von sich reden, die eine Nahrungsmittelvergiftung für den Skorbut verantwortlich machte. So kam es, dass auf den großen Polarexpeditionen wieder der Skorbut Einzug hielt, der zwar mit frischen Lebensmitteln geheilt werden konnte, aber es hatte zunächst niemand ein korrektes Konzept für die Vorbeugung. Betroffen waren insbesondere die britische Arktisexpedition 1875–1876, die Jackson-Harmsworth-Expedition 1894–1897, Scotts Discovery-Expedition 1901–1904 und die Terra-Nova-Expedition 1910–1913. Im Jahr 1907 entdeckten zwei norwegische Ärzte zufällig ein Tiermodell zur Erforschung des Skorbuts: Axel Holst und Theodor Frølich studierten ursprünglich den „Schiffs-Beriberi“ der Schiffsbesatzungen der norwegischen Fischereiflotte, und zwar anhand von Tauben als Versuchstiere. Sie gaben später Meerschweinchen dasselbe Futter aus Getreide und Mehl, die jedoch unerwarteterweise mit Skorbutsymptomen reagierten. Somit beobachteten Holst und Frølich erstmals den Skorbut, der bis dahin nur bei Menschen beobachtet wurde, an Tieren. Sie zeigten ferner, dass durch bestimmte Futterzusätze die Krankheit bei den Meerschweinchen geheilt werden konnte. Damit leisteten sie einen wesentlichen Beitrag zur Entdeckung des Vitamins C ab dem Jahre 1928 durch den Ungarn Albert Szent-Györgyi und den Amerikaner Charles Glen King. Isolierung der Ascorbinsäure Im Jahr 1912 entdeckte der Biochemiker Casimir Funk nach Studien zu der Mangelerkrankung Beriberi, dass diese durch das Fehlen der chemischen Substanz Thiamin (Vitamin B1) verursacht wurde. Er prägte dafür das Kunstwort „Vitamin“, eine Zusammensetzung aus vita (Leben) und Amin (Aminogruppe). In Bezug auf Skorbut vermutete er fälschlicherweise einen ähnlichen Amino-Faktor und bezeichnete diesen als „Antiskorbut-Vitamin“ (heute: Vitamin C). Tatsächlich enthält Vitamin C keine chemische Aminogruppe, dennoch ist die Bezeichnung bis heute geblieben. Im Jahr 1921 gab der Biochemiker Sylvester Zilva einer Mischung von aus Zitronensaft isolierten Substanzen, die in der Lage war, Skorbut zu heilen, die Bezeichnung Vitamin C. Bereits 1927 gelang es dem ungarischen Wissenschaftler Albert von Szent-Györgyi Nagyrápolt, Vitamin C aus der Nebenniere, Orangensaft beziehungsweise Weißkohl zu isolieren. Die so isolierte Ascorbinsäure sandte er Zilva zu, der diese aber nach Analyse fälschlicherweise nicht als Vitamin C erkannte. Durch diesen Fehler verzögerte sich die Identifikation von Ascorbinsäure als Vitamin C um mehrere Jahre. In den 1920er Jahren verfehlten auch andere, wie zum Beispiel der Wissenschaftler Karl Paul Link oder Oberst Edward B. Vedder, den Nachweis dafür, dass Ascorbinsäure Skorbut heilen kann und sie das postulierte Vitamin C ist. Zwischen 1928 und 1934 gelang es Szent-Györgyi sowie Joseph L. Svirbely und unabhängig davon Charles Glen King mit seinen Mitarbeitern, durch Kristallisationsversuche die für die Heilung von Skorbut verantwortliche Substanz zu isolieren. Im Jahr 1931 isolierten King und Svirbely kristallines Vitamin C aus Zitronensaft und erkannten, dass diese Skorbut heilen kann und die physikalischen und chemischen Eigenschaften der damals noch kaum charakterisierten sogenannten Hexuronsäure, der heutigen Ascorbinsäure, teilte. Szent-Györgyi wollte diese Säure zunächst „Ignose“ nennen (von ignosco), da sie trotz vieler Wissenslücken mit Hexosen verwandt war. Dieser Name wurde aber nicht akzeptiert. Da die Anzahl der Kohlenstoffatome (sechs C-Atome) bekannt war und die Substanz sich wie eine Säure verhält, wurde der Name Hexuronsäure von Szent-Györgyi eingeführt. Svirbely wechselte bald als Mitarbeiter zu Szent-Györgyi. Sie bewiesen, dass die bisher isolierten Substanzen mit Skorbut heilenden Eigenschaften (Vitamin C) mit der Hexuronsäure übereinstimmten. Damit stellte Szent-Györgyi fest, dass diese das lang gesuchte Vitamin C ist. Die Struktur dieser damals noch Hexuronsäure genannten Verbindung wurde 1933 schließlich durch die Arbeiten von Walter Norman Haworth und dessen damaligen Assistenten Edmund Hirst aufgeklärt. Szent-Györgyi und Haworth änderten den Namen der Hexuronsäure schließlich in L-Ascorbinsäure, der bis heute akzeptiert wird. 1934 gelang Haworth und Tadeus Reichstein erstmals die Synthese künstlicher L-Ascorbinsäure aus Glucose. Haworth erhielt 1937 für seine Forschungen am Vitamin C den Nobelpreis für Chemie, Szent-Györgyi den für Medizin. Seit 1967 propagierte Linus Pauling die Verwendung hoher Dosen von Ascorbinsäure als Vorbeugung gegen Erkältungen und Krebs, wofür jedoch Evidenzen fehlen. Pauling selbst nahm zeitweise 18 g pro Tag ein und starb 1994 im Alter von 93 Jahren an Prostatakrebs. Die industrielle Herstellung von Vitamin C begann 1934 durch Roche in der Schweiz (Redoxon), der damalige Forschungsleiter Markus Guggenheim war jedoch über den tatsächlichen Bedarf und den Nutzen skeptisch. Die Nachfrage danach blieb anfangs gering. Durch geschicktes Marketing und Ausnutzung von Ängsten (angebliche Unterversorgung) konnte die Vermarktung aber angekurbelt werden. Die Zeit des Nationalsozialismus In der Zeit des Nationalsozialismus (1933–45) förderten die Machthaber in Deutschland die Versorgung der Bevölkerung mit den damals gerade erst entdeckten Vitaminen sehr aktiv. Sie wollten so den „Volkskörper von innen stärken“, weil sie davon überzeugt waren, dass Deutschland den Ersten Weltkrieg auch als Folge von Mangelernährung verloren hatte. In Vitamin-Aktionen wurden Kinder, Mütter, Schwerstarbeiter und Soldaten mit Vitaminen versorgt, insbesondere mit Vitamin C. Nationalsozialistische Massenorganisationen wie die Deutsche Arbeitsfront und die Reichsarbeitsgemeinschaft für Volksernährung organisierten die Produktion und Verteilung von Vitamin-C-Präparaten. Hausfrauen wurden dazu aufgerufen, Hagebutten und Sanddorn zu sammeln, aus denen Brotaufstriche und andere Vitaminpräparate für die Wehrmacht hergestellt wurden. Noch 1944 bestellte die Wehrmacht 200 Tonnen Vitamin C, unter anderem bei Roche. Vorkommen In der Nahrung kommt Vitamin C vor allem in Obst und Gemüse vor. Zitrusfrüchte wie Orangen, Zitronen und Grapefruits enthalten – in reifem Zustand unmittelbar nach der Ernte – viel Vitamin C. Grünkohl hat den höchsten Vitamin-C-Gehalt aller Kohlarten (105–120 mg/100 g verzehrbare Substanz). Rotkraut, Weißkraut und Sauerkraut sind ebenfalls Vitamin-C-Lieferanten. Sauerkraut war lange Zeit in der Seefahrt von Bedeutung, wo ein haltbares Vitamin-C-reiches Nahrungsmittel benötigt wurde. Die höchsten natürlichen Vitamin-C-Konzentrationen wurden in der Buschpflaume und im Camu-Camu gefunden. In Sauerkraut und Kohlgemüse ist Ascorbinsäure in Form von Ascorbigen A und B (C-2-Scatyl-L-ascorbinsäure) gebunden. Wird das Gemüse gekocht, zerfallen die Moleküle in L-Ascorbinsäure und 3-Hydroxyindol, sodass es in gekochtem Zustand mehr Vitamin C enthalten kann als im rohen Zustand. Durch zu langes Kochen gelangt das Vitamin verstärkt in das Kochwasser. Viele Gemüsearten enthalten Ascorbinsäure-Oxidase, die insbesondere durch Zerkleinern mit dem Vitamin in Berührung kommt und dieses oxidiert. Das führt zum Beispiel bei Rohkost, die nicht sofort verzehrt wird, zu erheblichen Vitamin-C-Verlusten. Die folgenden Angaben dienen nur der Orientierung, die tatsächlichen Werte hängen stark von der Sorte der Pflanze, der Bodenbeschaffenheit, dem Klima während des Wachstums, der Lagerdauer nach der Ernte, den Lagerbedingungen und der Zubereitung ab. Das Weizenkorn enthält zum Beispiel kein Vitamin C, sondern dies entsteht erst bei der Keimung. Vitamin-C-Gehalt in Obst- und Gemüsesorten je 100 g (nach absteigendem Vitamin-C-Gehalt geordnet): Vitamin-C-Gehalt in tierischen Produkten je 100 g (nach absteigendem Vitamin-C-Gehalt geordnet): Kalbsleber 40 mg Rinderleber 33 mg Milch 1 mg Herstellung Die Jahresproduktion an Ascorbinsäure lag 2006 weltweit bei etwa 80.000 Tonnen und hat sich damit seit 1999 mehr als verdoppelt. Marktführer war lange Zeit die Schweizer Hoffmann-La Roche (30 % Weltumsatz), gefolgt vom BASF-NEPG-Kartell (auch etwa 30 %) und der Firma Merck. Im Jahr 2002 hat Hoffmann-La Roche seine Vitaminsparte für 3,4 Milliarden Schweizer Franken, etwa 2,1 Milliarden Euro, an die niederländische Koninklijke DSM verkauft. Der größte Produzent von Ascorbinsäure ist heute die Volksrepublik China, wo sie ausschließlich biotechnologisch produziert wird. Synthese Ascorbinsäure kann aus C5-Zuckern wie L-Xyloson, L-Lyxose, L-Xylose und L-Arabinose synthetisiert werden. Für die großtechnische Synthese dagegen wird in der chemischen Industrie aus der Ausgangssubstanz D-Glucose – einer Hexose – über die Stufe des Sorbitols kristalline Ascorbinsäure, Natriumascorbat (E 301), Calciumascorbat (E 302) und Ascorbylmonophosphat hergestellt. Die 1934 entdeckte Reichstein-Synthese bildet die Grundlage der industriellen, chemisch-mikrobiologischen Produktion. Biologisch-technisches Verfahren Zur Unterscheidung von diesem synthetisch hergestellten Produkt wird ein mit Hilfe gentechnisch veränderter Mikroorganismen hergestelltes Vitamin C international mit GMO-Vitamin C (GMO, : „gentechnisch veränderter Organismus“) bezeichnet. GMO-Ascorbinsäure ist preiswerter; nach diesem Verfahren wird weltweit der größere Teil hergestellt. Im Sonoyama-Verfahren wird Ascorbinsäure aus D-Glucose hergestellt. Dabei wird dieses zunächst durch Pantoea agglomerans zu 2,5-Dioxo-D-Gluconsäure oxidiert. Ein zweiter Stamm, Aureobacterium sp., reduziert das Produkt zu 2-Oxo-L-Gulonsäure, das dann wie bei der Reichstein-Synthese zu L-Ascorbinsäure umgesetzt wird. Es wird versucht, P. agglomerans-Stämme gentechnisch so zu verändern, dass diese aus Glucose in einem einstufigen mikrobiellen Verfahren 2-Oxo-L-Gulonsäure herstellen. Eigenschaften Physikalische Eigenschaften Ascorbinsäure bildet unter Normalbedingungen farblose Kristalle, die gegen Licht, Wärme und Luft beständig sind. Der Schmelzpunkt liegt bei 190–192 °C. Das Schmelzen erfolgt unter Zersetzung. In fester Phase bildet Ascorbinsäure zwei intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen, die maßgeblich zur Stabilität und damit zu den chemischen Eigenschaften der Endiol-Struktur beitragen. Ascorbinsäure kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit den Gitterparametern a = 1730 pm, b = 635 pm, c = 641 pm, β = 102°11 ́. Die vier Moleküle der Einheitszelle sind paarweise durch Pseudoschraubenachsen verbunden. Die Moleküle bestehen aus einem Fünfring und der Seitenkette, wobei die Endiolgruppe planar ist. Infolge der guten Wasserlöslichkeit des Vitamins können die Verluste je nach Art und Dauer der Zubereitung in Lebensmitteln bis zu 100 % betragen. Molekulare Eigenschaften Ascorbinsäure enthält mehrere Strukturelemente, die zu ihrem chemischen Verhalten beitragen: eine Lactonstruktur, zwei enolische Hydroxygruppen sowie eine sekundäre und eine primäre Alkoholgruppe. Der Lactonring ist nahezu planar. Ascorbinsäure hat zwei asymmetrische Kohlenstoffatome (C4 und C5) und existiert damit in vier verschiedenen stereoisomeren Formen, die optische Aktivität aufweisen. Die Moleküle L- und D-Ascorbinsäure verhalten sich wie Bild und Spiegelbild zueinander, sie sind Enantiomere, ebenso die L- und die D-Isoascorbinsäure. L-Ascorbinsäure und D-Isoascorbinsäure sowie D-Ascorbinsäure und L-Isoascorbinsäure sind Epimere, sie unterscheiden sich in der Konfiguration nur eines Kohlenstoffatoms. Trotz dieser geringen Unterschiede sind die Stereoisomere der L-Ascorbinsäure im Körper fast alle inaktiv, da die am Stoffwechsel beteiligten Enzyme spezifisch L-Ascorbinsäure erkennen. Lediglich die D-Isoascorbinsäure (E 315) weist eine geringe Wirkung auf. Chemische Eigenschaften Obwohl Ascorbinsäure keine der „klassischen“ sauren funktionellen Carbonsäure-, Sulfonsäure- oder Phosphonsäuregruppen aufweist, ist sie beträchtlich sauer. Mit einem pKs-Wert von 4,25 ist sie saurer als Essigsäure mit pKs = 4,8. Sie liegt damit unter physiologischen Bedingungen als Ascorbat-Anion AscH− vor. Dies ist zum einen auf die Endiol-Struktur zurückzuführen. Enole sind bereits deutlich saurer als Alkohole. Zusätzlich wird die Acidität bei Ascorbinsäure durch die zweite enolische Hydroxygruppe und durch die benachbarte Carbonylgruppe noch verstärkt. Zum anderen wird das nach Abspaltung des Protons entstehende Enolat-Anion mittels Keto-Enol-Tautomerie stabilisiert. Die dann am Sauerstoff bestehende negative Ladung wird dabei sowohl über die Doppelbindung zwischen den beiden Kohlenstoffatomen als auch über die Carbonylfunktion delokalisiert, also verteilt und somit stabilisiert. Strukturell könnte diese Gruppierung als vinyloge Carbonsäure aufgefasst werden, das heißt als eine Carbonsäure-Funktion mit „eingeschobener“ Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zwischen Carbonylgruppe und Hydroxygruppe. Die Endiol-Struktur bedingt die reduzierenden (antioxidativen) Eigenschaften der Ascorbinsäure, da Endiole leicht zu Diketonen oxidiert werden können. Endiole mit benachbarter Carbonylgruppe heißen daher auch Reduktone. Die andere enolische Hydroxygruppe hat nur schwach saure Eigenschaften (pKs = 11,79), da hier das Anion weniger mesomere Grenzstrukturen zur Stabilisierung ausbilden kann. Nach Abgabe beider Protonen entsteht aus Ascorbinsäure ein Dianion (Asc2−). Die intermediäre Form, die durch Abgabe eines Elektrons und eines Protons entsteht (AscH.), ist eine sehr starke Säure (pKs = −0,45). Sie hat wegen ihrer Kurzlebigkeit im Metabolismus keine Bedeutung. Das Säurerest-Ion der Ascorbinsäure nennt sich Ascorbat. Es entsteht durch Übertragung eines Wasserstoffions (H+, Proton) auf ein protonierbares Lösungsmittel, etwa Wasser. Deswegen lautet seine Summenformel C6H7O6−. Die Reaktion ist eine Gleichgewichtsreaktion: Ascorbinsäure reagiert mit Wasser zu Ascorbat und einem Oxonium-Ion. Ascorbinsäure ist in wässrigen Lösungen ein starkes Reduktionsmittel. Hierbei kann es über Zwischenstufen zu Dehydroascorbinsäure (DHA) oxidiert werden. Dieser Prozess ist reversibel, so können beispielsweise Cystein, Dithiothreitol oder andere Thiole DHA zurück zu Ascorbinsäure reduzieren. In der Reduktions- und Oxidationswirkung liegt eine wichtige Eigenschaft von Vitamin C in biologischen Systemen. In kristalliner Form ist Ascorbinsäure relativ stabil gegenüber Oxidation durch Luftsauerstoff. In wässriger Lösung geschieht die Oxidation wesentlich rascher, wobei eine Temperaturerhöhung, eine Erhöhung des pH-Wertes sowie die Anwesenheit von Schwermetallionen diese beschleunigen. Säuren wie Citronensäure, Oxalsäure oder Metaphosphorsäure sowie Komplexbildner wie 8-Hydroxychinolin wirken stabilisierend. Bei der Zubereitung von Nahrungsmitteln durch Kochen werden durchschnittlich 30 % der enthaltenen Ascorbinsäure oxidiert. Dehydroascorbinsäure L-Dehydroascorbinsäure (englisch dehydro ascorbic acid, DHA) entsteht durch Oxidation von Ascorbinsäure. Im menschlichen Metabolismus kann sie zu L-Ascorbinsäure reduziert werden und damit Vitamin C regenerieren. Dehydroascorbinsäure liegt in wässrigen Lösungen nahezu vollständig als Monohydrat (mono-DHA·H2O) vor. Dabei bildet es einen Bizyklus, was durch Kernspinresonanzspektroskopie nachgewiesen wurde. Möglicherweise kann es noch ein zweites Molekül Wasser aufnehmen, um dann ein Dihydrat auszubilden. Auch Semi-Dehydroascorbinsäure sowie oxidierte Formen veresterter Ascorbinsäuren werden zur Gruppe der Dehydroascorbinsäure gezählt. Generell wird Vitamin C in Form von DHA durch Glucosetransporter, hauptsächlich GLUT-1, in die Mitochondrien der Zellen transportiert, da nur sehr wenige Zellen über spezifische Vitamin-C-Transporter verfügen. Hierbei sind die meisten dieser Transporter Natriumionen-abhängig. Insbesondere das Gehirn ist auf eine Versorgung mit Ascorbinsäure angewiesen, das Vitamin kann jedoch nicht die Blut-Hirn-Schranke passieren. Dieses Problem wird dadurch umgangen, dass Dehydroascorbinsäure durch Glucosetransporter, zum Beispiel GLUT1, durch die Schranke transportiert und in den Gehirnzellen zu Ascorbinsäure reduziert wird. Es wird davon ausgegangen, dass Ascorbinsäure in Form von DHA intrazellulär transportiert wird. Hierbei soll extrazelluläre Ascorbinsäure zu DHA oxidiert, in die Zelle aufgenommen und dann wieder reduziert werden, da Ascorbinsäure selbst die Zelle nicht verlassen kann. DHA ist instabiler als L-Ascorbinsäure. Je nach Reaktionsbedingungen (pH-Wert, An- beziehungsweise Abwesenheit von Reduktionsmitteln wie Glutathion) kann es entweder wieder zurück in Ascorbinsäure umgewandelt werden oder zu Diketogulonsäure (DKG) irreversibel hydrolysieren. Verwendung Ascorbinsäure findet hauptsächlich als Antioxidans Verwendung. Sie wird vielen Lebensmittelprodukten als Konservierungsmittel oder Umrötungshilfsmittel, zum Beispiel bei der Herstellung von Brühwürsten zugesetzt, was in der Zutatenliste des Lebensmittels mit E 300 zu kennzeichnen ist. E-Nummern von Ascorbinsäurederivaten sind E 301 (Natriumascorbat), E 302 (Calciumascorbat), E 304a (Ascorbylpalmitat) und E 304b (Ascorbylstearat). Naturtrüber Apfelsaft kann bei der Herstellung mit Ascorbinsäure versetzt werden und wird dadurch deutlich heller, weil es im natürlichen Saft vorhandene Chinone reduziert, die bei der Pressung durch Oxidation von Phenolen mit Luftsauerstoff und dem Enzym Polyphenoloxidase entstehen und eine braune Farbe bewirken. Ascorbylpalmitat wird zur Verhinderung der Autooxidation von Fetten eingesetzt und verhindert so, dass diese ranzig werden. Der Ascorbinsäurezusatz zu Mehlen als Mehlbehandlungsmittel soll das Gashaltevermögen und das Volumen der Teige vergrößern. Dies lässt sich durch die Ausbildung zusätzlicher Disulfidbrücken zwischen den Kleber-Strängen des Teiges erklären. Auch im Pharma-Bereich dient Ascorbinsäure als Antioxidans zur Stabilisierung von Pharmaprodukten. In der Küche wird Ascorbinsäure (in Rezepten meist als „Vitamin-C-Pulver“ bezeichnet) eingesetzt, damit geschnittenes Obst (meist Äpfel und Bananen) länger frisch bleibt und nicht braun wird. Wegen ihrer reduzierenden Eigenschaft wird Ascorbinsäure vereinzelt als Entwicklungssubstanz in photographischen Entwicklern eingesetzt. Zum Auflösen von Heroinbase vor der Injektion wird oft Ascorbinsäure mit dem Heroin aufgekocht. Physiologische Bedeutung Vitamin C ist ein Radikalfänger und hat eine antioxidative Wirkung (es wirkt also als Reduktionsmittel). Weiterhin stellt Vitamin C ein wichtiges Coenzym für die Prolyl-4-Hydroxylase dar. Dieses Enzym wird bei der Biosynthese des Proteins (Eiweißes) Kollagen benötigt. Es wandelt integrierte Prolinreste in 4-Hydroxyprolyl-Seitenketten unter Verbrauch von molekularem Sauerstoff um. Hydroxyprolin ist für den stabilen Kollagenaufbau unerlässlich. Ebenfalls innerhalb der Biosynthese von Kollagen, aber auch weiterer Proteine, findet mithilfe von Ascorbinsäure und des Enzyms Lysylhydroxylase die Hydroxylierung von L-Lysin zum Hydroxylysin statt. Im Kollagen erfüllt dieses eine Funktion in der kovalenten Quervernetzung benachbarter Moleküle. Darüber hinaus kann Hydroxylysin im Kollagen und weiteren Proteinen glykosyliert werden, was zur Bildung von Glykoproteinen führt. Mangel an Vitamin C führt zu einer verminderten Aktivität der Prolyl-Hydroxylierung und der Lysyl-Hydroxylierung und damit zur Instabilität von Kollagen. Da Kollagen in praktisch allen Organen und Geweben des menschlichen und tierischen Organismus vorkommt, vor allem im Bindegewebe, wird bei Mangel von Vitamin C Skorbut ausgelöst. Bei der Hydroxylierung von Steroiden ist Vitamin C ein wichtiger Cofaktor. Darüber hinaus spielt es eine wichtige Rolle beim Aufbau von Aminosäuren wie beispielsweise dem L-Tyrosin. Auch bei der Umwandlung von Dopamin zu Noradrenalin, im Cholesterin-Stoffwechsel (Ascorbinsäure spielt eine Rolle bei der Umwandlung von Cholesterol zu Gallensäure und senkt dadurch den Blut-Cholesterol-Gehalt), der Serotoninsynthese und bei der Carnitinbiosynthese wird Ascorbinsäure benötigt. Mit Niacin und Vitamin B6 steuert Vitamin C die Produktion von L-Carnitin, das für die Fettverbrennung in der Muskulatur benötigt wird. Weiterhin begünstigt es die Eisenresorption im Dünndarm. Aufgrund der hohen Konzentration von Vitamin C im männlichen Sperma wird der Einfluss auf die Zeugungsfähigkeit derzeit untersucht. Vitamin-C-Gaben bei manchen unfruchtbaren Männern konnten vereinzelt die Spermienqualität erhöhen. Die Stimulation der körpereigenen Abwehr, die dem Vitamin C oft zugeschrieben wird, wird unter anderem durch einen Schutz der Phagozytenmembran vor oxidativer Selbstzerstörung erklärt. Diese oxidative Selbstzerstörung kann sonst durch das bei der Phagozytose ausgelöste Halogenid-Peroxidase-System ausgelöst werden. Zudem wurde in Tierversuchen eine erhöhte Interferonproduktion sowie eine Aktivierung des Komplementsystems nach Gabe von Vitamin C beobachtet werden. Generell wurde bei Leukozyten im Blut, die einen wichtigen Stellenwert in der Immunabwehr einnehmen, ein hoher Ascorbinsäuregehalt festgestellt. Weiterhin scheint Vitamin C Einfluss auf zahlreiche weitere neutrophile Funktionen zu haben, wie die Chemotaxis, Aufnahme von Partikeln durch Phagozyten, Lysozym-beeinflusste nicht-oxidative Immunreaktion und die Stimulation des Hexose-Monophosphat-Shunts. Der Stellenwert von Vitamin-C-Gaben zur Bekämpfung und Vorbeugung von Krankheiten wie der Erkältung ist wissenschaftlich allerdings umstritten, wobei größere Reviews einen generellen Trend sehen, dass während Vitamin C zwar keinen messbaren prophylaktischen Effekt bei saisonaler Erkältung hat, allerdings ein moderater positiver Effekt auf den Krankheitsverlauf beobachtet wurde. Dieser konnte in therapeutischen Studien allerdings nicht reproduziert werden. Rezente Meta-Analysen zeigen, dass Nahrungsergänzungsmittel mit Vitamin C bei Erkältungen weder prophylaktisch helfen noch die Genesung beschleunigen können. Bei Meta-Reviews vorhandener Studien wurden keine klinisch relevanten Effekte einer Vitamin-C-Supplementation bei Krebs beobachtet. Auch bei schwer erkrankten Patienten auf der Intensivstation gibt es keine Evidenzen für einen Nutzen einer Vitamin-C-Gabe. L-Ascorbinsäure wirkt am Nicotinrezeptor des Typs α9α10 als positiver allosterischer Modulator. Hierdurch könnte es sich zur Akutbehandlung eines Schalltraumas empfehlen. Die wirksame Konzentration liegt bei 1–30 mM. Bedarf Der Bedarf an Vitamin C wird zum Teil sehr kontrovers gesehen. Die Zufuhrempfehlung für einen gesunden Erwachsenen (ab 19 Jahren) beträgt laut Empfehlung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung 95 mg/Tag für Frauen beziehungsweise 110 mg/Tag für Männer. Die Meinungen hierüber gehen jedoch weit auseinander; die Empfehlungen anderer Gruppierungen liegen zwischen einem Bruchteil (zum Beispiel der Hälfte) und einem Vielfachen (zum Beispiel „so viel wie möglich“) dieses Wertes. Fest steht, dass Mengen bis zu 5000 mg kurzzeitig als unbedenklich gelten. Überschüssige Mengen werden vom Körper über den Urin ausgeschieden, da Vitamin C gut wasserlöslich ist (siehe auch Hypervitaminosen). Bei einer ausgewogenen Mischkost kann in Deutschland davon ausgegangen werden, dass dem Körper alle lebensnotwendigen Vitamine, und daher auch Vitamin C, in ausreichendem Maße zugeführt werden. Die Versorgung mit Vitamin C ist in Deutschland knapp über der DGE-Empfehlung von 95 mg/Tag beziehungsweise 110 mg/Tag. Daher sind Vitaminpräparate für einen gesunden Menschen, der sich abwechslungsreich und vollwertig ernährt, überflüssig. Die Empfehlung für Schwangere und Stillende liegt bei 105 beziehungsweise 125 mg täglich. Für Raucher liegt die Empfehlung bei 135 mg/Tag für Frauen beziehungsweise 155 mg/Tag für Männer. Ursache für eine unzureichende Zufuhr ist meistens eine einseitige Ernährung. Dies betrifft vor allem Menschen, die nicht täglich frisches Obst und Gemüse verzehren. Untersuchungen mit 14C-markiertem Vitamin C zeigen, dass der tägliche Ascorbatumsatz unabhängig von der Vitamin-C-Zufuhr nur etwa 20 mg beträgt. Somit genügen bereits knapp 20 mg täglich, um Skorbut zu vermeiden. Die Fachinformation des Bundesinstituts für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) gibt für Vitamin C einen täglichen Gesamtumsatz von etwa 1 mg/kg Körpergewicht an. Für Vergleichszwecke interessant ist, dass für Meerschweinchen eine Tagesdosis von 10 bis 30 mg empfohlen wird (bei einem Gewicht von etwa 0,8 bis 1,5 kg), wobei sie diese ebenso wie der Mensch nicht selbst produzieren können. Im Gegensatz dazu produzieren viele Tiere selbst Vitamin C. Große Hunde oder kleine Kälber, die etwa das Körpergewicht eines Menschen haben, stellen 1 bis 2 g täglich her, bei Krankheit bis zu 10 g. Studien zur Pharmakokinetik von Vitamin C zeigen, dass eine volle Sättigung der Körperreserven mit Vitamin C (3000 mg) eine tägliche Zufuhr von 200 mg erfordert. Immunzellen wie Lymphozyten, Neutrophile und Monozyten werden bereits bei einer täglichen Aufnahme von 100 mg Vitamin C gesättigt. Die vollständige Plasmasättigung wird bei Zufuhr von 1000 mg Vitamin C pro Tag erreicht. Die Bioverfügbarkeit nimmt bei oraler Einnahme mit steigender Einzeldosis stark ab. 200 mg werden noch nahezu vollständig aufgenommen. Aus diesem Grund ist es sinnvoller, mehrere Einzeldosen mit je 200 mg über den Tag verteilt zu sich zu nehmen, als einmalig 1000 mg. Die Vitamin-C-Versorgung des Organismus spiegelt sich im Blutspiegel wider. Laut DGE sind geringere Konzentrationen als 20 μmol/l (0,35 mg/dl) mit vorklinischen Symptomen wie beispielsweise allgemeiner Müdigkeit, Leistungsschwäche, Infektanfälligkeit und schlechter Wundheilung verbunden. Offensichtliche klinische Mangelsymptome, die unter dem Begriff Skorbut zusammengefasst werden, treten erst bei Vitamin-C-Plasmaspiegeln unterhalb von 10 μmol/l (0,18 mg/dl) auf. Heute ist allgemein anerkannt, dass subklinische Vitamin-C-Defizite die Langzeitgesundheit negativ beeinflussen. Ein deutsches Konsensuspapier empfiehlt deshalb präventive Vitamin-C-Plasmaspiegel von mindestens 50 μmol/l (0,88 mg/dl) zur Verringerung des Arteriosklerose- und Krebsrisikos (DGE 2000). Die von der DGE empfohlene Vitamin-C-Tagesdosis von 95 mg beziehungsweise 110 mg bezieht sich ausschließlich auf Gesunde. Vitamin C ist eines der wichtigsten körpereigenen Antioxidantien. Ein Mehrbedarf bei Erkrankungen, die mit der Generierung von reaktiven Sauerstoffverbindungen (ROS) einhergehen, ist unbestritten. Er ist beim gegenwärtigen Stand der Erkenntnis nur noch nicht genau bezifferbar. Chronisch-entzündliche Erkrankungen wie beispielsweise Arthritis, Allergien, Arteriosklerose, Krebs oder rezidivierende Infektionen sind nachweislich mit einem subklinischen bis klinischen Vitamin-C-Mangel (unter 30 μmol/l oder 0,53 mg/dl) und oxidativem Stress verbunden. Eine ständig zunehmende Anzahl epidemiologischer Studien zeigt den prophylaktischen Wert einer adäquaten diätetischen Vitamin-C-Aufnahme. Hier sind vor allem die Ergebnisse der EPIC-Studie zu nennen, die 2001 in der Zeitschrift „The Lancet“ publiziert wurden. Die Daten von fast 20.000 Männern und Frauen zeigten, dass eine Steigerung der Blutascorbatwerte um 20 μmol/l (0,35 mg/dl) eine 20%ige Reduktion der Mortalität mit sich brachte. Mangelerscheinungen Szent-Györgyi identifizierte 1933 das Vitamin C als wirksame Substanz gegen Skorbut. Nur wenige Wirbeltiere, darunter Trockennasenprimaten (unter anderem der Mensch), Meerschweinchen und Echte Knochenfische sowie einige Familien in den Ordnungen der Fledertiere und Sperlingsvögel, sind nicht zur Biosynthese von Ascorbinsäure aus Glucuronsäure befähigt. Ihnen fehlt das Enzym L-Gulonolactonoxidase. Für diese Lebewesen ist Ascorbinsäure ein Vitamin, also essenziell. Für alle anderen Wirbeltiere ist Ascorbinsäure nur ein Metabolit. Lebewesen, die nicht in der Lage sind, Ascorbinsäure selbst zu synthetisieren, müssen diese in ausreichender Menge über die Nahrung aufnehmen, um nicht an Skorbut zu erkranken. In frisch gelegten Hühnereiern fehlt zwar die Ascorbinsäure, sie wird jedoch ab Brutbeginn hauptsächlich von der Membran des Dottersacks synthetisiert. Das Umschalten des GLUT-1-Transporters auf Dehydroascorbat-Transport in Erythrozyten erfolgt mittels des Membranproteins Stomatin und dieser Prozess kommt nur in denjenigen Säugetieren vor, die nicht selbst Ascorbinsäure bilden können. Studien, die den tatsächlichen Vitamin-C-Gehalt im Blut des Menschen bestimmen, beobachten häufiger als bislang angenommen eine Unterversorgung: Die NHANES-III-Untersuchung von 1988 bis 1994 stellte fest, dass 10 bis 14 % der untersuchten Amerikaner an einer ernsten Unterversorgung (unter 11 μmol/l) und 17–20 % an einer subklinischen (11–28 μmol/l) Unterversorgung leiden – insgesamt also mehr als ein Viertel der Bevölkerung. Die aktuelle NHANES-Erhebung für den Zeitraum 2003–2004 beobachtet eine erfreuliche Entwicklung: Eine ernste Unterversorgung betrifft nur noch 7,1 % der Bevölkerung. Einschneidend sind immer noch die Einkommensverhältnisse. Menschen mit niedrigem Einkommen leiden im Vergleich zu Gutverdienern doppelt so häufig an einer Unterversorgung (10–17 % versus 5–8 %). Zwei wesentliche Gründe für die insgesamt verbesserte Vitamin-C-Versorgung sind der Rückgang der Anzahl der Passivraucher, durch ein Rauchverbot in öffentlichen Einrichtungen und die zunehmende Einnahme von Vitaminpräparaten. Am subklinischen Mangel (unter 28 μmol/l) änderte sich kaum etwas – er trifft immer noch etwa 20 % der Amerikaner. Der sozioökonomische Einfluss auf eine gesundheitsbewusste Ernährung wird in einer schottischen Untersuchung deutlich: 44 % der Menschen mit niedrigem sozioökonomischen Status wiesen Vitamin-C-Blutspiegel unter 23 μmol/l und 20 % unter 11 μmol/l auf. Aber Nichtrauchen und gute Schulbildung schützen nicht automatisch vor einer Unterversorgung. Eine kanadische Studie bestimmte in der Zeit von 2004 bis 2008 die Vitamin-C-Blutspiegel von knapp 1000 Nichtrauchern im Alter von 20 bis 29 Jahren an einer Campus-Universität. Jeder Dritte zeigte einen subklinischen Vitamin-C-Mangel (unter 28 μmol/l) und jeder Siebte defizitäre Werte unterhalb der Skorbutgrenze (unter 11 μmol/l). Dabei korrelierte der Mangel mit Übergewicht, Bluthochdruck und Entzündungsparametern. Überdosierung Für Vitamin C ist die Hypervitaminose, wie sie beispielsweise bei Vitamin A vorkommen kann, sehr selten, da der Körper einen Überschuss an Ascorbinsäure wieder über die Nieren ausscheidet. Wegen mangelnder Daten gibt das BfR keine UL aus, definiert aber einen „Orientierungswert“ von 1000 mg Vitamin C pro Tag. In einer vom National Institutes of Health (NIH) durchgeführten Studie wurden sieben Freiwillige zunächst mit einer ascorbinsäurearmen Diät ernährt und so ihre körpereigenen Vorräte an Vitamin C aufgebraucht. Als diese danach wieder mit Vitamin C versorgt wurden, begann die renale (über die Niere) Ausscheidung an unverändertem Vitamin C ab etwa 100 mg/d. Die Zufuhr über 400 mg/d wurde – soweit überhaupt im Darm aufgenommen (die Einnahme von Megadosen senkt die Resorptionsquote deutlich) – praktisch vollständig renal ausgeschieden. Ab etwa 1 g pro Tag steigen die Oxalat- und die Harnsäure-Konzentrationen im Urin. Da ein Teil der Ascorbinsäure im Stoffwechsel zu Oxalsäure umgesetzt wird, besteht bei entsprechend disponierten Menschen prinzipiell ein erhöhtes Risiko für Calciumoxalat-Nierensteine (CaC2O4). Schon bei normaler Zufuhr stammen etwa 30 bis 50 % des Plasmaoxalats aus dem Vitamin-C-Abbau. Der Oxalatspiegel im Urin steigt selbst erst an, wenn eine Tagesdosis von etwa 6 g überschritten wird. Hohe orale Einzeldosen können einen vorwiegend osmotisch bedingten Durchfall auslösen. Die Dosis variiert von Person zu Person, wird mit etwa 5–15 g (1–3 gehäufte Teelöffel) für eine gesunde Person angegeben. Diese Toleranzgrenze kann bei Individuen, die an schweren Erkrankungen leiden, bis auf über 200 g ansteigen. Bei Menschen mit Glucose-6-Phosphatdehydrogenase-Mangel (G6PD-Mangel, Favismus), einer insbesondere in Afrika sehr weit verbreiteten, erblichen Krankheit, können intravenöse Vitamin-C-Dosen, etwa 30 bis 100 g pro Infusion, zur Hämolyse führen. Häufig wird Vitamin C, besonders wenn auf nüchternen Magen konsumiert, mit Verdauungsstörungen durch Übersäuerung des Magens in Verbindung gebracht. Dies kann unter anderem vermieden werden, indem Vitamin C nicht als Ascorbinsäure, sondern als Ascorbat (Salz der Ascorbinsäure, zum Beispiel Natriumascorbat) aufgenommen wird. Dies kann zum Beispiel durch die Zugabe von Backpulver (NaHCO3) erreicht werden. Studien haben gezeigt, dass die Resorption von Vitamin C erhöht wird, wenn es zu Fruchtsäften wie zum Beispiel Orangensaft gemischt wird. Bei der Ratte liegt der LD50-Wert (die Dosis, bei der die Hälfte der Versuchstiere sterben) für Vitamin C bei 11,9 g pro Kilogramm Körpergewicht. Das entspricht bei einem 70 kg schweren Menschen einer Dosis von 833 g. Therapeutisch und prophylaktisch eingesetzt wird die Überdosierung von Vitamin C zum Beispiel bei Harnwegsinfektionen. Durch die renale Ausscheidung der Ascorbinsäure wird der Urin sauer. In diesem sauren Milieu können die Erreger deutlich schlechter gedeihen. Eine regelmäßig hohe Einnahme von Ascorbinsäure kann jedoch die Bildung von Nierensteinen begünstigen, zumindest ist das Risiko bei den untersuchten Männern doppelt so hoch. Stoffwechsel im Detail Ascorbinsäure kann von Menschen, Affen und einigen anderen Tierarten nur mit der Nahrung aufgenommen werden. Im Stoffwechsel der meisten anderen Lebewesen kann sie hingegen auch bedarfsabhängig synthetisiert werden. Aufnahme mit der Nahrung Der Transportweg von Vitamin C erfolgt über Enterozytzellen des Darmes. Wie es von dort in den Blutstrom gelangt, ist noch nicht vollständig geklärt. Jedoch ist der Transport von Ascorbat beziehungsweise Dehydroascorbat (DHA) vom Blut in alle anderen Zellen genauer bekannt. Die Aufnahme von Dehydroascorbat (DHA, vergleiche Abschnitt oben) in das Zellinnere (Zytosol) menschlicher Zellen findet mittels dreier Glucosetransporter statt, GLUT-1, GLUT-3 und GLUT-4. DHA konkurriert dabei mit Glucose, sodass ein Übermaß an Glucose effektiv die Aufnahme von DHA verhindern kann. Das Ascorbat wird zusammen mit je zwei Natriumionen mittels der Transportproteine SVCT1 und SVCT2 ins Zellinnere geschleust. Biosynthese Ascorbinsäure wird von Bakterien, Pflanzen und Wirbeltieren mithilfe verschiedener Enzyme produziert. Ausgangssubstanzen sind hauptsächlich D-Glucose beziehungsweise D-Galactose. Bei Pflanzen können neben D-Glucose und D-Galactose auch D-Glucuronlacton, D-Galacturonat beziehungsweise dessen Methylester die Biosynthese einleiten. Biosynthese in Wirbeltieren Bei Ratten wurde die Biosynthese am besten untersucht. Die Bildung der Ascorbinsäure beginnt mit der Oxidation von UDP-D-Glucose zu UDP-D-Glucuronsäure durch das Enzym UDP-Glucose-Dehydrogenase (). Oxidationsmittel ist dabei das NAD+. Ausnahmen Trockennasenprimaten (unter anderem der Mensch), Meerschweinchen, Echten Knochenfischen sowie einigen Familien der Fledertiere und Sperlingsvögel fehlt das Enzym L-Gulonolactonoxidase (B in obiger Abbildung) aufgrund eines genetischen Defekts, sodass sie Ascorbinsäure nicht synthetisieren können. Die genetische Mutation bei Trockennasenprimaten trat vor etwa 65 Millionen Jahren auf. Diese Primaten waren seinerzeit in einer Gegend angesiedelt, die ganzjährig reich an Vitamin-C-haltigen Früchten war. Daher hatte dieser bei anderen Tieren letale Defekt keine negativen Auswirkungen. Auch einige Insekten wie die Wanderheuschrecken (Acrididae) können Ascorbinsäure nicht selbständig herstellen. Funktion Eine wichtige Funktion der Ascorbinsäure im menschlichen Organismus beruht auf ihrer Eigenschaft als Reduktionsmittel. Sie ist also in der Lage, Elektronen auf andere Moleküle zu übertragen. Zwei grundsätzliche Aufgaben können unterschieden werden: Ascorbinsäure als Radikalfänger (Scavenger) Ascorbinsäure dient im tierischen Organismus als Radikalfänger, da sie in der Lage ist, ebensolche auf andere Moleküle zu übertragen. Die Grafik zeigt nicht den tatsächlichen Reaktionsmechanismus, sondern schematisch die Fähigkeit der Ascorbinsäure, unter Reaktion zur Dehydroascorbinsäure zwei Radikale einfangen zu können (vgl. obige Abbildung). Bei der Verstoffwechslung des Sauerstoffs in der Zelle kann es zur Bildung des Hyperoxidradikals O2•− kommen, wenn der molekulare Sauerstoff O2 bei der Endreaktion der Atmungskette statt vier Elektronen nur eines erhalten hat. Das Hyperoxidradikal ist aufgrund dieses Elektronenmangels extrem reaktiv und in der Lage, molekulare Zellstrukturen zu schädigen. Die Reaktion mit Ascorbinsäure überführt dieses in Wasserstoffperoxid: Das Wasserstoffperoxid wird von dem Enzym Katalase abgebaut. Ascorbinsäure als Cofaktor in Redoxreaktionen Sowohl Ascorbinsäure als auch deren oxidierte Form (DHA) sind Cofaktoren für viele biochemische Reaktionen. Hierbei stellt Ascorbinsäure Elektronen für Kupfer(I)-abhängige Monooxygenasen beziehungsweise Eisen(III)-abhängige Dioxygenasen bereit. In vitro können auch andere Redoxfaktoren diese enzymatischen Reaktionen katalysieren. Von Bedeutung ist diese Redoxeigenschaft der Ascorbinsäure beispielsweise bei der Synthese von Collagen im menschlichen Stoffwechsel. Zur Darstellung dieses Strukturproteins muss die Aminosäure L-Prolin zu ihrer oxidierten Form, Hydroxyprolin, umgewandelt werden. Ascorbinsäure dient dazu, das in dieser Reaktion genutzte Reduktionsmittel Fe(II) zu regenerieren. Besteht ein Mangel an Vitamin C, kann die Bildung des Hydroxyprolins bei der Collagensynthese nur begrenzt erfolgen, sodass die typischen Symptome des Skorbuts wie Zahnfleischbluten, Zahnausfall und Hautschäden auftreten. Recycling der Oxidationsprodukte Die nach Oxidation entstehenden Produkte Semidehydroascorbinsäure und Dehydroascorbinsäure werden enzymatisch wieder zu Ascorbinsäure reduziert. Die Enzyme Cytochrom b5-Reduktase und Thioredoxinreduktase katalysieren die Umwandlung von Semidehydroascorbinsäure zu Ascorbinsäure im Cytosol, unter Verbrauch von NADH beziehungsweise NADPH. Außerdem kann eine Reduktion über elektronentransferierende Membranproteine stattfinden. Dehydroascorbinsäure wird sowohl spontan mittels Glutathion oder NADPH reduziert als auch enzymatisch über die Glutathiontransferase Omega. Abbau Der Abbau von Dehydroascorbinsäure wird bei Säugetieren durch Hydrolyse zur physiologisch inaktiven 2,3-Diketogulonsäure eingeleitet. Diese wird entweder zu Oxalat und L-Threonsäure gespalten oder zu Kohlenstoffdioxid, Xylose, Xylulose decarboxyliert. Im Unterschied dazu haben Bakterien wie E. coli enzymatische Stoffwechselwege für den Abbau von Ascorbinsäure und wahrscheinlich auch für Dehydroascorbinsäure. Nachweis Um Ascorbinsäure quantitativ nachzuweisen, gibt es zahlreiche colorimetrische Methoden, etwa unter Verwendung von 2,4-Dinitrophenylhydrazin. Ascorbinsäure reagiert mit diesem zu einem Hydrazon, dessen Absorption messbar ist. Darüber hinaus kann 2,2′-Bipyridin zum colorimetrischen Nachweis dienen. Hierbei wird die Reduktionskraft der Ascorbinsäure genutzt, die Fe(III) zu Fe(II) reduziert. Fe(II) bildet dann mit 2,2′-Bipyridin einen farbigen Komplex. Es sind auch einige fluorometrische Nachweismethoden bekannt. Ascorbinsäure lässt sich auch durch Titration mit Tillmans-Reagenz (2,6-Dichlorphenolindophenol, abgekürzt DCPIP) nachweisen, bei der das Reagenz durch die Ascorbinsäure zu einer Leukoverbindung reduziert wird. Dabei ist ein Farbumschlag von tiefblau zu farblos zu beobachten. Diese Methode eignet sich für eine schnelle Bestimmung, die aber an die Genauigkeit oben genannter Wege nicht heranreicht. Ascorbinsäure kann auch spezifisch mittels Oxidation durch das Enzym Ascorbinsäure-Oxidase nachgewiesen werden, wobei die Änderung der Lichtabsorption bei einer Wellenlänge von 245 nm gemessen wird. Die Gehaltsbestimmung wird im Europäischen Arzneibuch durch redoximetrische Titration mit 0,05-molarer Iodlösung unter Zusatz von Stärke durchgeführt (Iodometrie). Dabei verbraucht ein Mol Ascorbinsäure ein Mol Iod, das zu farblosem Iodid umgesetzt wird. Die Färbung durch den blauen Iod-Stärke-Komplex dient der Endpunktbestimmung. Da die zugesetzte Stärkelösung die Reaktion verzögert und einen schleppenden Umschlag verursacht, bietet sich eine Indikation mit Variamin an. Der maßanalytische Faktor beträgt 8,8065 mg Ascorbinsäure / ml 0,05 M Iodlösung. Literatur Beat Bächi: Volksdroge Vitamin C für alle! Pharmazeutische Produktion, Vermarktung und Gesundheitspolitik (1933–1953). Chronos, Zürich 2009, ISBN 978-3-0340-0921-8 (= Interferenzen. Band 14, zugleich Dissertation an der Universität Zürich 2008). Lester Packer, Jürgen Fuchs: Vitamin C in Health and Disease. Marcel Dekker Inc illustrated edition 1997, ISBN 0-8247-9313-7. Siehe auch Ascorbate Weblinks Ascorbat- und Alderatstoffwechsel. Bei: Kegg-Enzyme. B. Jassal: Vitamin C (ascorbate) metabolism. In: reactome.org. (englisch) Vitamin C: Mikroskop-Aufnahmen in polarisiertem Licht. – Galerie von Mikrokristallen. Einzelnachweise C Arzneistoff Lebensmittelkonservierungsstoff Enol Crotonolacton Polyol Antioxidationsmittel Säuerungsmittel Organische Säure Lebensmittelzusatzstoff (EU) Futtermittelzusatzstoff (EU)


text: Anomie (griechisch: Kompositum aus α privativum zur Verneinung und der Endung -nomie von , „Ordnung, Gesetz“) bezeichnet in der Soziologie einen Zustand fehlender oder schwacher sozialer Normen, Regeln und Ordnung. Vor allem in England war der Begriff ursprünglich ein theologischer Ausdruck für das Brechen religiöser Gesetze. Zur Beschreibung einer Anomie wird umgangssprachlich und irreführend häufig auch das Wort Anarchie (Abwesenheit von Herrschaft) benutzt. „Anomie“ bei Durkheim Der Begriff der Anomie wurde von Émile Durkheim (1858–1917), der ihn den Schriften des Philosophen Jean-Marie Guyau entlehnt hatte, in die Soziologie eingeführt. Der Rückgang von religiösen Normen und Werten führt nach Durkheim unweigerlich zu Störungen und zur Verringerung sozialer Ordnung. Aufgrund von Gesetz- und Regellosigkeit sei dann die gesellschaftliche Integration nicht länger gewährleistet. Diesen Zustand nannte Durkheim anomie, die beim Individuum zu Angst und Unzufriedenheit führen müsse, ja sogar zur Selbsttötung führen könne („anomischer Suizid“). Durkheim benutzte den Begriff, um die pathologischen Auswirkungen der sich im Frühindustrialismus rasch entwickelnden Sozial- und Arbeitsteilung zu beschreiben. Die damit einhergehende Schwächung der Normen und Regeln für die Allokation von Waren führe zu einem verschärften Wettbewerb und Kampf um die steigenden Wohlstandsgewinne. Die Entwicklung des Anomiebegriffs bei Durkheim vollzog sich in mehreren Schritten: Zunächst verstand er Anomie als eine Situation, in der in einer arbeitsteiligen Gesellschaft keine Solidarität mehr entsteht. In seinem Werk über den Suizid (1897) sind es vor allem Ambitionen der Individuen, die im günstigen Fall zu einem moralischen Individualismus, im ungünstigen zu einem egoistischen exzessiven Individualismus führen. Letzterer zerstört das soziale Gleichgewicht und die sozialen Normen und führt nach Durkheim in die Anomie. In der Arbeit über die Regeln der soziologischen Methode ist Anomie keine reale oder zugeschriebene Eigenschaft der Individuen (dafür wird von der Kriminalsoziologie der Begriff der Devianz genutzt), sondern der gesellschaftlichen Struktur insgesamt. Diese ist regelmäßig durch eine gewisse Quote an Normabweichung – z. B. an Kriminalität – gekennzeichnet. Anomisch ist jedoch ein plötzlicher Anstieg der Kriminalität. Das Gegenteil der Anomie ist nach Durkheim ein Zustand des Fatalismus, in dem soziale Regeln widerspruchslos akzeptiert werden. Bronisław Malinowski postulierte 1926, dass auch in sogenannten primitiven Gesellschaften die sozialen Regeln allenfalls partiell erfüllt werden. Talcott Parsons wies darauf hin, dass gesteigerter Individualismus nicht aus der Emanzipation der Individuen von sozialen Regeln resultiere, sondern selbst eine besondere Form der sozialen Regelung in modernen Gesellschaften darstelle. „Anomie“ bei Merton Robert K. Merton hat den Anomiebegriff verfeinert. Anomie entsteht vor allem aus der Diskrepanz zwischen gesellschaftlich bzw. kulturell definierten, also erstrebenswerten und legitimen Zielen (für die USA z. B. individueller Reichtum), und einer Unklarheit über die zu ihrer Erreichung legitimen (sozial erlaubten) Mittel oder aus einem erschwerten Zugang zu diesen Mitteln. Mit Anomie kann also die Dissoziation zwischen kulturellen Zielen und dem Zugang bestimmter sozialer Schichten zu dazu notwendigen Mitteln beschrieben werden, also aus einem Auseinanderklaffen von angestrebten Zielen, Wünschen und Erwartungen der Menschen einer Gesellschaft, den sozialen Normen, welche die Mittel vorschreiben, die die Menschen zur Realisierung ihrer Ziele anwenden dürfen, und einer als ungerecht empfundenen Verteilung dieser Mittel. Dadurch schwächt sich die Bindung zwischen Mitteln und Zielen ab. Die kulturelle Struktur einer Gesellschaft beeinflusst dabei die Ziele (z. B. Bildung, Wachstum, Wohlstand, hohes Ansehen) und die zu ihrer Erreichung zu befolgenden Normen („1+1=2“?, Fleiß, Intelligenz, Lernfreude, Religion, Erinnerung). Die soziale Struktur entscheidet hingegen über die Verteilung dieser Mittel (Chancengleichheit, Teilhabe, gleiches Recht für alle usw.). Merton nennt fünf mögliche Reaktionsmuster des Menschen auf diese Dissoziation: Konformität: Konzentrierung auf die Ziele, die mit den zur Verfügung stehenden (gebilligten) Mitteln erreicht werden können; Innovation: Gebrauch kulturell bisher missbilligter Mittel zur Verfolgung kulturell gebilligter Ziele; Ritualismus: strikte Nutzung der vorgeschriebenen Mittel bis hin zur Ignoranz der negativen Konsequenzen des Gebrauchs dieser Mittel (Durchführung des Rituals um des Rituals willen – auch bei Verzicht auf die Erreichung der kulturellen Ziele); Rückzug (retreat): Verzicht sowohl auf vorgeschriebene Ziele als auch geforderte Mittel (Aussteiger, Drogenabhängige etc., vgl. auch Eskapismus); Rebellion: Zurückweisung von Zielen und Mitteln und Betonung eines neuen, sozial missbilligten Systems von Zielen und Mitteln. Kulturell gebilligte Mittel können als im technischen Sinn ineffizient empfunden werden, was den Rückgriff auf effizientere, aber kulturell abgelehnte Mittel nahelegt. Dieses Verhalten kann missbilligt, jedoch nachträglich als erfolgreiche Innovation betrachtet werden. Gegenwärtig führe vor allem die Relativierung kultureller Mittel durch Pluralisierung und Individualisierung zu Problemen wie Orientierungslosigkeit, Verhaltensunsicherheit und gesellschaftlicher Desintegration. Siehe auch Anomia Assimilation (Soziologie) Emergente Ordnung Entfremdung Literatur Gabriele Faßauer, Frank Schirmer: Moderne Leistungssteuerung und Anomie. Eine konzeptionelle und indizienbasierte Analyse aktueller Entwicklungen in Organisationen. In: Soziale Welt. Jg. 57, Nr. 4, 2006, S. 351–371, doi:10.5771/0038-6073-2006-4-351, . Hans Joas (Hrsg.): Lehrbuch der Soziologie. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Campus-Verlag, Frankfurt am Main u. a. 2007, ISBN 978-3-593-37920-3. Siegfried Lamnek: Theorien abweichenden Verhaltens. Eine Einführung für Soziologen, Psychologen, Pädagogen, Juristen, Politologen, Kommunikationswissenschaftler und Sozialarbeiter. 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