Kynurenin-3-Monooxygenase

KMO (Kynurenin-3-Monooxygenase) ist das Schlüsselenzym im Kynurenin-Pathway – dem Hauptabbauweg von Tryptophan bei Entzündungen. Es wandelt Kynurenin in 3-Hydroxykynurenin um, das weiter zu Quinolinsäure (QUIN) abgebaut wird – einem starken NMDA-Agonisten mit neurotoxischer Wirkung. KMO-Aktivität wird durch Entzündungszytokine (IL-6, TNF-α) hochreguliert. Hohe KMO-Aktivität bedeutet: Kynurenin fließt verstärkt in den Zweig zu 3-Hydroxykynurenin und Quinolinsäure statt zur Kynurensäure. Wird im Zusammenhang mit Depression, Neuroinflammation und Long COVID untersucht.

Wie die Kynurenin-3-Monooxygenase arbeitet

Die KMO ist ein Enzym in der äußeren Membran der Mitochondrien. Sie hängt an Kynurenin eine Hydroxygruppe an und braucht dafür Sauerstoff, NADPH als Elektronenlieferant und FAD als Cofaktor – FAD wird aus Vitamin B2 gebildet. Am meisten KMO enthalten Leber und Nieren. Im Gehirn ist die Arbeit aufgeteilt: Mikrogliazellen und eingewanderte Makrophagen besitzen KMO und bilden den Zweig zu 3-Hydroxykynurenin und Quinolinsäure, Astrozyten haben kaum KMO und bilden aus Kynurenin vor allem Kynurensäure. Welche Zellen gerade aktiv sind, bestimmt deshalb mit, welche Stoffwechselprodukte im Nervengewebe überwiegen.

KMO-Aktivität niedrig – was passiert im Körper?

Arbeitet die KMO langsam, staut sich Kynurenin vor diesem Schritt und wird vermehrt von den Kynurenin-Aminotransferasen zu Kynurensäure und von der Kynureninase zu Anthranilsäure umgebaut. Eine geringe Aktivität kommt vor, wenn Vitamin B2 knapp ist und dem Enzym FAD fehlt, und bei angeborenen Varianten des KMO-Gens. In Studien wurden eine verringerte KMO-Aktivität und erhöhte Kynurensäure im Nervenwasser bei Schizophrenie beobachtet; dort wird diskutiert, ob die gedämpfte Glutamat-Signalübertragung mit Veränderungen des Denkens zusammenhängt.

KMO-Aktivität hoch – was passiert im Körper?

Entzündungsbotenstoffe wie Interferon-γ, TNF-α und IL-6 erhöhen die Menge an KMO in Makrophagen und Mikroglia. Das Enzym setzt dann mehr Kynurenin zu 3-Hydroxykynurenin um, und es entsteht mehr Quinolinsäure. 3-Hydroxykynurenin erzeugt reaktive Sauerstoffverbindungen, Quinolinsäure regt NMDA-Rezeptoren an und lässt Calcium in Nervenzellen einströmen; zugleich verbraucht die KMO selbst NADPH und Sauerstoff. Da nur aktivierte Mikroglia und Makrophagen im Gehirn über KMO verfügen, spiegelt eine hohe Aktivität dort vor allem eine Entzündungsreaktion im Nervengewebe wider.

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