Der Begriff Keratin ist eine Sammelbezeichnung für unterschiedliche Strukturproteine der Hornschicht. Das Wort leitet sich vom griechischen „kéras“ ab und bedeutet übersetzt Horn. Die Strukturproteine bestehen wie alle Proteine aus einzelnen Aminosäuren. Keratine sind wasserunlöslich und werden von Menschen und Tieren gebildet. Aufgrund ihres molekularen Aufbaus werden die Keratine in zwei wesentliche Gruppen eingeteilt.

Der Aufbau von Keratin

Es gibt zwei Klassen von Keratinen: Alpha-Keratine und Beta-Keratine. Die Alpha-Keratine sind fädige Strukturen und bestehen aus sogenannten Heterodimeren. Bei Heterodimeren handelt es sich um Moleküle, die aus zwei Untereinheiten bestehen. Die Untereinheiten werden als Monomere bezeichnet und sind in ihrem Aufbau oft identisch. Die Proteinbündel der Alpha-Keratine haben einen seilähnlichen Charakter und verfügen über eine besondere Zugfestigkeit. Die Fasern der Alpha-Keratine sind zu einer Dreifach-Struktur, einer sogenannten Helix, verbunden und mit Schwefelbrücken untereinander verknüpft. Dieser Aufbau macht die Keratine wasserunlöslich und mechanisch stabil. Beta-Keratine sind keine Strukturproteine. Ihr Gerüst wird als sogenanntes Faltblatt bezeichnet. Aufgrund ihres Aufbaus sind Beta-Keratine weniger stabil und dehnbar als die dreifach miteinander zu einer Helix verdrillten Alpha-Keratine.

Die Bildung von Keratin

Das menschliche Keratin wird von hornbildenden Zellen produziert. In der Fachsprache heißen diese Zellen Keranozyten. Sie befinden sich unter den tiefer liegenden Schichten der Haut und sind lebendige Zellen. Bei der Substanz Keratin selbst handelt es sich um nicht lebendes Material. Die Keranozyten sterben täglich ab und werden wieder neu gebildet. Das von ihnen produzierte Keratin befördert die abgestorbenen Keranozyten sowie die Hornzellen an die Oberfläche der Haut. Menschen verlieren daher täglich eine große Zahl von Hornschuppen. Bei bestimmten Erkrankungen der Haut ist der Zyklus der Keratinbildung gestört. Bei der Schuppenflechte ist der Prozess beispielsweise beschleunigt. Die Haut neigt zur extremen Schuppung.

Wo kommt Keratin vor?

Alpha- Keratine kommen ausschließlich in sogenannten Epithelzellen vor. Diese bedecken die inneren und äußeren Oberflächen des Körpers. Sie sind der Hauptbestandteil von Haaren, Zehen- und Fingernägeln beim Menschen, von den Harren aller Säugetiere und ihren Hörnern, Krallen, Klauen und Hufen. Keratine finden sich in den Barten von Walen, in den Stacheln der Igel und in den Hörnern der Rhinozerosse. Bei Beta-Keratinen handelt es sich um Ausscheidungsprodukte. Sie werden beispielsweise in den Spinndrüsen von Spinnen produziert. Aus den Beta-Keratinen besteht das Seidenprotein der Spinnennetze und das der Seide von Seidenraupen. Auch in den Federn und Schnäbeln von Vögeln und in der äußeren Bedeckung und den Hornschuppen von Reptilien kommen Beta-Keratine vor.

Die Funktion von Keratin

Die Filamente des Alpha-Keratins verfügen über eine besondere Reißfestigkeit. Diese verleiht den Geweben der Körperoberfläche, den sogenannten Epithelgeweben, eine große mechanische Stabilität. Die Epithelgewebe sind die schützenden Abschlussgewebe des menschlichen und tierischen Körpers. Aufgrund ihrer Lage an der Oberfläche sind sie häufig rauen Bedingungen ausgesetzt. Sie müssen Druck, Zug und anderen auf sie wirkenden Kräften wie z.B. der Sonneneinstrahlung widerstehen. Daher ist die durch die Filamente des Alpha-Keratins erreichte Festigkeit von besonderer Bedeutung. Keratine sorgen für die Barrierefunktion unserer Oberhaut, tragen zum Schutz des Körpers vor Fremdkörpern bei und bewahren ihn vor dem Austrocknen. Alpha-Keratine haben außerdem die Funktion, bestimmte Zellstrukturen an ihrem Bestimmungsort zu verankern.

Wie wird Keratin aufgenommen?

Keratin kann nicht über die Nahrung aufgenommen werden. Es wird vom Körper selbst aus den Bausteinen der Proteine, den Aminosäuren, produziert. Mit einer ausreichenden täglichen Zufuhr an Proteinen, kann die Produktion der keratinbildenden Zellen allerdings angekurbelt und gefördert werden. Auf diese Weise kann auch Mangelerscheinungen vorgebeugt werden, die zu Haarausfall oder Nagelerkrankungen führen. Besonders Gelatine haben eine positive Wirkung auf die keratinbildenden Zellen und fördern die Produktion des Keratins.

 

Quellen:

Purves Biologie. 9. Auflage. Herausgegeben von Markl, Jürgen; Mitarbeit: Sadava, David; Hillis, David M.; Heller, H. Craig; Berenbaum, May R.; Übersetzung: Held, Andreas; Jarosch, Birgit; Niehaus-Osterloh, Monika; Seidler, Lothar; Wink, Coralie.

Zoologie. 23. Auflage. Rüdiger Wehner, Walter Gehring.

https://www.enzyklopaedie-dermatologie.de/dermatologie/keratine-2053

https://www.keratin-info.de/

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