Blut in Regenbogenfarben

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Die bunte Chemie des Lebens

Wenn wir an Blut denken, sehen wir gleich rot. Unser Blut hat diese Farbe, weil das eisenhaltige Hämoglobin in den roten Blutkörperchen Licht so absorbiert und reflektiert, dass wir es als rot sehen.

Allerdings hat Blut nicht immer dieselbe rote Farbe. Frisch mit Sauerstoff beladenes Blut erscheint hellrot bis leuchtend scharlachrot. Der Grund: Sobald die Hämgruppe Sauerstoff bindet, kommt es zu einer Konformationsänderung, und das Eisen ändert seine Position, sodass das Licht etwas anders absorbiert wird.

Ist der Sauerstoff abgegeben, kehrt das Blut bekanntlich über die Venen zum Herzen zurück. Es wirkt deutlich dunkler – eher weinrot oder dunkelrot. Venenblut ist aber nicht blau, wie früher vermutet. Dass Adern unter der Haut bläulich erscheinen, liegt ausschließlich an den optischen Eigenschaften von Haut und Gewebe. Die Herkunft des Begriffs »blaues Blut« lässt sich hieraus auch ableiten. Im mittelalterlichen Spanien sprach man erstmals vom »blauen Blut«. Adlige mit heller Haut hatten deutlich sichtbare bläuliche Venen und grenzten sich so von der sonnengebräunten, arbeitenden Bevölkerung ab. Der Ausdruck verbreitete sich später in Europa als Sinnbild für adelige Abstammung.

Auch krankhafte Veränderungen können die Blutfarbe beeinflussen. Bei einer Kohlenmonoxidvergiftung beispielsweise erscheint das Blut kirschrot. Der Grund: Kohlenmonoxid bindet rund 300-mal stärker an Hämoglobin als Sauerstoff und bildet Carboxyhämoglobin, das dem Blut eine auffallend helle Farbe verleiht. Gerade diese scheinbar »gesunde« Rotfärbung kann trügerisch sein, denn die Sauerstoffversorgung des Körpers ist massiv eingeschränkt.

Braunrote Verfärbungen können auftreten, wenn Hämoglobin zu Methämoglobin (MetHb) oxidiert wird. Dabei wird zweiwertiges Eisen im Hämoglobin zu dreiwertigem oxidiert, und die reversible Sauerstoffbindung ist gestört. Ursache können bestimmte Arzneistoffe, Chemikalien oder seltene angeborene Stoffwechselstörungen sein. MetHb entsteht in geringen Anteilen auch physiologisch und wird durch die Methämoglobin-Reduktase wieder reduziert. Säuglinge weisen noch eine verminderte Enzymaktivität auf.

Zu den MetHb-Bildnern zählen neben Nitriten, Wasserstoffperoxid und aromatischen Aminoverbindungen auch einige Arzneistoffe wie Prilocain und Sulfonamide. Die Arzneimittelkommission der deutschen Ärzteschaft berichtete vor einiger Zeit über den Fall einer Methämoglobinämie nach Überdosierung von Emla®-Creme bei einem Säugling. In Emla ist neben Lidocain auch Prilocain enthalten.

Blut kann auch Körperausscheidungen eine auffällige Farbe verleihen. Schwarzer, teerartiger Stuhl – die sogenannte Meläna – entsteht durch verdautes Blut nach einer Blutung im Magen-Darm-Trakt. Rosafarbener Urin weist dagegen darauf hin, dass sich Blut mit Urin vermischt hat.

Während sich beim Menschen die Farbpalette vor allem auf verschiedene Rottöne beschränkt, präsentiert die Natur ein regelrechtes Farbspektakel. Der Grund liegt in den unterschiedlichen Molekülen, mit denen Tiere Sauerstoff transportieren. Auch fast alle Wirbeltiere – von Fischen über Vögel bis zu Säugetieren – besitzen Hämoglobin und damit rotes Blut. Ganz anders sieht es jedoch bei vielen wirbellosen Meerestieren aus.

Kraken, Tintenfische, Hummer und Krebse verfügen über Hämocyanin statt Hämoglobin. Hier übernimmt Kupfer anstelle von Eisen die Sauerstoffbindung. Ist Hämocyanin mit Sauerstoff beladen, färbt es das Blut blau. Besonders in kaltem und sauerstoffarmem Wasser arbeitet dieses System äußerst effizient und stellt einen evolutionären Vorteil dar.

Einige Meeresringelwürmer wiederum besitzen Chlorocruorin – einen eisenhaltigen Blutfarbstoff, der dem Blut einen grünlichen Farbton verleiht. Dieses Sauerstofftransportprotein ist eng mit Hämoglobin verwandt, unterscheidet sich aber leicht in seiner chemischen Struktur. Diese kleine Veränderung beeinflusst, welche Wellenlängen des Lichts das Molekül absorbiert.

Andere wirbellose Tiere wie bestimmte Ringelwürmer oder Armfüßer nutzen Hämerythrin, das sauerstoffreich violett bis rosafarben erscheint. Hämerythrin enthält auch Eisen, aber kein Häm. Stattdessen sind zwei Eisenatome im Protein zu finden, die die Sauerstoffbindungsstelle bilden. Hämerythrin absorbiert vor allem Licht im grün-gelben Bereich des Spektrums, während mehr rotes und blaues Licht reflektiert wird. Die Mischung aus Rot und Blau nehmen die Augen als Violett wahr.

Eine Besonderheit stellen einige Glatteidechsen (Skinke) der Gattung Prasinohaema aus Neuguinea dar. Ihr Blut wirkt grün, weil es außergewöhnlich hohe Konzentrationen des Gallenfarbstoffs Biliverdin enthält. Beim Menschen wären solche Werte hochgiftig, die Echsen haben jedoch im Laufe der Evolution eine bemerkenswerte Toleranz entwickelt.

Biliverdin ist übrigens auch der Grund, weshalb ein blauer Fleck beim Menschen später grünlich aussieht, denn Biliverdin ist ein Abbauprodukt von Hämoglobin. Da Biliverdin dann weiter zu Bilirubin abgebaut wird, nimmt ein ursprünglich blauer Fleck am Ende des Abheilens eine gelblich-bräunliche Farbe an.

Und Insekten? Sie besitzen zwar eine Hämolymphe, diese übernimmt jedoch meist keinen Sauerstofftransport. Da Insekten Sauerstoff über ein verzweigtes Tracheensystem direkt zu ihren Geweben leiten, ist ihre Hämolymphe häufig farblos oder gelblich.