Oxidativer Stress: Deine Zellen rosten (und die Antioxidantien aus dem Supermarkt ändern daran nichts)

Thomas ist zweiundfünfzig Jahre alt. Er isst bio, treibt Sport dreimal pro Woche, raucht nicht, trinkt maßvoll. Seit zwei Jahren nimmt er ein in der Apotheke gekauftes Antioxidans-Ergänzungsmittel: Vitamin C, Vitamin E, Beta-Carotin, das klassische Trio, das millionenfach mit dem Versprechen verkauft wird, „gegen Alterung zu kämpfen”. Zwei Jahre später ist Thomas immer noch müde. Seine Gelenke schmerzen beim Aufwachen. Seine Haut hat an Glanz verloren. Seine Standard-Blutuntersuchungen sind normal. Und als ich ihm ein vollständiges oxidatives Profil verschrieb, war das Ergebnis ein Schock: seine erythrozytäre SOD war zusammengebrochen, seine Glutathion-Peroxidase war niedrig, sein Selen lag bei 65 µg/L (Ziel > 100), und sein reduziertes Glutathion war am unteren Ende. Thomas nahm seit zwei Jahren Antioxidantien, und doch war sein Körper vollständig oxidativem Stress ausgesetzt.

Das Paradoxon von Thomas veranschaulicht einen grundlegenden Fehler, den Prof. Vincent Castronovo, MD PhD, Professor an der Universität Lüttich und Dozent am DU of Micronutrition, in seinem Kurs über Energie und oxidativen Stress aufdeckt. Exogene Antioxidantien zu nehmen, wenn die endogenen Abwehrkräfte zusammengebrochen sind, ist wie eine Fassade zu streichen, deren Fundament einstürzt. Das Problem von Thomas war nicht ein Mangel an Vitamin C. Es war ein Mangel an Selen, Zink und Glutathion-Kofaktoren, die seine antioxidativen Enzyme am Funktionieren hinderten.

„Unser Organismus verteidigt sich gegen die zerstörerische Aktivität freier Radikale durch sichere und wirksame antioxidative Systeme. Wenn die Produktion freier Radikale über die Abwehrkapazitäten hinausgeht oder wenn diese fehlerhaft sind, können freie Radikale unsere eigenen Moleküle angreifen.” Prof. Vincent Castronovo, DU MAPS 2020, Kurs #13 „Energie und oxidativer Stress”¹

Deine Zellen verbrennen 50 Kilogramm ATP pro Tag

Um oxidativen Stress zu verstehen, muss man zunächst verstehen, woher die Energie deiner Zellen kommt. Ein Individuum verbrennt etwa 50 Kilogramm ATP pro Tag². Fünfzig Kilogramm. ATP (Adenosintriphosphat) ist die universelle Energiewährung des Lebens. Jede Muskelkontraktion, jeder Herzschlag, jede Nervenbahn, jede Proteinsynthese verbraucht ATP.

Dieses ATP wird hauptsächlich in den Mitochondrien produziert, zelluläre Organellen, die tatsächlich uralte Bakterien sind. Vor 1,6 Milliarden Jahren erfanden sie ein biochemisches System, um die anfangs toxischen Eigenschaften von Sauerstoff zu nutzen: die Zellatmung. Diese Erfindung vervielfachte die Energieproduktion um den Faktor 18 im Vergleich zur anaeroben Gärung.

Wir haben ungefähr 3 Billiarden Mitochondrien (3.000.000.000.000.000)³. Drei Tausend Millionen Millionen. Das Herz, das Gehirn, die Leber und die Muskeln sind die Organe mit den meisten Mitochondrien, da sie die meiste Energie verbrauchen. Das Mitochondrium hat seine eigene DNA (16.569 Basenpaare, ausschließlich von der Mutter übertragen), seine eigenen Ribosomen und sein eigenes Proteinsynthese-Gerüst. Es ist buchstäblich ein Organismus im Organismus.

Die Elektronentransportkette, gelegen in der inneren Membran des Mitochondriums, ist der zentrale Mechanismus der ATP-Produktion. Elektronen, die aus Nährstoffen extrahiert werden (Glukose durch Glykolyse, Fettsäuren durch Beta-Oxidation), werden durch NAD (dessen Vorläufer Vitamin B3 ist) und FAD (dessen Vorläufer Vitamin B2 ist) durch eine Reihe von Proteinkomplexen (Komplexe I bis V)⁴ transportiert. Die durch diesen Transfer freigesetzte Energie wird verwendet, um Protonen (H+) in den Intermembranraum zu pumpen, was einen Gradienten erzeugt, der die ATP-Synthase (Komplex V), die molekulare Turbine, die ATP zusammenbaut, antreibt.

Das Coenzym Q10 ist der Elektronentransporter zwischen Komplex I und Komplex II. Das Cytochrom C übernimmt, wenn das Elektron einen Teil seiner Energie verloren hat. Eisen und Kupfer sind essentielle Kofaktoren der Komplexe I, II, III und IV. Der Artikel über zelluläre Alterung behandelt ausführlich die Verbindung zwischen Mitochondrien, Energie und Alterung.

10 % der Elektronen fallen ab: die Quelle von oxidativem Stress

Hier ist der entscheidende Punkt. Die Elektronentransportkette ist nicht perfekt. Ungefähr 10 % der hochenergetischen Elektronen „fallen” aus der Elektronentransportkette ab, bevor sie auf kontrollierte Weise Sauerstoff erreichen⁵. Diese flüchtigen Elektronen treffen auf molekularen Sauerstoff (O2) unkontrolliert und verwandeln ihn in Superoxid-Radikal (O2•-), eine extrem instabile und giftige reaktive Sauerstoffspezies (ROS).

Das ist der Preis für das Atmen. Sauerstoff ist sowohl unser Treibstoff als auch unser Gift. Jeder Atemzug produziert Energie UND freie Radikale. Es ist ein Faustischer Handel, den die Evolution vor 1,6 Milliarden Jahren akzeptierte, im Austausch für die Energieleistung der aeroben Atmung.

Freie Radikale kommen nicht nur von Mitochondrien. Es gibt drei Hauptquellen endogenen Ursprungs: das Mitochondrium (Hauptquelle), Entzündung (Aktivierung von Makrophagen und Neutrophilen, die ROS zur Abtötung von Krankheitserregern produzieren) und hepatische Entgiftung (Phase I der Cytochrom-P450 erzeugt reaktive Zwischenprodukte)⁶. Exogene Quellen umfassen UV-Strahlung, ionisierende Strahlung, Tabak, Alkohol, Luftverschmutzer, Pestizide und Xenobiotika.

Die Ziele freier Radikale sind drei Kategorien biologischer Moleküle. Proteine werden durch Oxidation ihrer Thiolgruppen denaturiert, was Enzyme und Rezeptoren schädigt. Lipide, besonders die mehrfach ungesättigten Fettsäuren der Zellmembranen, unterliegen einer Kettenperoxidation, die die Membranen versteift und die Mitochondrienfunktion stört (deren innere Membran reich an DHA ist)⁷. DNA unterliegt einfachen und doppelten Strangbrüchen, Basismutationen (8-OHdG) und Mutationen, die sich mit dem Alter ansammeln und Karzinogenese fördern.

Die Trias der Abwehr: SOD, GPx, Katalase

Unser Organismus ist nicht wehrlos. Das System der endogenen antioxidativen Abwehr ist bemerkenswert ausgefallen, organisiert in drei Linien⁸.

Die erste Linie ist die Superoxiddismutase (SOD). Sie verwandelt das Superoxid-Radikal (O2•-) in Wasserstoffperoxid (H2O2). Es gibt drei SOD-Formen: SOD1 (Kupfer-Zink), lokalisiert im Zytoplasma, SOD2 (Mangan), lokalisiert in der Mitochondrien-Matrix, und SOD3 (Kupfer-Zink), extrazellular. Kupfer, Zink und Mangan sind also direkte Kofaktoren der ersten Linie der antioxidativen Abwehr. Ein Zinkmangel schwächt direkt diese erste Barriere.

Die zweite Linie ist die Glutathion-Peroxidase (GPx). Sie verwandelt Wasserstoffperoxid (H2O2) in Wasser (H2O). Sein essentieller Kofaktor ist Selen. Ohne Selen funktioniert die GPx nicht, und H2O2 sammelt sich in der Zelle an. Das reduzierte Glutathion (GSH) ist der Elektronendonor der GPx: es wird während der Reaktion zu Glutathion-Disulfid (GSSG) oxidiert und dann durch Glutathion-Reduktase (die NADPH benötigt, das selbst vom Pentose-Phosphat-Weg stammt) regeneriert⁹. Die Katalase, hauptsächlich in hepatischen Peroxysomen präsent, bildet einen Alternativweg zum Abbau von H2O2.

Die Katastrophe tritt auf, wenn H2O2 nicht neutralisiert wird. In Gegenwart von Eisen(II) (Fe2+) oder Kupfer(I) (Cu+) verwandelt sich H2O2 spontan in Hydroxyl-Radikal (OH•) durch die Fenton-Reaktion. Und hier dreht sich alles um: wir haben kein enzymatisches System zur Neutralisierung des Hydroxyl-Radikals¹⁰. Das OH•-Radikal ist das zerstörerischste aller freien Radikale. Es ist eine molekulare Bombe, die alles angreift, dem sie in einem Umkreis von wenigen Nanometern begegnet. Wenn es produziert wird, sind Schäden unvermeidlich.

Das ist, warum Überschuss an freiem Eisen so gefährlich ist. Das ist, warum Ferritin nicht nur auf Anämie (niedriges Ferritin) sondern auch auf Überladung überwacht werden muss (Ferritin > 200 bei Frauen, > 300 bei Männern). Das ist, warum Kupfer im Überfluss pro-oxidativ ist und warum das Kupfer-Zink-Verhältnis gemessen werden muss. Und das ist, warum Selen wahrscheinlich der wichtigste und am meisten unterschätzte antioxidative Mikronährstoff ist.

Selen: der Wächter, den 30 % der Franzosen nicht haben

Eine alarmierende Zahl: 30 % der Franzosen haben einen Selenmangel¹¹. Dreißig Prozent. Das ist ein Franzose von drei, dessen Glutathion-Peroxidase nicht richtig funktionieren kann, dessen H2O2 sich ansammelt, und dessen Risiko für die Fenton-Reaktion steigt.

Die Studie von Brooks et al. (2001), zitiert im Kurs, ist besonders bemerkenswert. Sie wurde im Journal of Urology veröffentlicht und zeigt, dass ein niedriger Plasma-Selenspiegel vor der Diagnose mit einem 4- bis 5-mal höheren Prostatakrebs-Risiko verbunden ist¹². Männer im niedrigsten Selenspiegel-Quartil hatten ein fünffach erhöhtes Risiko im Vergleich zu denen im höchsten Quartil. Selen nimmt mit dem Alter signifikant ab, was eine Supplementierung besonders wichtig für Männer über 50 Jahren macht.

Selen wirkt nicht isoliert. Es ist Kofaktor nicht nur der GPx sondern auch der Thioredoxin-Reduktasen und der Iodothyronin-Desiodasen (die Enzyme, die T4 in aktives T3 in der Schilddrüse umwandeln). Ein Selenmangel beeinflusst also gleichzeitig die antioxidative Abwehr UND die Schilddrüsenfunktion, was die Häufigkeit der Assoziation Hashimoto + oxidativer Stress erklärt.

Alpha-Liponsäure: das universelle Antioxidans

Ein Antioxidans verdient den Titel „erstes Antioxidans der Mitochondrien” und „universelles Antioxidans”: Alpha-Liponsäure¹³.

Alpha-Liponsäure hat einzigartige Eigenschaften. Sie ist sowohl wasser- als auch fettlöslich, was ihr erlaubt, in allen Zellkompartimenten zu wirken. Sie überquert die Blut-Hirn-Schranke (schützt das zentrale Nervensystem). Sie neutralisiert viele verschiedene freie Radikale. Und vor allem regeneriert sie alle anderen Antioxidantien nach ihrer Oxidation: Vitamin C, Vitamin E, Glutathion, Thioredoxin und Ubihinon (CoQ10). In ihrer reduzierten Form (Dihydroliponsäure) ist sie der oberste Recycler des antioxidativen Netzwerks.

Sie ist auch der erste Kofaktor der Pyruvat-Dehydrogenase, des enzymatischen Komplexes, der das Eindringen von Pyruvat ins Mitochondrium ermöglicht (mit Vitamin B1). Ohne Alpha-Liponsäure kann Glukose nicht in Mitochondrien-Energie umgewandelt werden. Das ist, warum sie besonders im Typ-2-Diabetes und der diabetischen Neuropathie untersucht wird.

Exogene Antioxidantien: Ergänzungen, keine Ersatzstoffe

Exogene Antioxidantien sind Ergänzungen der endogenen Abwehrkräfte, nicht deren Ersatz¹⁴.

Vitamin E (Tocopherole und Tocotrienole) schützt Zellmembranen vor Lipidperoxidation. Vitamin C schützt wässrige Kompartimente und regeneriert oxidiertes Vitamin E. Carotinoide (Beta-Carotin, Lycopin, Lutein, Zeaxanthin) schützen Membranen und Haut vor UV-Strahlung. Lycopin aus Tomaten ist das stärkste Carotinoid dank seiner langen Kette konjugierter Doppelbindungen. Polyphenole (Flavonoide, Resveratrol, Curcumin, Catechine aus grünem Tee) wirken als Antioxidantien aber auch als Modulatoren der Genexpression über die NRF2- und NF-κB-Wege.

Das grundlegende Prinzip: „verschiedene Antioxidantien für verschiedene Zellkompartimente”. Vitamin E schützt lipide Membranen. Glutathion und Selen schützen das Zytoplasma. Mangan-SOD schützt die Mitochondrien-Matrix. Alpha-Liponsäure durchquert alle Kompartimente. Ein einzelnes Antioxidans zu nehmen in der Hoffnung, die ganze Zelle zu schützen, ist wie einen einzelnen Wächter vor einem Schloss mit hundert Türen zu stellen.

Die Mitochondrien-Mikronährstoffe: die vollständige Liste

Hier ist die vollständige Liste der Mikronährstoffe, die für optimale Mitochondrienfunktion notwendig sind¹⁵:

• Vitamine B1 (Thiamin), B2 (Riboflavin), B3 (Niacin), B5 (Pantothensäure): Kofaktoren der ATP-Produktionswege
• Eisen und Kupfer: Kofaktoren der Atmungskettenkomplexe
• Zink und Mangan: Kofaktoren der SOD
• Selen: Kofaktor der GPx
• Alpha-Liponsäure: Mitochondrien-Antioxidans und Kofaktor der Pyruvat-Dehydrogenase
• Coenzym Q10: Elektronentransporter zwischen Komplexe I und III
• Reduziertes Glutathion: Meister-Intrazellular-Antioxidans
• L-Carnitin: Transporter von Fettsäuren über die Mitochondrienmembran
• Omega-3 (DHA): wesentliche Komponente der inneren Mitochondrienmembran (Fluidität)
• Vitamin E und Vitamin C: ergänzende exogene Antioxidantien
• Vitamin A: Regulierung der Mitochondrien-Biogenese
• L-Glutamin: Energiesubstrat der Enterozyten und Lymphozyten

Die Geschichte der Zugvögel veranschaulicht wunderbar die Rolle der Omega-3. Der Sanderling (Calidris pusilla) verdoppelt seine Körpermasse in zwei Wochen, indem er sich von Garnelen mit hohem EPA- und DHA-Gehalt ernährt, bevor ein direkter Flug über dem Atlantik. Omega-3 bauen sich in die Membranen seiner Lokomotionsmuskeln ein, erhöhen die Membranfluidität, stimulieren die Mitochondrien-Biogenese und verbessern die aerobe Kapazität[^16]. Es ist nicht nur gespeicherte Energie, es ist ein Metabolit-Signal, das die Muskeln auf Ausdauer vorbereitet.

Der vielfältige Mitochondrien-Teufelskreis

Es gibt einen Teufelskreis, der im Kern der Mitochondrien-Medizin liegt. Mutationen in der mitochondrialen DNA (10-mal zerbrechlicher als nukleäre DNA, da sie nicht durch Histone geschützt ist und über archaische Reparaturmechanismen verfügt) schädigen die Proteine der respiratorischen Komplexe. Defekte Komplexe lassen mehr Elektronen fallen. Mehr fallende Elektronen bedeuten mehr freie Radikale. Mehr freie Radikale beschädigen mehr mitochondriale DNA. Und der Zyklus beschleunigt sich mit dem Alter[^17].

Dieser Teufelskreis ist in Lebererkrankungen, Diabetes, Adipositas, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs, Alzheimer, Autismus, chronischer Müdigkeit und beschleunigter Alterung beteiligt. Die mitochondriale Altheitstheorie, entwickelt von Harman bereits 1972 und bestätigt durch Lenaz (1999), betrachtet somatische Mutationen in mitochondrialer DNA, induziert durch freie Radikale, als Hauptursache des mit dem Alter verbundenen Energierückgangs[^18].

Eine optimal mitochondriale Ernährungsumgebung ist eine Voraussetzung, um die Gesundheit zu bewahren und harmonisches Altern zu garantieren. Mitochondriengesundheit ist kein Nischenthema für Biologen. Es ist die Grundlage aller Gesundheit.

Naturheilkundliches Protokoll gegen oxidativen Stress

Hier ist das Drei-Achsen-Protokoll, das ich nach einem vollständigen oxidativen Profil in der Beratung verwende.

Achse 1: Endogene Abwehrkräfte wiederherstellen. Das ist die absolute Priorität. Selen 100 bis 200 µg/Tag (Selenmethionin). Zink-Bisglycin 15 bis 25 mg/Tag (SOD1-Kofaktor). Mangan 2 bis 5 mg/Tag (SOD2-Kofaktor). NAC 600 bis 1200 mg/Tag (Glutathion-Vorläufer). Alpha-Liponsäure 300 bis 600 mg/Tag (Regenerator aller Antioxidantien). CoQ10-Ubihinol 100 bis 200 mg/Tag (besonders bei Statinen, Müdigkeit, Kardiomyopathie). Magnesium ist ein indirekter Kofaktor (MgATP, SOD).

Achse 2: Ergänzende exogene Antioxidantien bereitstellen. Vitamin C 500 bis 1000 mg/Tag (aufgeteilt in 2 Dosen). Natürliches Vitamin E (Mischung aus Tocopherolen, nicht isoliertes Alpha-Tocopherol) 200 bis 400 IE/Tag. Gemischte Carotinoide (Lycopin, Lutein, natürliches Beta-Carotin) über farbige Ernährung. Polyphenole: Curcumin (200 bis 500 mg/Tag), Resveratrol, EGCG aus grünem Tee, Quercetin.

Achse 3: Quellen freier Radikale reduzieren. Exposition gegenüber Xenobiotika begrenzen. Chronischen Stress managen (Quelle von Entzündung und ROS). Mäßige körperliche Aktivität praktizieren (moderates Sport verstärkt endogene Abwehrkräfte; Übertraining erschöpft sie). Chronische Entzündung mit niedriger Intensität behandeln. Eisenmangel (Anämie) korrigieren und Eisenüberladung überwachen (Überladung). Sanfte Garen bevorzugen (Garen bei hoher Temperatur erzeugt pro-oxidative Maillard-Produkte).

Wann konsultieren und Grenzen des Ansatzes

Thomas, nach vier Monaten gezielter Korrektur basierend auf seinem oxidativen Profil, sah seine Marker sich normalisieren. Sein Selen stieg von 65 auf 112 µg/L. Seine GPx normalisierte sich. Sein reduziertes Glutathion stieg wieder an. Und vor allem verschwand seine Müdigkeit, seine Gelenkschmerzen schwanden dahin und seine Vitalität kehrte zurück. Er nimmt immer noch Antioxidantien, aber nicht die vom Supermarkt. Er nimmt Selen, NAC, Alpha-Liponsäure und CoQ10. Seine Fundamente sind wiederhergestellt. Die Fassade folgte.

Das oxidative Profil ist ein mächtiges Werkzeug, aber es erfordert ein spezialisiertes Labor und eine Interpretation durch einen geschulten Praktiker. Die Marker müssen zusammen interpretiert werden, nicht isoliert. Ein Überschuss an SOD mit niedriger GPx zeigt an, dass die erste Verteidigungslinie funktioniert, aber die zweite ausfällt (Selen- oder Glutathion-Mangel). Ein Überschuss an TBARS mit normalen Abwehrkräften zeigt eine exogene Quelle freier Radikale an (Tabak, Umweltverschmutzung, Medikamente). Jedes Profil ist einzigartig und die Korrektur muss individualisiert werden.

Die Grenze dieses Ansatzes ist, dass oxidativer Stress niemals isoliert auftritt. Er ist mit Entzündung, Insulinresistenz, Dysbiose, Toxinbelastung und chronischem Stress verbunden. Das umfassende Profil der 7 Säulen der Ernährungsmedizin ist oft notwendig, um das vollständige Bild zu verstehen. Aber wenn du nur eine Sache aus diesem Artikel behalten solltest, behalte dies: Deine Zellen brauchen Selen, Zink, Glutathion und CoQ10, um sich zu verteidigen. Nicht Vitamin C in einem Brausetablett.

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Um weiter zu gehen

• Oxidatives Balance: der Brack-Test, um deinen oxidativen Stress zu messen
• Oxidatives Balance von Marchesseau: freie Radikale, Alterung und antioxidative Abwehrkräfte
• Krebs und Ernährung: was die Mikroernährung in der Gleichung verändert
• Cholesterin und Herz-Kreislauf-Erkrankungen: die echten Schuldigen, die dein Kardiologe nicht sucht

Quellen

Footnotes

1. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13 „Energiestoffwechsel: Oxidativer Stress”. Folie: „Sichere und wirksame antioxidative Systeme.” ↩

2. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folie: „Ein Individuum verbrennt etwa 50 Kilogramm ATP pro Tag.” ↩

3. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folie: „3 Billiarden Mitochondrien pro Individuum.” ↩

4. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folien: „NAD: Vitamin B3; FAD: Vitamin B2. Elektronentransportkette.” ↩

5. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folie: „10 % der hochenergetischen Elektronen fallen aus der Elektronentransportkette ab.” ↩

6. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folien: „Freie Radikale endogenen Ursprungs: Mitochondrium, Entzündung, Entgiftung.” ↩

7. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folie: „Membranfluidität und DHA: natürliches Doping bei Zugvögeln.” ↩

8. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folien: „SOD (Cu,Zn / Mn) → GPx (Se, GSH) → Katalase. Fenton-Reaktion.” ↩

9. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folie: „Glutathion-Peroxidase-System. Jeder Selenmangel führt zu H2O2-Ansammlung.” ↩

10. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folie: „Wir haben KEIN enzymatisches System zur Zerstörung des OH•-Radikals. Fenton-Reaktion.” ↩

11. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folie: „30 % der Franzosen haben einen Selenmangel.” ↩

12. Brooks JD et al. Plasma selenium level before diagnosis and the risk of prostate cancer development. J Urol. 2001;166(6):2034-8. Zitiert in Castronovo-Folie. ↩

13. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folien: „Alpha-Liponsäure: The Universal Antioxidant. Regeneriert Vitamin C, E, Glutathion, Thioredoxin, Ubihinon.” ↩

14. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folie: „Verschiedene Antioxidantien für verschiedene Zellkompartimente.” ↩

15. Castronovo V. DU MAPS 2020, Kurs #13. Folie: „ ↩