Wissenswertes über Mitochondrien und die mitochondriale Medizin

Die Mitochondrien sind winzig kleine, meist ovale Teilchen (sogenannte Zellorganellen- Durchmesser ca. 1,5 µm), die zu Hunderten bis Tausenden in jeder Zelle vorkommen (Ausnahme: rote Blutkörperchen) je stoffwechselaktiver und energiebedürftiger ein Organ ist, umso mehr Mitochondrien befinden sich in einer Zelle. Herzmuskelzellen ( in einer einzigen Herzmuskelzelle arbeiten bis zu 5000 Mitochondrien), Leberzellen, Nervenzellen und besonders die weibliche Eizelle(100.000 !) haben sehr viele Mitochondrien. Diese kleinen Zellorganellen sind vor allem für die Energiebereitstellung der Zelle verantwortlich.

Der Ursprung der Mitochondrien geht auf die Verschmelzung zweier Bakterienarten zurück. Sie sind eine der „ältesten“ Bewohner unserer Erde. Die Mitochondrien werden fast nur über die Eizelle von der Mutter an die nächste Generation weitervererbt. Darüber ließ sich auch z.B. die Völkerwanderung rekonstruieren oder der Ursprung der Menschheit erahnen (wir entstammen der schwarzen „Ur-Eva“ aus Afrika). Ein Mitochondrium ist von einer Doppelmembran umgeben und hat eine stark gefaltete innere Membran mit Einstülpungen (Cristae). In dieser stark aufgefalteten Innenmembran läuft die sogenannte „innere Atmung“ ab. Sie ist eine der wichtigsten Stoffwechselvorgänge in unserem Organismus und hat die Aufgabe, die Energie der zugeführten Nahrungsstoffe zusammen mit Sauerstoff für die Zelle nutzbar zu machen. Im Inneren des Mitochondriums befindet sich die Matrix, eine hochkonzentrierte Flüssigkeit. Sie enthält die mitochondriale DNA- das eigene mitochondriale genetische Material- und Enzyme für den Fettsäureabbau.

Das Aufgabengebiet der Mitochondrien ist riesig:

  • sie sind die Haupt-Energieerzeuger in unseren Zellen (Energieeinheit ist Adenosintriphosphat -ATP)
  • sie bilden das Baumaterial der Zellen(Aminosäuresynthese, Fettsäure- und Hormonsynthese, Hämsynthese)
  • sie sind die Hauptentsorger für Harnstoff, Aminosäuren und Fettsäuren
  • sie steuern die Apoptose (den richtigen zeitgemäßen Abbau geschädigter und alter Zellbestandteile—dadurch die wichtigsten Wächter in der Krebsvorsorge!). Die Entdeckung der Apoptosefunktion der Mitochondrien brachte 2016 einen Nobelpreis.

Mitochondrien vermehren sich durch Teilung, verbinden sich mit anderen Mitos, verbrauchen sich und wachsen auch wieder zusammen.

Durch die Wichtigkeit Ihrer Aufgaben kann man ruhig behaupten, daß wir ohne intakte Mitochondrien gar nicht existieren würden. Denn Ihre Hauptaufgabe ist die Bildung von Energie aus den Nährstoffen. Dies bedingt, dass wir atmen, laufen, springen, lernen und denken => kurz: dass wir LEBEN können. ATP ist bei jedem physiologischen Prozess notwendig – ohne Mitochondrien keine Energie, kein ATP und ohne ATP kein Leben!!

Leider sind unsere Kraftwerke aber sehr anfällig gegenüber Störungen! Jede Art von übermäßigem Stress, falscher Ernährung, Infektionen, Medikamenten, Antibiotika etc. schädigen die Mitochondrien. Damit können die Energieansprüche der Zellen nicht mehr befriedigt werden, sie werden geschädigt, altern und die Stoffwechselvorgänge geraten ins „stottern“ und werden auf ein Minimum zurückgefahren. Die ersten Anzeichen sind körperliche und geistige Schwäche, Müdigkeit, Erschöpfung, bald beginnen sich chronische Krankheitsbilder abzuzeichnen (Migräne, Diabetes, Herzprobleme, Darmerkrankungen etc.). Diese Krankheitsbilder laufen heute unter dem Begriff „Mitochondriopathien“ in der Medizin .Betroffene Patienten werden als „Mitochonder“ bezeichnet. Das Wissen um die Wichtigkeit der Mitochondrien hat deshalb auch einen neuen Zweig der Medizin entstehen lassen: „die mitochondriale Medizin“. Darunter versteht man heute Erkrankungen und Alterungsprozesse ,die in entscheidendem Maße von einer Störung der Mitochondrien geprägt sind.

Diese Störungen führen zu einem Rückgang von:

  • Gedächtnisleistung
  • Konzentrationsfähigkeit
  • Muskelkraft und Ausdauer
  • Riechvermögen, Hörvermögen, Sehkraft bis zur Erblindung
  • Hautelastizität
  • Immunkompetenz

Die wissenschaftlichen Belege für die Bedeutung der Mitochondrien auch im Bereich der Tumor-und Krebsentstehung sind in den letzten Jahren dramatisch angestiegen. Auch bei Demenz, Parkinson und ALS vermutet man große Zusammenhänge mit einer mitochondrialen Schädigung.

Die Energieversorgung durch die Mitochondrien:

Diese läuft im Wesentlichen in 3 Schritten ab. Aus Nahrungsenergie wird Energie für die Funktionen der Zellen erzeugt. Bei der Verdauung der Kohlenhydrate werden diese in kleine Einzelbausteine abgebaut: Glucose, Fructose, Galactose – sie können untereinander umgewandelt werden.

In einem 1.SCHRITT

Wird die Glucose, Fructose, Galactose abgebaut zu Pyruvat: Dieser Abbau heißt GLYKOLYSE! Hier entsteht die erste Energie (mit der manche sehr kranke Menschen auf Grund geschädigter Mitochondrien auskommen müssen). Im Normalfall wird das Pyruvat dann in die Mitochondrien transportiert und durch das wichtige Enzym PDH (=Pyruvatdehydrogenase) zu ACETYL-CoA (=aktivierte Essigsäure) abgebaut. Für diesen ersten Schritt der Energiebereitstellung brauchen wir Vit. B1, B2, Alpha-Liponsäure und Magnesium (=“Mitoceuticals“) Wenn diese Stoffe fehlen, kann der Abbau des Pyruvat nicht gelingen und es wird weiter zu LAKTAT abgebaut. Dieser fehlerhafte Stoffwechselvorgang ist bereits im Blut/Urin nachweisbar. Für den erfahrenen Arzt ist dies das erste Zeichen, dass mit der Energieversorgung des Patienten etwas nicht stimmt.

In einem 2.SCHRITT

geht das Acetyl-CoA in den CITRATZYKLUS (=Zitronensäurezyklus) ein. Dieser läuft in der Mitochondrien-Matrix ab. Es ist ein ständig ablaufender Kreislauf, der aus dem Ursprungsstoff Glucose weitere Energie herausholt und auf andere Stoffe überträgt.

Dieser Citratzyklus ist der wichtigste Stoffwechselzyklus in unserem Organismus!! Wenn er gestört abläuft, weil viele notwendige Stoffe und Enzyme fehlen oder nur unzureichend vorhanden sind, läuft in unserem Körper alles schief! Er funktioniert nur, wenn ausreichend Vit.B1,B2, B3,B6,Alpha-Liponsäure, Calcium und Magnesium vorhanden ist (=Mitoceuticals“)

Im 3.SCHRITT

Hier läuft nun in der inneren Mitochondrien-Membran die eigentliche Energieproduktion ab – die „innere Atmung“ Dafür liegen in der inneren Membran 4 Enzymkomplexe bereit, die – hintereinander geschaltet- einerseits den notwendigen Sauerstoff bereit halten, andererseits den eingeschleusten Wasserstoff nützen, um daraus in einem 5. Komplex Energie =ATP und Wasser zu erzeugen. Für diese „innere Atmung“ sind Mikronährstoffe unverzichtbar notwendig. An erster Stelle steht hier das CoEnzym Q10 als Überträger der Elektronen in den Komplexen 1,2,und 3 als zentrales Element. Weiters benötigen wir B2, B3, Magnesium, Vit.C, Omega-3 Fettsäuren und Carnitin. Die ausreichende Bereitstellung all dieser „Mitoceuticals“ ist eine dringliche Notwendigkeit für die ausreichende ATP-Synthese und die Abwehr freier schädigender Radikale. Täglich werden 60-80kg ATP erzeugt, die – nicht speicherbar- vom Organismus zur Aufrechterhaltung aller Funktionen bis zum letzten „Tropfen „ verbraucht werden.

Die mitochondriale Schädigung

Was sind die Auslöser? Wie können wir uns schützen?

Die Hauptübel der heutigen Zeit und unseres modernen Lebensstils ist der übermäßige oxidative Stress! Was bedeutet das: Jedes Mal, wenn in den Mitochondrien aus den Nährstoffen Energie ATP produziert wird, entstehen jede Menge freie Radikale. Diese freien Radikale sind reaktionsfreudige instabile Moleküle. Sie rauben vom nächsten Molekül ein Elektron, um wieder stabil und „ganz“ zu werden. Das klingt gefährlich! Tatsächlich aber sind freie Radikale sehr wichtig für unseren Körper, denn sie beseitigen Zellmüll und helfen bei der Bekämpfung von Bakterien und Viren. Dies gilt aber nur dann, wenn sie in einem normalen Maß vorhanden sind..
Werden diese freien Radikale aber im Übermaß gebildet, steht die Zelle unter „Dauerbeschuß“. Zell –und Gewebeschäden sind die Folge und zerstören unsere Mitochondrien. Je höher die Menge an freien Radikalen, umso größer auch das Ausmaß der Zellschäden.

Hier ist es wichtig, durch richtige Ernährung, geordneten Lebensstil, genügend Schlaf etc…sowie durch die genügende Zufuhr geeigneter Stoffe GEGEN den oxidativen Stress=Antioxidantien („mitoceuicals“)das nötige Gleichgewicht wieder herzustellen, damit wir unsere Mitochondrien schützen.

Oxidativer und nitrosativer Stress

Oxidativer und nitrosativer Stress sind die zwei wesentlichen Ursachen für die Entwicklung chronischer Erkrankungen. Der OXIDATIVE STRESS bzw. die Entwicklung freier Radikale ist vielen Menschen bereits ein Begriff und ist heute die wesentliche Ursache von Atherosklerose, Herzinfarkt, Burn-out etc.

Die Bildung von freien Radikalen ist für den Körper ein normaler Vorgang, denn freie Radikale entstehen bei allen Stoffwechselvorgängen. Es handelt sich um Moleküle, denen ein Elektron fehlt und die sich dieses fehlende Elektron schnappen, indem sie intakte Moleküle attackieren. Diese wiederum geraten damit in dasselbe Problem und suchen sich wieder neue Opfer. Es entsteht eine Kettenreaktion, die die Zellen, besonders die Mitochondrien schädigt („Schädigung der inneren Atmung“). Hier sprechen wir von oxidativem Stress! Er schwächt das Immunsystem, lässt uns altern und ist der Startschuss für chronische Erkrankungen. Zielort der Schädigungen sind die Mitochondrien (Zellkraftwerke). Sie sind hochempfindlich für solche Radikale. Die Folge sind eine Abnahme der Energiebildung (ATP), die sogenannte mitochondriale Dysfunktion. Damit verbundene Symptome und Krankheiten wie Müdigkeit, Depressionen, Herz-Kreislauferkrankungen, Schlafstörungen und eine weitere Vielzahl von chronischen Erkrankungen weisen auf Schädigung der Zellkraftwerke hin.

Hauptursachen für hohen oxidativen Stress:

  • Chronische Entzündungen, Parodontitis
  • Physische und psychische Überbelastung
  • Extremsport (z.B. Marathon)
  • Chemikalien und Umweltgifte
  • Fehlernährung und Rauchen
  • UV-Licht, exzessive Sonnenbäder
  • Mangel an antioxidativen Substanzen

Gegen diese freien Radikale hat der Organismus aber einen „Schutzschirm“ in Form von Radikalfängern, den sogenannten Antioxidantien. Sie schaffen den Ausgleich/Balance zwischen Radikalenangriff und Verteidigung. Noch mehr Stress für die Mitochondrien erzeugt der sogenannte NITROSATIVE STRESS (NO-STRESS). NO ist ein Gas, das von allen Körperzellen gebildet werden kann. Es ist dafür verantwortlich, dass sich Arterien, Bronchien und auch der Darm wieder entspannen und weiten können. Es ist Teil des Immunsystems und tötet Bakterien, Parasiten und Pilze.

Doch genauso, wie ZUVIEL freie Radikale den Organismus in Bedrängnis bringen, so sind auch zu große Mengen an NO für den Körper ein Problem. Hier sind es wiederum die Mitochondrien und die Energiebereitstellung, die massiv unter dieser Radikalen Flut leiden. Vor allem kommt es zur Hemmung vieler Enzyme, die für die „innere Atmung“ und die ATP-Bereitstellung notwendig wären. Die Folge ist eine massive Schädigung mit Abfall der Energieleistung! Viel NO bedeutet wenig Energie für Körper und Geist, schnelle Ermüdung und Erschöpfung, hohes Schlafbedürfnis, Angst-und Panikattacken und Auftreten chronischer Erkrankungen. Der gesamte Körper ist fehlgesteuert. Viele Menschen wissen gar nicht, was mit ihnen „los ist“. Sie werden immer sensibler auf viele Stoffe (Gerüche, Medikamente, Situationen ….) Damit steigert sich auch der oxidative Stress und der Teufelskreis bekommt eine neue Dimension.

Hauptursachen für hohen nitrosativen Stress:

  • Entzündungen und Infektionen, Parodontitis
  • Fehlernährung(zuviel Kohlenhydrate, zuviel Fructose)
  • Halswirbelsäulentraumata (Stürze, Schleudertrauma….)!!!!
  • Umweltgifte und Chemikalien
  • Medikamente (Chlolesterinsenker, Betablocker…..)
  • Extremsportarten(z.B.Marathon)

Wie kann ich nun dem allen entgegen wirken?

Im Fokus muss der SCHUTZ DER MITOCHONDRIEN stehen!!! D.h.: Vermeidung aller Situationen der psychischen und physischen Überlastung- das bedeutet Reduktion von oxidativem und nitrosativem Stress! Ich muss meine Ernährung und meinen Lebensstil überdenken und meinen geistigen und körperlichen Fähigkeiten anpassen. Zusätzlich gezielte Unterstützung des „antioxidativen Schutzschirmes“ durch sogenannte „Mitoceuticals“. Also Stoffen, die die Mitochondrien in ihrer Arbeit unterstützen und Schäden von ihnen fernhalten. Dazu gehören: Vit.C, alle B-Vitamine, Alpha-Liponsäure, Omega-3-Fettsäuren, Magnesium, Carnitin , Zink, Selen, und als Hauptfaktor für die ATP/Energiebereitstellung das COENZYM Q 10!! In flüssiger Form als Ubiquinol.

Vit. B12 enthält Kobalt und kann deshalb sehr viel NO-Stress abfangen. Dazu sind hohe Dosen von Vit.B12 notwendig, damit es sowohl seine Vitaminfunktion erfüllen kann als auch als Radikalfänger zur Verfügung steht. Trotz hoher Dosen sind keine Nebenwirkungen zu erwarten (Quelle: Kuklinski).

Der programmierte Zelltod=Apoptose

Im Intermembranraum des Mitochondriums befindet sich ein Protein, das Cytochrom c. Es ist ein Elektronenüberträger in der „inneren Atmung“ und hat für den programmierten Zelltod eine wichtige Funktion: Bei Schädigungen am Mitochondrium tritt das Cytochrom c aus dem Mitochondrium hinaus ins Zellplasma. Dadurch werden eiweißabbauende Enzyme (Caspasen) aktiviert und der Zelltod wird eingeleitet: Die Zelle schrumpft , löst sich in Vesikel auf, die wiederum von Immunzellen (Makrophagen=Fresszellen) vernichtet werden. Für diesen Ablauf ist immer Energie =ATP notwendig sowie ein saurer Gewebe pH. Die Apoptose ist ein überaus wichtiger Vorgang zum geordneten Abbau geschädigten und kranken Zellmaterials und bildet die Voraussetzung für den Neuaufbau und die Neugenerierung von Zellstrukturen. Unterstützen können wir die Apoptosen durch FASTEN bzw. niederkalorische Kost.

Da die Krebszelle alkalisch ist und kein oder wenig ATP generiert (die Mitochondrien sind bei der Krebszelle praktisch „abgeschaltet“) ist der programmierte Zelltod bei den Krebszellen gehemmt. Damit ist ungehindertes unkontrolliertes Zellwachstum möglich. Erkenntnisse über die Bedeutung der Mitochondrien für die Apoptose führten zu Nobelpreisen 2002 und 2016.