Oxidativer Stress: die wirksamsten Nahrungsergänzungsmittel

Oxidativer Stress bezeichnet einen Zustand, in dem reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies, die natürlicherweise bei der Zellatmung und in Immunantworten entstehen, die Kapazität der antioxidativen Abwehrmechanismen übersteigen. Dieses Ungleichgewicht führt zu einer Anhäufung freier Radikale, die im Laufe der Zeit oxidative Schäden verursachen können und an Schädigungen der DNA, der Lipide und der Proteine beteiligt sind. Diese Prozesse führen zu zellulärer Alterung und zur Entstehung zahlreicher chronischer Erkrankungen.

Den oxidativen Stress verstehen

In den Zellen ist die Energieproduktion über die Zellatmung ein lebenswichtiger Prozess, der in den Mitochondrien abläuft, wobei etwa 2 % des verbrauchten Sauerstoffs in sauerstoffbasierte Radikale umgewandelt werden. Diese Moleküle spielen auch eine wichtige Rolle in der Immunabwehr, indem sie helfen, Krankheitserreger zu zerstören. Aufgrund ihrer chemisch instabilen Natur, bedingt durch ein ungepaartes Elektron, reagieren sie jedoch mit anderen Molekülen, um ihre Stabilität wiederherzustellen. Dieses Verhalten kann zu Schäden an Lipiden, Proteinen und der DNA führen, wenn sie nicht durch antioxidative Systeme neutralisiert werden. Unser Körper verfügt über enzymatische Antioxidantien wie die Superoxiddismutase, die Katalase und die Glutathionperoxidase, sowie nicht-enzymatische wie die Vitamine C und E. Diese Systeme neutralisieren die reaktiven Spezies, indem sie deren Oxidationskraft begrenzen und die verursachten Schäden reparieren.​

Faktoren, die zum oxidativen Stress beitragen

Umweltfaktoren spielen eine Schlüsselrolle bei der Anhäufung reaktiver Spezies im Körper. Diese Elemente stehen oft im Zusammenhang mit unserem Lebensstil: • Luftverschmutzung: Feinstaub und giftige Gase in der Umgebungsluft regen die Produktion reaktiver Spezies an, insbesondere in der Lunge. • Ultraviolette Strahlung (UV): Übermäßige UV-Exposition kann in Hautzellen oxidative Schäden verursachen, indem sie die Bildung freier Radikale auslöst. • Rauchen: Aktives oder passives Rauchen ist eine wichtige Quelle reaktiver Spezies, die durch eingeatmete toxische Substanzen erzeugt werden. • Alkoholkonsum: Ethanol und seine Metaboliten fördern oxidativen Stress, insbesondere in der Leber. • Unausgewogene Ernährung: Ein Mangel an antioxidativen Nährstoffen (Vitamine C, E, Selen) oder ein Übermaß an raffinierten Zuckern und gesättigten Fetten kann das Gleichgewicht zwischen reaktiven Spezies und antioxidativen Abwehrkräften stören. Bestimmte physiologische oder pathologische Prozesse im Körper können ebenfalls die Produktion reaktiver Spezies verstärken: • Chronische Entzündung: Wenn eine Entzündung anhält, setzen Immunzellen (wie Makrophagen und Neutrophile) reaktive Spezies frei, um Erreger zu eliminieren, was gesundes Gewebe schädigen kann. • Metabolische Ungleichgewichte: Stoffwechselstörungen wie Fettleibigkeit oder Diabetes erhöhen die Spiegel reaktiver Spezies aufgrund von Störungen in Stoffwechselwegen, insbesondere der β-Oxidation der Fettsäuren. • Zellatmung: Obwohl die mitochondriale Atmung eine normale Quelle reaktiver Spezies ist, kann eine Mitochondrienfunktionsstörung zu einem übermäßigen Elektronentransfer und damit zu verstärkter Produktion freier Radikale führen. • Übermäßige Hormonproduktion: Bestimmte Zustände, wie Hyperthyreose, können die Stoffwechselprozesse verstärken und die Erzeugung reaktiver Spezies erhöhen.

Folgen des oxidativen Stresses

Oxidativer Stress ist ein Schlüsselfaktor in der Pathophysiologie vieler altersbedingter Erkrankungen: • Kardiovaskuläre Erkrankungen: Die Oxidation von Low-Density-Lipoproteinen (LDL) spielt eine zentrale Rolle bei der Atherosklerose und erhöht das Risiko für Herzinfarkt und Schlaganfälle. • Krebs: Oxidative Schäden an der DNA begünstigen genomische Instabilität, einen zugrundeliegenden Mechanismus der Tumorentstehung. • Diabetes: Ein Überschuss an reaktiven Spezies schädigt die β-Zellen des Pankreas, verringert die Insulinsekretion und trägt zur Entstehung diabetischer Komplikationen wie Retinopathie und Nephropathie bei. • Neurodegenerative Erkrankungen: Oxidativer Stress ist stark an der Progression von Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und der amyotrophen Lateralsklerose beteiligt, wobei er den Zelltod von Neuronen verstärkt.

Biomarker des oxidativen Stresses

Oxidativer Stress kann durch spezifische Biomarker bewertet werden, die oxidative Schäden oder den Zustand der antioxidativen Abwehr widerspiegeln. • DNA-Schäden: 8-Hydroxy-2'-Desoxyguanosin (8-OHdG) ist ein zentraler Marker für oxidative DNA-Schäden. Es wird häufig verwendet, um die Wirkung freier Radikale auf das genetische Material zu beurteilen. • Lipidperoxidation: Malondialdehyd (MDA) und Isoprostane sind verlässliche Indikatoren für Schäden an Membranlipiden durch freie Radikale. • Proteinoxidation: Oxidationsprodukte von Proteinen, wie Proteincarbonyle, spiegeln Veränderungen an Struktur- und Enzymproteinen durch oxidativen Stress wider. • Antioxidative Abwehr: Die Spiegel von Enzymen wie Superoxiddismutase (SOD), Glutathionperoxidase (GPx) und Katalase (CAT) sowie die Konzentrationen von reduziertem Glutathion (GSH) und den antioxidativen Vitaminen (C und E) werden gemessen, um die Fähigkeit des Organismus zur Neutralisierung reaktiver Spezies zu bewerten.

Prävention

Der menschliche Organismus verfügt über ein endogenes Enzymarsenal, das freie Radikale neutralisiert, indem es sie in weniger schädliche Verbindungen umwandelt. • Superoxiddismutase (SOD): Dieses Enzym katalysiert die Umwandlung des Superoxidanions in Wasserstoffperoxid, ein weniger reaktives Molekül. Zur effektiven Funktion benötigt es Cofaktoren wie Mangan, Kupfer und Zink. • Glutathionperoxidase (GPx): Sie entfernt Lipidperoxide und Wasserstoffperoxid unter Verwendung von Glutathion als Substrat. Selen ist essentiell für ihre Aktivität. • Katalase: Dieses Enzym wandelt Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff um und begrenzt so dessen oxidatives Potenzial. Diese endogenen Enzyme werden als Reaktion auf oxidativen Stress aktiviert, können jedoch bei längerer oder starker Exposition gegenüber externen Faktoren überfordert werden. Wenn die enzymatischen Systeme nicht ausreichen, kommen Antioxidantien aus der Nahrung zum Einsatz. Diese Moleküle wirken, indem sie freie Radikale direkt abfangen. • Vitamin C: Wasserlöslich, wirkt es in wässrigen Milieus zur Neutralisierung freier Radikale und schützt so DNA und Proteine. • Vitamin E: Fettlöslich, integriert es sich in Zellmembranen, um die Oxidation mehrfach ungesättigter Fettsäuren zu verhindern. • Vitamin A und Carotinoide: Diese Verbindungen neutralisieren spezifische reaktive Spezies wie Singulettsauerstoff und schützen Gewebe und Membranen (insbesondere der Haut). • Coenzym Q10: Zusätzlich zu seiner Rolle in der mitochondrialen Energieproduktion wirkt es als Antioxidans, indem es die Lipidperoxidation hemmt und andere Antioxidantien wie Vitamin E regeneriert. • Mineralstoffe: Zink, Kupfer, Mangan und Selen unterstützen die Aktivität antioxidativer Enzyme, wie zuvor erwähnt. Ein gesunder Lebensstil bleibt unerlässlich, um oxidativen Stress zu reduzieren. Der Verzehr von Obst und Gemüse, die reich an natürlichen Antioxidantien wie Polyphenolen sind, stärkt die Abwehr gegen freie Radikale. Obwohl intensives Training die Produktion freier Radikale vorübergehend erhöhen kann, fördert regelmäßige moderate körperliche Aktivität die antioxidativen Abwehrmechanismen. Darüber hinaus sollten Tabak, Alkohol und Umweltverschmutzungen möglichst eingeschränkt werden, und es ist wichtig, Stress zu kontrollieren.