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Oxidation, wie funktioniert sie?
Die Oxidation ist eine chemische Reaktion, die in Anwesenheit von Sauerstoff abläuft. Sichtbar wird sie, wenn Sie einen Apfel anschneiden: Sobald der Apfel angeschnitten ist, neigt er dazu, sich braun zu färben, weil eines seiner Enzyme mit Sauerstoff reagiert und ein Molekül (genannt Phenol) in ein anderes Molekül (genannt Chinon) umwandelt, das dann in ein braunes Pigment zerfällt. Die Zugabe von Zitronensaft verlangsamt diese Bräunung, da er Vitamin C, ein starkes Antioxidans, enthält, das die Menge an Chinonen reduziert und somit das Auftreten des braunen Pigments verhindert.
Dieses Gleichgewicht zwischen Oxidation und Antioxidation findet in jeder unserer Zellen statt. Natürlich brauchen wir Sauerstoff zum Leben und jede unserer Zellen nutzt ihn in verschiedenen Prozessen. Bei einigen dieser Reaktionen, zum Beispiel bei der Produktion von ATP-Zellenergie, werden freie Radikale (ROS – reaktive Sauerstoffspezies) gebildet. Ihr Vorhandensein – in geringen Mengen – ist normal, und sie haben bestimmte Funktionen wie die Kommunikation zwischen den Zellen, die Synthese bestimmter Zellbestandteile oder als Waffe des Immunsystems gegen Krankheitserreger. Gleichzeitig werden ROS ständig durch bestimmte antioxidative Enzyme oder durch andere Mechanismen entgiftet und es entstehen unschädliche Produkte wie z. B. Wasser H2O.1,2 Es entsteht ein oxidatives Gleichgewicht, das normalerweise sehr gut funktioniert! Nur ist das nicht immer der Fall…
Wichtig ist das Gleichgewicht… sonst ist es oxidativer Stress!
Oxidativer Stress ist ein Phänomen, das durch ein Ungleichgewicht zwischen der Produktion und Anhäufung von freien Radikalen (ROS) in Zellen und Geweben und der Fähigkeit unseres Körpers, diese reaktiven Produkte zu entgiften, verursacht wird.1
Während das Vorhandensein von ROS, die durch unseren zellulären Stoffwechsel entstehen, normal ist, tragen bestimmte Umweltfaktoren wie UV-Strahlen, ionisierende Strahlung, Schadstoffe, Schwermetalle, Tabak, Alkohol, bestimmte Medikamente und Chemikalien zu einem erheblichen Anstieg der Produktion von ROS bei. Diese große Menge an ROS kann von unseren antioxidativen Abwehrkräften nicht vollständig entgiftet werden, und dieses Ungleichgewicht führt zu Zell- und Gewebeschäden. Dies wird als oxidativer Stress bezeichnet.
Als Gegengewicht gibt es auch exogene Antioxidantien, wie Vitamine C und E, Flavonoide oder Polyphenole, die mit ROS reagieren können, um sie unschädlich zu machen, ihre Produktion zu verhindern oder antioxidative Enzyme zu aktivieren.1,2
Warum ist oxidativer Stress negativ?
Wenn es zu viel ROS im Verhältnis zu unserer antioxidativen Abwehr gibt, werden unsere Zellmembranen, Proteine, Lipide, DNA usw. “angegriffen” und geschädigt.1 So verursachen Veränderungen in der DNA einer Zelle eine Deregulierung ihrer Funktionen und ihres “Verhaltens”, was sich auf das Gewebe auswirkt, in dem sie sich befindet. Lipidschäden können die Durchlässigkeit des Gewebes erhöhen und die Kommunikation zwischen den Zellen stören. Veränderte Proteine können ihre Funktionen in der Zelle nicht mehr erfüllen, diese kann ihre Aufgabe in dem Organ, zu dem sie gehört, nicht mehr erfüllen. Etc.3
Alterung kann als “fortschreitender Verlust der Gewebefunktion” definiert werden, und die Wiederholung von Schäden durch übermäßige OSR kann sie daher beschleunigen. ROS-Angriffe könnten zum Beispiel an der Zellseneszenz beteiligt sein, einem physiologischen Mechanismus, der die Zellproliferation stoppt, wenn eine Schädigung vorliegt. Diese seneszenten Zellen können dann Entzündungsmoleküle und extrazelluläre Matrix abbauende Enzyme (ECMs) absondern, was, wenn es viele sind, die Organfunktion stören kann. 4 Darüber hinaus kann der Aufbau von oxidativem Stress zu einer Dysfunktion der Mitochondrien führen (die Teile unserer Zellen, die zelluläre Energie produzieren, das Überleben der Zelle und das oxidative Gleichgewicht regulieren), was zu mehr ROS und weniger antioxidativer Abwehr führt und die Energieproduktion und das Überleben der Zellen instabil macht. 5 Wenn oxidativer Stress also nicht behoben wird, häufen sich im Laufe der Zeit die Schäden, das Gewebe kann die Homöostase nicht aufrechterhalten, wird gestört und es können chronische oder degenerative Krankheiten auftreten.1 Darüber hinaus nimmt mit zunehmendem Alter die antioxidative Abwehr ab, was uns anfälliger für überschüssige ROS macht.4
Welchen Einfluss hat der oxidative Stress auf unsere Gesundheit?
Die meisten der in unserer Zivilisation vorkommenden chronischen Krankheiten sind multifaktorielle Erkrankungen, die durch eine Mischung aus inneren und äußeren Faktoren ausgelöst werden. Oxidativer Stress ist oft einer dieser Faktoren, da er das Gewebe schädigen kann. Außerdem ist er oft mit chronischen Entzündungen gekoppelt, da sie sich gegenseitig verstärken. Oxidativer Stress führt zu Entzündungen, die das Immunsystem stören und mehr ROS etc. produzieren. Da sich dies auf den Gesundheitszustand auswirkt, in dem wir altern, wird dieses Phänomen manchmal als ” inflam-aging” bezeichnet.4
Oxidativer Stress erhöht chronische Entzündungen um das Zehnfache, wie sie bei bestimmten Lungenerkrankungen wie Asthma oder obstruktiven Lungenerkrankungen auftreten. Gleiches gilt für chronisch-entzündliche Gelenkerkrankungen wie die rheumatoide Arthritis, bei denen oxidativer Stress an der Entstehung und dem Fortschreiten der Erkrankung beteiligt ist. In den Nieren kann das Vorhandensein von oxidativem Stress die Rekrutierung von Entzündungszellen und -molekülen induzieren. Diese Entzündung führt, wenn sie andauert, schließlich zu Gewebeschäden, Nierenfunktionsstörungen und Krankheiten.1,4
Herz-Kreislauf– und Stoffwechselerkrankungen (z. B. Diabetes) sind ebenfalls multifaktoriell, mit internen und lebensstilbedingten Auslösern, aber oxidativer Stress wird oft als einer der Hauptrisikofaktoren angesehen (zusammen mit der Ernährung, körperlicher Inaktivität, Rauchen usw.) und könnte bestimmte Komplikationen begünstigen.1,4,6 Die Folgen von oxidativem Stress, der unsere DNA schädigt, können in Kombination mit anderen internen und externen Faktoren zu zellulären Anomalien führen, die Krebs fördern. Oxidativer Stress in den Muskeln, insbesondere aufgrund von körperlicher Inaktivität, kann ein bedeutender Faktor für Muskelschwund und Kraftverlust, sogar Sarkopenie, sein. Schließlich wurde das Vorhandensein von oxidativem Stress auch mit neurologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht (Alzheimer, Parkinson, Multiple Sklerose, Demenz, Depression, krankhafte Angstzustände…), da er eine wichtige Rolle beim Absterben von Neuronen spielt.1,4 Da das Gehirn einen enormen Verbrauch an Sauerstoff und Energie hat, um zu funktionieren, und sehr reich an Lipiden ist (neuronale Membranen), macht es dies sehr anfällig für die Anhäufung von ROS, was zu einem Funktionsverlust führen kann.5
So kann ein starker Überschuss an ROS über einen längeren Zeitraum, in Verbindung mit anderen Risikofaktoren (die manchmal die gleichen Ursachen wie die Anhäufung von ROS haben), an einer Vielzahl von Pathologien beteiligt sein. Glücklicherweise ist es nie zu spät, sich für die Reduzierung von oxidativem Stress in unserem Körper einzusetzen. Es ist möglich, die Erzeugung von exogenen ROS zu minimieren, indem die Exposition gegenüber Strahlung, Schadstoffen, Schwermetallen, Tabak und Alkohol, bestimmten Medikamenten und Chemikalien vermieden wird. Und natürlich ist es hilfreich, regelmäßig die antioxidativen Mechanismen unseres Körpers zu unterstützen.
Die Vorteile von exogenen Antioxidantien
Es gibt viele Quellen von Antioxidantien in der Natur, die nützlich sind. Hier sind die häufigsten:
Vitamin E ist eines der bekanntesten Antioxidantien. Unter diesem Namen werden verschiedene Moleküle zusammengefasst, von denen α-Tocopherol eines der wirksamsten ist. Es ist in der Lage, bestimmte zelluläre Signalwege zu regulieren, die ROS produzieren oder Entzündungen auslösen. 1 Vitamin C ist auch ein weit verbreitetes natürliches Antioxidans. Es reagiert mit den ROS und fördert deren Umwandlung in eine nicht reaktive und damit unschädliche Substanz.1 Carotinoide und Vitamin A reagieren mit bestimmten freien Radikalen und wandeln sie in harmloses Wasser (H2O) um. Sie sind auch in der Lage, bestimmte zelluläre Wege zu regulieren, wie z. B. bestimmte Entzündungswege zu hemmen oder das Zellüberleben zu beeinflussen.3
Polyphenole sind in vielen Pflanzen enthalten. Flavonoide sind eine Art von Polyphenolen und umfassen verschiedene Moleküle. Zu den Nicht-Flavonoiden gehört z.B. das Resveratrol aus Trauben. Alle von ihnen sind starke Antioxidantien, besitzen oft bestimmte entzündungshemmende Eigenschaften und haben viele gesundheitliche Vorteile. 4 Die spezifische Aktivität der Flavonoide hängt von jedem einzelnen Molekül ab und wirkt auf die Unterdrückung der ROS-Synthese, die Entgiftung von ROS und/oder die Verbesserung der antioxidativen Abwehrkräfte.1
Coenzym Q10, auch bekannt als Ubichinon, kommt natürlicherweise in unseren Mitochondrien vor, den Teilen unserer Zellen, die zur Energieproduktion, zur Reduzierung von oxidativem Stress und zur Regulierung des Überlebens unserer Zellen dienen. Die Einnahme von Q10 scheint gegen oxidativen Stress und einige der oben genannten chronischen Krankheiten wirksam zu sein.4
Das Vorhandensein von Selen, einem essentiellen Bestandteil von Selenoproteinen, wird für viele Funktionen in unserem Körper benötigt, unter anderem für die Reduktion von oxidativem Stress. Einige klinische Studien haben auch seine positive Wirkung bei der Vorbeugung und Behandlung von bestimmten chronischen Erkrankungen hervorgehoben.4
Mäßige und regelmäßige aerobe körperliche Aktivität (zum Beispiel schwimmen oder ein langsamer Dauerlauf mit niedriger Trainingsbelastung bei dem zur Verbrennung von Kohlenhydraten und Fetten Sauerstoff verbraucht wird) ist ebenfalls wichtig, um die Anhäufung von oxidativem Stress zu begrenzen, da sie die antioxidative Abwehr stimuliert, insbesondere in den Muskeln. Es ist auch für die Aufrechterhaltung einer guten Allgemeingesundheit unerlässlich. Allerdings erhöht eine hochintensive körperliche Aktivität den oxidativen Stress in unserem Körper.4
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Indikationen:
Nahrungsergänzungsmittel sollten nicht als Ersatz für eine abwechslungsreiche Ernährung verwendet werden. Die empfohlene Tagesdosis sollte nicht überschritten werden. Generell sind Nahrungsergänzungsmittel nicht für schwangere und stillende Frauen, Kinder und Jugendliche geeignet. Außerhalb der Reichweite von Kindern aufbewahren.
- Pizzino, G. et al. Oxidative Stress: Harms and Benefits for Human Health. Oxidative Medicine and Cellular Longevity vol. 2017 (2017).
- Burton, G. J. & Jauniaux, E. Oxidative stress. Best Practice and Research: Clinical Obstetrics and Gynaecology vol. 25 287–299 (2011).
- Birben, E., Sahiner, U. M., Sackesen, C., Erzurum, S. & Kalayci, O. Oxidative stress and antioxidant defense. World Allergy Organization Journal vol. 5 9–19 (2012).
- Liguori, I. et al. Oxidative stress, aging, and diseases. Clinical Interventions in Aging vol. 13 757–772 (2018).
- Salim, S. Oxidative stress and the central nervous system. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics vol. 360 201–205 (2017).
- Betteridge, D. J. What is oxidative stress? in Metabolism: Clinical and Experimental vol. 49 3–8 (W.B. Saunders, 2000).