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Antioxidantien

Unter einem Antioxidans versteht man eine niedermolekulare Gruppe oder ein Enzym, das/die den Organismus vor reaktiven Sauerstoffspezies und damit vor oxidativem Stress schützen soll. Antioxidantien (Oxidationshemmer) werden in Lebensmitteln und in Arzneimitteln eingesetzt, um die Oxidation empfindlicher Moleküle zu verhindern.

Physiologie Stoffwechsel mit radikalen Oxidantien, Fettsäure Moelkül und freie Radikale

Fettsäure und freier Radikale am Beispiel von Sauerstoff.

Schutz durch gesunde Ernährung

Antioxidantien sind in Knoblauch, Blaubeere, Kohl, Brokkoli, Süßholz, Ingwer, Tee, Kaffee, Kerbel, Petersilie, Zwiebel, Zitrusfrüchten, Leinsamen, Vollreis, Tomaten, Traubenkernöl, Rosmarin, Minze, Gurke, Spargel, Basilikum und Kakao enthalten und werden in der Lebensmitteltechnik als Lebensmittel-zusatzstoffe eingesetzt. Antioxidantien sind auch ein wichtiger Bestandteil der menschlichen Muttermilch, sie wirken im Organismus des Babys als Radikalfänger und helfen u.a. bei der Infektionsabwehr.

Zelluntergang durch freie Radikale bei Diabetes

Wissenschaftler des Deutschen Institutes für Ernährungsforschung Potsdam Rehbrücke (DIfE) hatten einen wichtigen Baustein in der Ursachenforschung des Typ-2-Diabetes gefunden. Der Diabetes mellitus ist durch einen Verlust von insulinproduzierenden Beta-Zellen (B-Zellen) in der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) gekennzeichnet. Eine Ursache für den Zelluntergang könnte die chronische Schädigung durch freie Radikale – sie entstehen beim Zellstoffwechsel – sein, berichtete Privatdozent Dr. Michael Ristow et al. in der renommierten medizinischen Fachzeitschrift Journal of Clinical Investigation. Die verminderte Insulinausschüttung beim Diabetiker hat den Forschungsergebnissen zufolge dieselbe Ursache wie der Untergang von Nervenzellen, wie er bei neurodegenerativen Erkrankungen wie z.B. Alzheimer auftritt. Beta-Zellen sind, wie alle Zellen, darauf angewiesen, dass reduzierende und oxidierende biochemische Reaktionen im Gleichgewicht sind (Redox-Balance). Das Protein Frataxin spielt in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen, eine wichtige Rolle in der Entgiftung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). Ein Frataxin-Mangel führt durch programmierten Zelltod (Apoptose) zum Absterben von Zellen. Ristow ist es gelungen nachzuweisen, dass die Störung der Redox-Balance (biochemische Reaktionen im Gleichgewicht) durch einen Frataxin-Mangel zu einem fortschreitenden Diabetes führt. Da jeder Blutzuckeranstieg bei einer diabetischen Stoffwechsellage zu einem weiteren Anstieg von reaktiven Sauerstoffspezies in den Zellen führt, wird die Redoxbalance weiter gestört und der Untergang der Beta-Zellen beschleunigt. Durch die Aufklärung dieses Mechanismus ist eine mögliche Erklärung für den fortschreitenden Verlust von Beta-Zellen bei Diabetikern gefunden worden.

Was sind freie Radikale?

Bei körperlicher Belastung brauchen wir Energie. Die wird in den Zellen von den Mitochondrien durch die Verbrennung von Glykogen (Zucker) und Fettsäuren hergestellt. Für die erhöhte Verbrennung brauchen wir mehr Sauerstoff, der über eine verstärkte Lungentätigkeit ins Blut gebracht wird. Freie Radikale sind sauerstoffhaltige Verbindungen, die ein freies Elektron haben und daher sehr reaktionsfreudig sind. Sie entreißen anderen Verbindungen ein Elektron oder geben eines ab, wodurch Kettenreaktionen ausgelöst werden und neue Radikale entstehen. Bestimmte Vorgänge in den Zellen können dadurch gestört und Substanzen, Zellmembranen und die Zellkerne geschädigt werden.

Auslöser von freien Radikalen

Für die Entstehung von freien Radikalen gibt es verschiedene Auslöser.
Zu den inneren Auslösern gehören alle Stoffwechselprozesse im menschlichen Körper, die unter Beteiligung von Sauerstoff ablaufen. Da der Körper für eine Vielzahl von Prozessen Sauerstoff benötigt, entstehen als Nebenprodukt ständig freie Radikale. Dies ist ein ganz normaler Vorgang, der dem Körper nicht schadet. Erst in größeren Mengen werden sie schädlich.
Bei einer Steigerung des Energiestoffwechsels durch körperliche Anstrengung wie Sport, oder bei häufiger Aktivierung ganz bestimmter Zellen (z.B. weiße Blutkörperchen) werden vermehrt freie Radikale gebildet.
Äußere Auslöser sind Einflüsse der Umwelt auf den menschlichen Körper, wie UV-Strahlen und Ozon, radioaktive Strahlen, Zigarettenrauch, Pestizide und andere Belastungen der Umwelt.

Freie Radikale mit Vitamine bekämpfen

Während z.B. das Vitamin E als Radikalfänger durch die Einnahme von Ubichinon (Coenzym-Q-Derivate) regeneriert wird, verbraucht sich Q10 und wird nicht recycelt. Erst durch die Nahrungsaufnahme oder durch das Nahrungsergänzungsmittel Q10 erhält der Körper wieder ausreichend Nachschub für die Bekämpfung der freien Radikale in der Lipidphase, durch Vitamin C Schutz für die Wasserphase und Selen für die Wirksamkeit des Schutzsystems Glutathion-Peroxidase. Bisher empfahl die Sportmedizin die Einnahme von Vitamin C und Vitamin E als Killer der freien Radikalen. Inzwischen konnte die Forschung nachweisen, dass der Biofarbstoff Astaxanthin eine höhere Wirksamkeit als Antioxidant hat, als andere bisher bekannte Wirkstoffe.

Q wie Quacksalberei?

Glühende Befürworter liefern sich noch immer kontroverse Dispute mit Gegnern, die die Zufuhr von Coenzym Q10 für überflüssig halten und keine vorbeugende Wirkung dieser Nahrungsergänzung annehmen.
Q10 wurde bereits 1957 an der Universität Wisconsin, USA, entdeckt. Unter der Leitung von Dr. Frederick Crane wurde die Wirkungsweise der Mitochondrienin Tierversuchen erforscht. Die Forschergruppe um Dr. Karl Folkers, Universität Texas, entschlüsselte die chemische Formel der gelben Kristalle und nannte sie Coenzym Q10. Dieser Wissenschaftler war einer der ersten, der die Existenz von Q10 in menschlichen Zellen nachwies und die enorme Bedeutung erkannte. Für seine Erkenntnisse über die wichtige Rolle von Q10 bei der Energieproduktion in den Mitochondrien erhielt der britische Wissenschaftler Peter Mitchell 1978 den Nobelpreis für Chemie.

Q10 ist kein Vitamin das zugeführt werden muss

Normalerweise ist jede Zelle in der Lage, Q10 selbst herzustellen. Eine Analyse zahlreicher Studien zeigt jedoch, dass es bei besonderen Belastungen, oder mit zunehmendem Alter, zu einer Abnahme der Q10-Menge in verschiedenen Organen kommt. Neben den älteren Menschen sind es besonders Patienten mit Herzschwäche, Sportler und Raucher, die auf eine höhere Q10-Zufuhr mit der Nahrung oder durch spezielle Präparate angewiesen sind. Auch Patienten, die cholesterinsenkende Medikamente erhalten, benötigen zusätzliches Q10, da die wichtigsten Medikamente zur Cholesterinhemmung auch das Q10 beeinträchtigen.

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Freie Radikale (radikale Oxidantien) zerstören und durchdringen eine Zellwand (Zellmembran), die Funktion der Mitochondrien (Energiefabriken in den Zellen) wird gestört.

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Antioxidantien wie Vitamine und Coenzym Q10 schützen Zellmembran vor freien Radialen, die Mitochondrien (Mitochondrium, Mitochondrion, Chondriosom) als Energielieferanten der Zellen können arbeiten.

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Molekularstruktur der Fettsäure. Fettsäuren können gesättigt und ungesättigt sein, dabei gelten ungesättigte Fettsäuren als gesünder als gesättigte, da sie als Fänger für freie Radikale fungieren können.

Bilder: © Frank Geisler 2016

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Links zum Thema Stoffwechsel:

Gesundheit auf der Waage, gesunde Ernährung

Freie Radikale, gefährliche Oxidantien

Lage der Organe im Oberbauch

Leber und Gallenblase

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Zwölffingerdarm, Bauchspeicheldrüse und Milz

Dünndarm, Dickdarm und Mastdarm

Proteine und Proteinbiosynthese

Biosynthese von Insulin