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Antioxidantien – Schutz vor radikalen Zell-Killern

Liebe BLOG-Leser und treue PEAK-Kunden,

in der Boulevard-Presse, in Gesundheitsmagazinen und in vielen Foren im Internet kann man sich über das Thema Antioxidantien als Radikalfänger informieren. Freie Radikale werden als Körperzell-Killer dargestellt, welche wir durch die Zufuhr eben dieser Antioxidantien stoppen können.

Als Vorteile werden u.a. Anti-Aging-Effekte und Erhalt der Gesundheit angeführt.

Die wenigsten Ausführungen befassen sich mit dem Thema als Ganzes und zeigen auf, welche unterschiedlichen Systeme und Substanzen antioxidativ wirken. Selten gibt es konkrete Verweise zum Bedarf, der Aufnahme und der Supplementierung von Antioxidanten bei Normalbürgern und Sportlern. Diese oft versäumten Themen möchte ich zum Thema meines BLOG 2-Teilers machen.

In Teil 1 werde ich generelle Aufklärungsarbeit über Begrifflichkeiten in Zusammenhang mit Antioxidantien, der Sinnhaftigkeit und den Zusammenhängen mit Muskeltraining leisten.

Teil 2 befasst sich dann mit den einzelnen Substanzen, welche wir in Form von natürlichen Lebensmitteln oder Supplementen aufnehmen können und ich gebe eine Aufnahmeempfehlung ab.

TEIL 1

Was sind freie Radikale?

Der Mensch benötigt zum Leben Sauerstoff. Wichtige Stoffwechselprozesse zur Energiegewinnung sind ohne Sauerstoff nicht möglich (z.B. die aerobe Energiebereitstellung). Während dieser komplexen Vorgänge entstehen jedoch unvermeidbare Zwischenprodukte des Sauerstoffes. Man nennt sie „freie Radikale“.

Ein freies Radikal ist ein Molekül. Normalerweise gehört in Molekülen zu jedem Proton ein Elektron. Freien Radikalen fehlt in ihrer chemischen Struktur allerdings ein Elektron. Sie greifen daher andere Moleküle an, um sich das fehlende Elektron wiederzubeschaffen. Da Sie diesen gesättigten Zustand schnell erreichen wollen sind diese in Ihrem Vorgehen aggressiv und reaktionsfreudig. Die angegriffenen Moleküle werden nach dem „Elektron-Raub“ nun auch zu einem freien Radikal und streben Ihrerseits nun selbst wieder nach Sättigung.

Ein Teufelskreis entsteht.

Freie Radikale können in hohen Konzentrationen wichtige Proteine des Stoffwechsels, Zellmembrane (Lipide) und sogar die Erbsubstanz (DNA) angreifen. Es kann zu Schädigungen verschiedenster Körperzellen kommen. Werden wichtige Immunzellen von freien Radikalen befallen kann die Immunabwehr gegenüber fremden Eindringlingen geschwächt werden. Viele Krankheiten und degenerative Leiden wie Arteriosklerose, Immunschwäche oder Muskelerkrankungen, werden u.a. durch freie Radikale hervorgerufen und aufrechterhalten.

Freie Radikale können in reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS) und reaktive Stickstoffverbindungen unterschieden werden. Alle gemeinsam werden als Gruppe der RONS bezeichnet. Zu den wichtigsten Vertretern der RONS gehören Superoxid (O), Hydroxyl (OH) und das Stickoxidradikal (NO).

Wie entstehen freie Radikale?

Oxidativer Stress verursacht das Aufkommen freier Radikale. Diese Art Stress verursachen exogene Faktoren wie Sportbelastung, Stresshormone, eine bestimmte Nahrung, Strahlenbelastung (UV), Rauchen aber auch die Genetik und das Alter.

Der Großteil der Sauerstoffradikale wird ganz regulär im körpereigenen Stoffwechsel als eine Art Nebenprodukt gebildet. Hauptentstehungsort sind die Mitochondrien, die Kraftwerke der Zelle. Dort werden bei der "Energiegewinnung" 3-10% des umgesetzten Sauerstoffs nicht vollständig in Wasser verwandelt. Stattdessen bilden sich Sauerstoffradikale. Diese werden zwar zu einem Großteil gleich wieder von Enzymen abgefangen, ein kleiner Rest gelangt jedoch ins Zellinnere und kann dort neue Radikale bilden.

Falsche Ernährung wird von Seiten der Wissenschaft als ein Hauptgrund für eine unkontrollierbar erhöhte Produktion an freien Radikalen benannt.

Sind freie Radikale nur negativ?

Keinesfalls.

Sie erfüllen durchaus wichtige Aufgaben.

Überall wo Sauerstoff verbraucht wird, werden freie Radikale als natürliche Stoffwechselprodukte permanent in unserem Körper produziert. Freie Radikale werden in manchen Immunzellen absichtlich gebildet, um Eindringlinge wie Bakterien, Viren und defekte Zellen zu bekämpfen. (siehe unten Respiratory burst). Die bei der Energieproduktion in den Zellen gebildeten freien Radikale haben eine positiv reinigende Funktion. Defektes und krankes Zellmaterial wird von Ihnen entsorgt, was besonders im Sport eine durchaus positive, die Regeneration beschleunigende Wirkung hat.

Respiratory burst

Der Körper nutzt einen radikalabhängigen Abwehrmechanismus, bei dem zur Bekämpfung von Krankheitserregern eine aktive Entzündungsreaktion herbeigeführt wird. Dieser Vorgang wird in Fachkreisen als „Respiratory burst“ bezeichnet. Bei jeder Entzündung stoßen aktive Fresszellen (neutrophile Granulozythen) in wenigen Sekunden Millionen von Sauerstoffradikalen aus. Diese haben die Aufgabe, unter Mithilfe von Enzymen, gefangen genommene Krankheitserreger zu beschießen und abzutöten. Nur im dauerhaften Übermaß wirken die freien Radikale zerstörerisch auf unseren Körper.

Oxidativer Stress

Eigentlich besitzt der Organismus Einrichtungen, durch die er mit der ständigen Flut an freien Radikalen zurechtkommt. Von besonderer Bedeutung ist dabei das enzymatische System, in dessen Rahmen bestimmte Enzyme die Radikale abfangen, ohne selbst zu Radikalen zu werden. Damit diese enzymatischen Radikalfänger optimal arbeiten können, brauchen sie verschiedene Spurenelemente wie Zink, Eisen, Kupfer und Mangan, die mit der Nahrung aufgenommen werden müssen.

Dank dieses Schutzmechanismus kann sich der Körper gegen die zerstörerischen Moleküle zwar gut wehren, Schäden bleiben allerdings dennoch nicht aus. In jungen Jahren sind diese Schäden noch gering, doch im Laufe des Lebens summieren sich die Defekte an den Zellen und am Erbgut. Das Resultat dieses sog. oxidativen Stresses ist der Vorgang den wir „ALTERN“ nennen und zwar an jedem Organ und jedem Gewebe unseres Körpers. Immer mehr Wissenschaftler sind mittlerweile der Ansicht, dass oxidativer Stress auch bei der Entstehung von Krankheiten eine zentrale Rolle spielt. Vor allem bei degenerativen Erkrankungen wie Arterienverkalkung und den damit verbundenen Herz-Kreislauf-Leiden, bei Alzheimer, Parkinson oder dem grauen Star, aber auch bei Krebs.

Gewöhnung an oxidativen Stress?

Nach Aussage einiger Wissenschaftler ist eine gewisse Menge oxidativer Stress sogar wichtig für den Körper. Wenn die Dosis nicht zu hoch ist, lernen die Zellen offensichtlich, sich vor den freien Radikalen zu schützen. Dieses Phänomen ist vergleichbar mit Hautzellen, die sich gegen Sonnenstrahlung schützen können, wenn sie Zeit für die Melaninproduktion haben.

Mit der Erkenntnis, dass Zellen sich an oxidativen Stress gewöhnen können, erscheint auch ein bislang paradoxes Phänomen in neuem Licht. Sport hält jung, obwohl die körperliche Ertüchtigung die Verbrennungsleistung in den Mitochondrien ankurbelt und so den oxidativen Stresspegel erhöht. Bisher erklärten sich Forscher diesen Widerspruch damit, dass der positive Effekt des schweißtreibenden Trainings die Kollateralschäden durch freie Radikale mehr als aufwiegt. Aufgrund durchgeführter Untersuchungen kann nun jedoch eher vermutet werden, dass maßvolles Training den Körper auch gegen oxidativen Stress abhärtet. Bei Hochleistungssport allerdings kippt die Balance, was eben durch ein überhöhtes Aufkommen freier Radikale zu erklären ist.

Freie Radikale funktionieren offenbar ganz einfach wie die meisten Gifte. In geringen

Dosen wirken sie stimulierend, erst in höheren Dosen richten sie Schaden an.

Was ist Oxidation?

Unter "Oxidation" versteht man eine chemische Reaktion, in deren Rahmen ein zu oxidierender Stoff Elektronen an ein Oxidationsmittel abgibt.

Oxidation lässt sich anhand eines Alltags-Beispiels ganz leicht erklären, nämlich dem Verrosten von Metall. Das Metall reagiert mit Sauerstoff aus der Atmosphäre, es oxidiert.

Die sichtbare Folge daraus ist die Entstehung von Rost. In diesem Fall fungiert Sauerstoff als Oxidationsmittel.

Was sind Antioxidantien?

Antioxidantien sind Substanzen die in der Lage sind freie Radikale zu neutralisieren indem Sie dem Radikal das fehlende Elektron zurückgeben. Sie werden daher auch als Radikalfänger bezeichnet und dienen dazu, Oxidationsvorgänge zu unterbinden. Antioxidantien werden sowohl im Körper gebildet, müssen aber auch, über die Nahrung zugeführt werden.

Die Wirkung von Antioxidantien wird ersichtlich wenn man einen aufgeschnittenen Apfel an die Luft legt. Die aufgeschnittene, ungeschützte Stelle oxidiert, sie wird braun.

Träufelt man Ascorbinsäure (Vitamin C z.B. „Zitronensaft“) über die Stelle, bleibt diese vor Oxidation geschützt, das Fruchtfleisch wird nicht braun. Derselbe Vorgang spielt sich in menschlichen Zellen ab.

Für den menschlichen Organismus haben Antioxidantien besondere Bedeutung, da Sie alle durch oxidativen Stress hervorgerufenen Schäden abmildern.

Bei der Erfüllung dieser Aufgabe werden Antioxidantien meist selbst oxidiert und müssen durch andere Radikalfänger wieder regeneriert werden. Oxidiertes Vitamin C z.B. kann durch bestimmte Pflanzeninhaltsstoffe, die Flavonoide, wieder reduziert werden.

Eine Mischung verschiedener antioxidativer Substanzen führt immer zu besseren Effekten als eine Einzelsubstanz, da diese sich gegenseitig ergänzen.

Arten von Antioxidantien

Man unterscheidet grundsätzlich zwei große Gruppen:

1. Körpereigene Schutzsysteme und Schutzstoffe;

2. Substanzen, die von außen zugeführt werden müssen.

1. Körpereigene Schutzsysteme

Unser Körper verfügt sowohl über nicht-enzymatische Schutzsysteme als auch Systeme die über Enzyme Ihre Wirkung entfalten (enzymatische Schutzsysteme).

Zu den enzymatischen Schutzsystemen zählen die Katalasen, Glutathionperoxidasen und Superoxiddismutasen. Diese Enzyme benötigen zur Erfüllung ihrer Aufgabe bestimmte Spurenelemente.

Die ausreichende Versorgung mit Zink, Eisen, Kupfer und Mangan hilft die Enzyme im Kampf gegen freie Radikale leistungsfähig zu halten.

Regelmäßige körperliche Aktivität führt darüber hinaus zur Anpassung der enzymatischen Schutzsysteme.

Auch körpereigene Substanzen wie Glutahion (Cystein), Taurin, Coenzym Q10,

Coeruloplasmin, Feritin, Transferrin, Laktoferrin, Katecholamine, Billiburin und Harnsäure sind daran beteiligt die Zerstörung der Zellen durch freie Radikale zu verhindern.

Eine detaillierte Beschreibung der wichtigsten Antioxidantien und deren Teamwork findet ihr im Teil 2 meines BLOG-2-Teilers.

Exogene (über die Nahrung zugeführte) Antioxidantien

Vitamine

Grundsätzlich finden sich fast alle bekannten Antioxidantien in pflanzlichen Nahrungsmitteln.

Zu den antioxidativen Vitaminen zählen Vitamine C, E und Vitamin A (Beta-Carotin).

SPS

Neben den Vitaminen haben vor allem sekundäre Pflanzenstoffe antioxidative Eigenschaften.

SPS haben Ihren Namen von dem Umstand, dass Sie für primäre Stoffwechselvorgänge der Pflanze (wie etwa das Wachstum) nicht entscheidend sind. Sie dienen eher dem Schutz. Es gibt tausende Arten von SPS. Einige schützen den Menschen nachgewiesenermaßen vor den schädlichen Auswirkungen freier Radikale.

Richtige Ernährung für ausreichend Antioxidantien

Vitamine und sekundäre Pflanzenstoffe in Gemüse und Früchten sind die besten Schutzstoffe der Natur gegen Zellschädigungen durch freie Radikale. Eine Ernährungsweise, die reich an Gemüse und Früchten und somit an Antioxidantien ist, kann das Risiko für viele Krankheiten reduzieren. Eine gesunde, abwechslungsreiche Ernährung soll mindestens 5 Portionen Gemüse und Früchte täglich enthalten. Allgemein gilt hier: Je bunter desto besser. Vitamin E-haltige Vollkornprodukte gehören ebenfalls zum Kader der Antioxidantien-Lieferanten. Auch Milchprodukte und Eiweißlieferanten wie Fisch, Fleisch und Eier liefern für antioxidative Systeme wichtige Aminosäuren und Antioxidantien und dürfen in einer guten Basisernährung nicht fehlen.

Supplementierung?

Wer sich ausgewogen und abwechslungsreich ernährt, versorgt den Körper reichlich mit schützenden antioxidativen Substanzen. Die zusätzliche Aufnahme von Antioxidantien über Supplemente ist eine individuelle Entscheidung. Grundsätzlich besteht bei bewusster Ernährung und guter Lebensgewohnheiten (nicht Rauchen, wenig Stress) kein zusätzlicher Bedarf.

Die Frage des zusätzlichen Bedarfs jedoch muss neu gestellt werden, wenn es eben zu erhöhter Bildung von freien Radikalen kommt. Dies ist der Fall bei Rauchern, einem stressigen Alltag aber auch im Sport.

Ebenso muss man sich über eine Supplementierung bei einer defizitären Ernährung, wie zum Beispiel bei einer einseitigen oder hypokalorischen Diät Gedanken machen. Die benötigte Menge antioxidativer Stoffe kann hier nicht über die normale Ernährung aufgenommen werden.

Aufnahme von Antioxidantien über Supplemente

Aufnahme einzelner Antioxidantien

Aus Studien geht hervor, dass die gesamte Vielfalt der Antioxidantien den positiven Effekt erbringt. Die Aufnahme isolierter Antioxidantien hingegen scheint relativ nutzlos teilweise sogar schädlich zu sein.

In Bezug auf Sport kommt es neuesten Untersuchungen zur Folge unter isolierter Gabe zu geringeren aeroben Trainingsanpassungen (VO2max, und Steigerung der Mitochondrienmasse) und einem Ausbleiben der Verbesserung der Insulinsensivität, welche man eigentlich durch Sport erfährt.

Vitamin E

Vitamin E wird im Prozess der Radikalneutralisierung selbst zu einem freien Radikal. Indem es sein Elektron an die freien Radikale überträgt, oxidiert es selbst und muss von einem anderen passgerechten Antioxidans regeneriert werden. Geschieht dies nicht löst das entstandene Vitamin E-Radikal nun selbst binnen Sekunden die bekannte gefährliche Radikalkettenreaktion im Organismus aus.

Für alle nicht-enzymatischen Radikalfänger gilt:

Auch Antioxidantien benötigen Antioxidantien!!

Gefahr der Überdosierung

Die Aufnahme von Antioxidantien über Supplemente muss wohl dosiert und sinnvoll geschehen. Überhöhte Mengen rauben dem Körper den oben beschriebenen positiven Effekt der Gewöhnung in Bezug auf oxidativen Stress und vermindern zudem Anpassungsprozesse des Körpers, welche besonders im Sport von größter Bedeutung sind. Bei der Aufnahme von Antioxidantien allein über natürliche Lebensmittel ist diese Gefahr nicht gegeben.

Aufnahme von Antioxidant-Supplementen

Freie Radikale gibt es in unterschiedlichen Gruppen und Arten. Sie unterscheiden sich in der ihrer Struktur. Der Körper braucht deshalb auch viele verschiedene Antioxidantien, die auf den entsprechenden Schadstofftypus individuell reagieren und ihn neutralisieren können.

Entscheidet man sich also für die Aufnahme von Antioxidantien über Supplemente so sollte man sich nach einem Produkt mit einem möglichst vielfältigen Mix aus verschiedenen antioxidativen Substanzen umsehen.

Die Aufnahme bestimmter Spuren- und Mengenelemente unterstützt die körpereigenen Systeme

Generell sinnvoll scheint die Bedarfsdeckung der Elemente Zink, Eisen, Kupfer und Mangan über Supplemente, um körpereigene enzymatische Systeme voll funktionsfähig zu halten. Eine Supplementierung ist deshalb sinnvoll, da es oft schwer fällt, den täglichen Bedarf besonders in Verbindung mit Sport über die normale Ernährung zu decken.

Freie Radikale und Training

Der Körper reagiert auf trainingsbedingte Muskelschäden mit örtlich begrenzten Entzündungen. Dies ist ein durchaus erwünschter Prozess da dadurch Immunzellen herbeigerufen werden. Sie treffen am beschädigten Muskel an und beseitigen dort Gewebstrümmer um die Reparatur des Muskels vorzubereiten. Man nennt diesen Vorgang auch Phagozytose. Muskelarbeit führt über die Oxidation von Fett und den Abbau von Glykogen zur Bildung freier Radikale durch die Immunzellen (Neutrophile), welche dort beim Abtöten von Bakterien und dem Beseitigen von Gewebstrümmern helfen.

Damit die gebildeten freien Radikale nicht auch auf gesundes Gewebe einfallen reguliert die Muskelarbeit automatisch auch unsere körpereigenen Systeme hoch. Freie Radikale werden so nach verrichteter Arbeit am beschädigten Gewebe unschädlich gemacht. Generell haben durch Sport entstandene freie Radikale keinen negativen Einfluss auf einen gesunden Organismus oder das betroffene gesunde Gewebe. Höheres Potential zur Adaption haben aerobe Muskelfasern vom Typ I. Ebenfalls höhere Adaptionen kann man bei hoher Trainingsintensität erwarten. Untrainierte Muskeln weisen im Vergleich zu anderen Geweben eine relativ geringe Kapazität antioxidativer Schutzsysteme auf.

Generell kommt es durch Muskeltraining und nachfolgendem Antioxidantienaufkommen zu einer Veränderung im Expressionsmuster myofibrillärer Proteine, zu einer Änderung der Aktivität von Energiestoffwechsel-Enzymen, zur Zunahme der Kapillarendichte, zur Zunahme muskulärer Substratspeicher, zur Hochregulierung protektiver Mechanismen zur Toleranzentwicklung gegenüber oxidativem Stress sowie zu weniger DNA-Schäden unter Belastung.

Es ist also essentiell, körpereigene Systeme am laufen zu halten indem man für eine ausreichende Versorgung mit Mineralstoffen sorgt. Exogene Antioxidantien können bei Bedarf unsere körpereigenen Systeme unterstützen.

Aber Vorsicht!

Eine zu hohe Zufuhr an Antioxidantien hat eher kontraproduktive Auswirkungen und verzögert die Regeneration nach dem Training. Muskelaufbau wird dadurch eher gehemmt.

Zusammenfassung

Unser Körper verfügt über eigene, gut ausgeklügelte Vorrichtungen zum Umgang mit freien Radikalen. Einen Teil dieser Systeme sind wir in der Lage durch eine gute Ernährung oder die Aufnahme ergänzender Mineralstoffsupplemente zu beeinflussen.

Auch über die Nahrung zugeführte Antioxidantien sind unverzichtbar im Kampf gegen freie Radikale. Wer stressfrei lebt und sich ausgewogen ernährt, sich also wenig oxidativem Stress unterwirft, kann seinen Bedarf über die normale Nahrung decken. Gestresste Menschen, Raucher und Sportler aber auch Personen welche eine bestimmte Diät einhalten oder sich einseitig ernähren (z.B. Veganer) sollten sich individuell über eine zusätzliche Aufnahme von Antioxidantien in Supplementform Gedanken machen.

Hier besteht allerdings die Gefahr einer überhöhten oder isolierten Aufnahme, welche negative Auswirkungen haben können und eher leistungsmindernd und Muskelaufbau hemmend wirken.

Meine generelle Empfehlung lautet daher:

Sofern man sich für die Aufnahme im Supplementform entscheidet, sollte man ein Präparat mit möglichst vielen verschiedenen Antioxidantien wählen und bzgl. der Dosierung evtl. einen Ernährungsberater um Mithilfe bei der Bestimmung bitten.

In Teil 2 meiner Ausführung werde ich die wichtigsten antioxidativen Substanzen beschreiben und so deren Team-Work für jedermann ersichtlich darstellen.

Bis dahin verbleibe ich mit sportlichen Grüßen

Euer

Holger Gugg

www.body-coaches.de

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