Was zu essen, um eine gesunde Mitochondrien Kraftstoff

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Obwohl wenig, können die Mitochondrien nur eine der wichtigsten Komponenten Ihrer Zellen sein. Sie erinnern sich vielleicht an die Biologie der High School, dass Ihre Mitochondrien die Energie produzierenden Organellen in Ihren Zellen sind („das Kraftwerk“). Die aktuelle Forschung zeigt jedoch, dass die Funktion dieser Organellen weit über die reine Energieerzeugung hinausgeht. Dysfunktion in Ihren Mitochondrien kann auch zu chronischen Krankheiten beitragen, und es wurde in mindestens eine Theorie des Alterns verwickelt.

Was ist der beste Weg, um Ihre Mitochondrien für optimale Energie und Wohlbefinden gesund zu halten? Mal sehen, was die Literatur zu sagen hat.

Mitochondrien 101

Falls Ihre grundlegende Biologie rostig ist, hier sind einige nackte Grundlagen der Mitochondrien, so dass wir alle auf der gleichen Seite sind:

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Fast jede Zelle hat Mitochondrien, und einige Zellen, wie Ihre Herz- und Muskelzellen, haben mehrere Mitochondrien, um die pro Zelle benötigte Energiemenge zu bewältigen. Innerhalb dieser Organelle findet die Zellatmung statt, um ATP (Adenosintriphosphat) zu synthetisieren, das Energiemolekül, das in zahlreichen Körperprozessen verwendet wird. Die beiden wichtigsten aeroben Wege, die bevorzugt werden, da sie eine höhere Anzahl von ATP erzeugen, umfassen den Zitronensäurezyklus, auch als Krebszyklus bekannt, und die oxidative Phosphorylierung, auch als Elektronentransportkette bekannt.

Die vereinfachte Formel für diese Reaktionen lautet, dass Sauerstoff und Glucose eine Reaktion eingehen, die zu Kohlendioxid, Wasser, ATP und ROS oder reaktiven Sauerstoffspezies führt, bei denen es sich um freie Radikale oder geladene Teilchen handelt. Glukose muss nicht die einzige Brennstoffquelle sein; Protein und Fett können zu dem Molekül abgebaut werden, das den Krebszyklus und die oxidative Phosphorylierung durchläuft, um ATP zu erzeugen.

Mehrere Nährstoffe spielen eine wichtige Rolle bei der Produktion von ATP, insbesondere die B-Vitamine und das Coenzym Q10. Sowohl im Krebs-Zyklus als auch bei der oxidativen Phosphorylierung wird das Molekül NAD + entweder aus Tryptophan oder Versionen von Niacin (Nikotinamid, Nikotinsäure usw.) synthetisiert.), wirkt als Elektronenakzeptor und Donor in verschiedenen Stadien. FADH2 macht dasselbe und wird aus Riboflavin und zwei ATP synthetisiert. In den Komplexen, die am oxidativen Phosphorylierungsprozess beteiligt sind, hilft CoQ10 bei der Übertragung des Elektrons als Teil der ATP-Synthese. Carnitin wirkt als Shuttle für Fettsäuren während der Beta-Oxidation, dem Prozess, der Fette für die ATP-Synthese verfügbar macht.

Wie bereits erwähnt, entstehen bei diesem Prozess freie Radikale. Obwohl diese eine wichtige Rolle in Ihrem Körper spielen, einschließlich als Signalmoleküle, können diese freien Radikale auch Schäden verursachen. Wenn Ihr Gehalt an freien Radikalen die Fähigkeit des Körpers, mit ihnen umzugehen, überwältigt, was als antioxidative Kapazität bezeichnet wird, entsteht ein sogenannter oxidativer Stress. Wie bei vielen Dingen ist ein Gleichgewicht zwischen freien Radikalen und Antioxidantien der Schlüssel zur Erhaltung der Gesundheit. Die freien Radikale haben auch das Potenzial, die Membran durch Lipidperoxidation zu schädigen.

Glutathion ist das wichtigste intrazelluläre Antioxidans, das Ihr Körper synthetisieren kann, und es gibt mehrere andere, die Sie in der Nahrung zu sich nehmen: Vitamine A, C, E, Zink, Selen und viele Phytonährstoffe. In den letzten Jahrzehnten wurde viel über Antioxidantien geforscht, da oxidativer Stress bei vielen Krankheiten eine Rolle spielt und Antioxidantien diesen Problemen entgegenwirken können. Oxidativen Stress zu verhindern und zu reduzieren ist komplexer als nur die Aufnahme von Antioxidantien zu erhöhen, aber es hilft.

Obwohl Energie und ROS-Produktion lebenswichtige Funktionen der Mitochondrien sind, gibt es viel mehr zu dieser Organelle als diese Rolle. Zusätzliche Funktionen von Mitochondrien umfassen:

• Aminosäurestoffwechsel und Homöostase
• Apoptose und Autophagieregulation
• Calciumhomöostase und Membranpotential
• Funktion des Immunsystems
• Eisenstoffwechsel und Häm-Synthese
• Fettstoffwechsel
• Regulatoren der Neurotransmitter-Signalisierung
• Signalmoleküle (ROS und H2O2)
• Steroidsynthese
• Thermogenese

Mitochondrien haben ihre eigene DNA, bekannt als mtDNA, und sie sind die einzige Organelle mit eigener DNA. Mitochondriale DNA wird durch die Mutter vererbt, im Gegensatz zu Kern-DNA, die Ihre genetische Information enthält, die Sie von beiden Elternteilen geerbt haben. Dies liegt daran, dass die Mitochondrien in der Eizelle die mtDNA für die Nachkommen bereitstellen.

mtDNA ist anfälliger für Schäden (einschließlich Mutationen) als Kern-DNA, wahrscheinlich aufgrund eines Mangels an Histonen zum Schutz der DNA vor Schäden, der Nähe von mtDNA zur ROS-Produktion, begrenzter DNA-Reparatursysteme, begrenzter Korrekturlesekapazität während der Replikation und ROS, reaktiver Stickstoffspezies und anderer Produkte, die in den Mitochondrien produziert werden und die DNA schädigen können.

Warum mitochondriale Gesundheit wichtig ist

Es gibt primäre mitochondriale Störungen, von denen einige eine genetische Komponente haben. Mitochondriale Erkrankungen haben eine Prävalenz von schätzungsweise 1:5.000, was sie zu einem der häufigsten stoffwechselbedingten angeborenen Fehler macht. Fettsäureoxidationsstörungen haben aufgrund ihrer Pathophysiologie auch eine mitochondriale Dysfunktion.

Selbst die Mehrheit der Bevölkerung, die eine genetische Kapazität für gesunde Mitochondrien hat, kann mit dysfunktionalen Mitochondrien enden, die zur Krankheit beitragen. Schäden durch Umweltgifte, insbesondere eine Ansammlung von Schadstoffen, schlechter Schlaf, chronischer Stress, Hyperglykämie, oxidativer Stress, Kupfertoxizität (insbesondere die Gehirnmitochondrien), Schwermetalle (wie Nickel) und andere Faktoren führen zu einem Funktionsverlust.

Dies kann auf verschiedene Arten auftreten: eine geringere Anzahl von Mitochondrien als notwendig, unzureichende Mengen der für die Leistung notwendigen Substrate, Schäden an den Membranen oder Probleme, die zu Funktionsstörungen bei der ATP-Synthese führen. Das Ergebnis ist eine Abnahme von ATP oder zellulärer Energie, eine Zunahme von freien Radikalen und eine Zunahme der Abhängigkeit von alternativen Wegen für die Energiesynthese. Jedes oder eine Kombination dieser Probleme kann zu gesundheitlichen Problemen führen.

Die Symptome von mitochondrialen Problemen und verwandten Störungen gehen weit über Ermüdungsprobleme hinaus, obwohl dies einer von ihnen ist. Schlechte mitochondriale Funktion wurde in Verbindung gebracht mit:

• Altern
• Alzheimer-Krankheit
• Atherosklerose
• Bipolare Störung
• Krebs
• Herz-Kreislauf-Erkrankungen
• Chronisches Müdigkeitssyndrom
• Chronische Nierenerkrankung
• Depression
• Diabetes
• Fettlebererkrankung
• Fibromyalgie
• Unfruchtbarkeit und reproduktive Probleme
• Entzündliche Darmerkrankung
• Insulinresistenz
• Multiple Sklerose
• Neurodegenerative Erkrankungen
• Nichtalkoholische Fettlebererkrankung
• Fettleibigkeit
• Parkinson-Krankheit
• Psychiatrische Störungen
• Hauterkrankungen

Wie man die Mitochondrien nährt

Es gibt viele verschiedene Komponenten zur Ernährung der Mitochondrien zur Optimierung der Gesundheit. Erstens ist es vorteilhaft, die Bereiche zu erkennen, in denen man anfällig für Probleme sein kann. Dies kann Schäden durch Umweltgifte oder eines der anderen oben aufgeführten schädlichen Elemente sein, einschließlich schlechtem Schlaf, Bewegungsmangel und schlechter Ernährung.

Als nächstes ist es wichtig zu wissen, welche Nährstoffe die Mitochondrien für maximale Gesundheit ernähren.

Ein guter Anfang ist sicherzustellen, dass Sie über ausreichende Mengen an Substraten und Coenzymen verfügen, die für die mitochondrialen Funktionen, nämlich die Energieproduktion, erforderlich sind:

• B-Vitamine – Die verschiedenen B-Vitamine spielen alle eine Schlüsselrolle bei der Mitochondrienfunktion und der Energieproduktion, und ein Mangel an ihnen kann zu Funktionsstörungen beitragen.
  • Thiamin (B1) spielt eine Rolle im Zitronensäurezyklus und erhöht den Katabolismus von Pyruvat zu Acetyl-CoA, um den Zyklus zu starten.
  • Riboflavin (B2) spielt eine Rolle in der Atmungskette
  • NAD+ oder NADH, eine Schlüsselkomponente der oxidativen Phosphorylierung, wird aus Niacin (B3) synthetisiert. Obwohl eine Niacin-Supplementierung helfen kann, haben einige begonnen, mit Nicotinamid-Ribosid, einem NAD + -Vorläufer, und NADH zu ergänzen. In einer offenen Studie kam es bei Patienten, die zweimal täglich 1.000 mg NR einnahmen, zu einem Anstieg der NAD + -Serumspiegel. In einer anderen Studie führte eine Kombination aus NADH- und CoQ10-Supplementierung zu einer Verbesserung der ATP-Produktion und einer Verringerung des oxidativen Stresses bei Patienten mit chronischem Müdigkeitssyndrom.
  • Pantothensäure (B5) ist Teil des Coenzyms A und spielt eine Rolle bei der Beta-Oxidation.
  • Pyridoxin (B6) kann als Antioxidans wirken, um die Lipidperoxidation zu verhindern, und spielt auch eine Schlüsselrolle, auch als Cofaktor bei vielen enzymatischen Reaktionen, im Aminosäurestoffwechsel.
  • Biotin (B7) wird auch für die Fettsäureoxidation und Glukoneogenese als Coenzym benötigt.
  • Folat (B9) ist für die Aufrechterhaltung der mtDNA-Gesundheit notwendig und spielt zusammen mit vielen anderen B-Vitaminen eine Schlüsselrolle im Ein-Kohlenstoff-Stoffwechsel. Obwohl viele Ein-Kohlenstoff-Funktionen außerhalb der Mitochondrien stattfinden, beeinflusst es auch viele Schlüsselfunktionen, einschließlich der Produktion von NADH und des antioxidativen Gleichgewichts. Etwa ein Drittel bis die Hälfte der Folate befinden sich in den Mitochondrien.
  • Cobalamin (B12) spielt auch eine Rolle bei der mtDNA-Gesundheit und spielt eine Rolle bei der Aminosäuresynthese sowie beim Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel.
• Carnitin (L-Carnitin oder Acetyl-L–Carnitin) – Dieser Nährstoff ist entscheidend für die Beta-Oxidation oder den Abbau von Fettsäuren in Energie. Carnitin hilft beim Transport von Acyl-Co-A, dem Endprodukt des Fettabbaus, das in den Beta-Oxidationsprozess eintritt und Acetyl-CoA wird, das im Krebs-Zyklus zur Erzeugung von ATP-Energie über Mitochondrienmembranen verwendet wird. Beta-Oxidation ist eine Schlüsselkomponente der Energiehomöostase, da Fettsäuren eine wichtige Energiequelle für jeden sind, nicht nur für diejenigen, die viel Fett konsumieren. Eine Mausstudie ergab, dass die Supplementierung mit L-Carnitin zu einer Hochregulierung der Beta-Oxidation führte und das Fortschreiten der nichtalkoholischen Steatohepatitis, einer Form der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung, verhinderte. Eine weitere Mausstudie ergab, dass die Einnahme von Acetyl-L-Carnitin die negativen Auswirkungen von Arsen reduzierte, einschließlich der Verbesserung der Mitochondrienfunktion und der Verringerung von oxidativem Stress.
• CoQ10 – CoQ10 ist ein lipophiles Molekül, das in der Membran sitzt und als Elektronenträger in den Komplexen wirkt, die Teil der oxidativen Phosphorylierung sind. Es wirkt auch als Antioxidans und hat einige andere Funktionen. CoQ10 ist eines der am besten untersuchten Supplemente zur Unterstützung der Mitochondrien. In einer Zellstudie hatten menschliche Hornhautepithelzellen, die durch UVB-Strahlung geschädigt worden waren, eine bessere Überlebensrate und behielten die mitochondriale Funktion bei, wenn sie mit CoQ10 behandelt wurden. Die behandelten Zellen erfuhren auch keinen Rückgang der ATP-Produktion.
• Kreatin – Kreatin wirkt als Puffer von ATP und hilft, die energiereichen Phosphate aus den Mitochondrien in das Zytoplasma zu mischen.

Eine weitere Schlüsselkategorie mitochondrialer Nährstoffe sind Antioxidantien. Wie bereits erwähnt, tragen diese dazu bei, ein Gleichgewicht zwischen der ROS-Produktion und der antioxidativen Kapazität aufrechtzuerhalten, um oxidativen Stress und damit verbundene Funktionsstörungen und Krankheiten zu verhindern und zu reduzieren. Einige der wichtigsten Antioxidantien, die in Kombination mit der Gesundheit der Mitochondrien erforscht wurden, sind:

• ALA (Alpha-Liponsäure) – In einer Studie an weiblichen Mäusen erhöhte eine Kombination aus ALA, CoQ10 und Vitamin E die Expression von mitochondrialem Protein und reduzierte oxidative Schäden. Eine kleine Studie am Menschen mit mitochondrialen Störungen ergab einen Nutzen durch eine Kombination von ALA, Kreatin und CoQ10 mit Vorteilen für verschiedene Ersatzmarker für zelluläre Energiefunktionsstörungen.
• Carotinoide – insbesondere Lycopin
• Epigallocatechingallat (EGCG; grüner Tee) – mitochondriale Biogenese
• Glutathion – das wichtigste interzelluläre Antioxidans
• Melatonin – Dieses Hormon reguliert nicht nur Ihren Schlaf- / Wachzyklus; es ist auch ein starkes Antioxidans
• NAC (n-Acetylcystein) – ein Vorläufer für die Glutathionsynthese
• Polyphenole – Quercetin, Resveratrol, Hydroxytyrosol (in Oliven und Olivenöl enthalten) – diese fangen ROS auf, modulieren die mitochondriale Biogenese, entkoppeln die oxidative Phosphorylierung und modulieren die MPTP–Öffnung, beeinflussen die ATP–Synthese und regulieren die Apoptose
• Proanthocyanidine – zusätzliche antioxidative sekundäre Pflanzenstoffe in pflanzlichen Lebensmitteln
• Selen – In der richtigen Balance schützt Selen vor oxidativem Stress. Übermäßiges Selen kann jedoch ein Problem verursachen.
• Vitamin C – ein weiteres wichtiges Antioxidans zum Schutz vor oxidativem Stress.
• Vitamin E – In einer Mausstudie führte die Vitamin-E-Supplementierung, insbesondere neben der CoQ10-Supplementierung, zu einer Abnahme der altersbedingten Funktionsstörungen sowie zu einer Verringerung des Carbonylgehalts in den Mitochondrien des Gehirns, der Leber und der Skelettmuskulatur bei denjenigen, die entweder mit CoQ10 oder der Kombination der beiden ergänzt wurden. In einer anderen Rattenstudie, in der die Auswirkungen des Alterns auf die Mitochondrienfunktion im Gehirn untersucht wurden, verhinderte die Vitamin-E-Supplementierung einen Anstieg des oxidativen Stresses und stellte die Abnahme der Mitochondrienatmung dosisabhängig wieder her und hielt die mitochondriale Biogenese in den synaptischen Bereichen des Gehirns aufrecht.
• Zink – Zink spielt neben Calcium eine Rolle bei der mitochondrialen Redoxregulation und ist ein wichtiges Antioxidans. Wie Selen kann jedoch übermäßiges Zink zu oxidativem Stress beitragen, anstatt ihn zu lindern. In einer Rattenstudie schützten Selen und Zink vor oxidativem Stress und hielten den Glutathionspiegel bei Ratten aufrecht, die oxidativen Stress aufgrund von Proteinmangel erlebten.

Wie bereits erwähnt, gibt es auch einige wichtige Lebensstilfaktoren, die zur allgemeinen Gesundheit der Mitochondrien beitragen. Einige der wichtigsten, die in Bezug auf die mitochondriale Gesundheit zu berücksichtigen sind, sind:

• Übung – Bei einigen mitochondrialen Erkrankungen müssen Sie dies möglicherweise unter Anleitung eines Arztes oder eines Fachmanns tun, da eine Belastungsintoleranz häufig ist. So kontraintuitiv es auch erscheinen mag, der positive Stress des Trainings hilft, stärkere Mitochondrien aufzubauen, obwohl übermäßige Bewegung zu dem Problem beitragen kann.
• Intermittierendes Fasten und Kalorienrestriktion – Eine Überprüfung ergab, dass die Ergebnisse der Kalorienrestriktion in Bezug auf die mitochondriale Gesundheit von Studie zu Studie unterschiedlich waren, aber im Allgemeinen gab es eine Abnahme der ROS-Generation. Einige Studien fanden eine Zunahme der mitochondrialen Biogenese und eine Zunahme von Sirt3, das die Aktivitäten verschiedener mitochondrialer Enzyme moduliert.
• Ketogene Diät – Es wurde gezeigt, dass die ketogene Diät die Anzahl der von den Mitochondrien erzeugten ROS und anderen freien Radikale verringert.
• Niedrigeres Stressniveau – Mitochondrien können Stressoren wahrnehmen und darauf reagieren. Dies kann ein Grund dafür sein, dass übermäßiger Stress, sei es durch Arbeit oder sozialen oder Beziehungsstress, zu chronischen Krankheiten beiträgt. Wege zu finden, Stress abzubauen und Stressabbau-Übungen, einschließlich Achtsamkeit und Meditation, zu integrieren, kann eine Schlüsselkomponente sein, um Ihre allgemeine Gesundheit sowie die Ihrer Mitochondrien zu unterstützen.
• Reduzieren Sie Ihre Exposition gegenüber Umweltgiften

Zusätzlich zu diesen drei Kategorien gibt es einige Studien, die auf zusätzliche Kräuter und Substanzen hinweisen, die auch bei der Gesundheit der Mitochondrien helfen können:

• Curcumin (Kurkuma) – verhindert mitochondriale Dysfunktion im Gehirn
• Taurin – reguliert die mitochondriale Proteinsynthese, die dann die Kapazität der Elektronentransportkette erhöht und vor oxidativem Stress schützt
• Yerba Mate – stimuliert die Biogenese der Mitochondrien

Viele der Studien, die sich mit den oben genannten nützlichen Substanzen befassen, bleiben auf der in-vitro- und tierexperimentellen Studienniveau, was bedeutet, dass es in der klinischen Praxis möglicherweise nicht dasselbe ist wie im Labor, wie viele Dinge. Es gibt jedoch einige wichtige Erkenntnisse über die lebenswichtigen Elemente für gesunde Mitochondrien: Antioxidantien, B-Vitamine, bunte Lebensmittel und Polyphenole.

Der Konsens für die Versorgung primärer mitochondrialer Störungen durch die Mitochondrial Medicine Society umfasst eine besondere Pflege während Anfällen von Krankheiten oder Operationen, die eine Anästhesie erfordern, sowie einige Vitamine und Nährstoffe, die in der Praxis häufig verwendet werden, trotz begrenzter Forschung, die die Verwendung validiert:

• ALA
• B-Vitamine, insbesondere Riboflavin und Folinsäure
• CoQ10
• Ausdauertraining mit einer Kombination aus Widerstand und progressivem Training unter Aufsicht, beginnend mit einem Training auf niedrigem Niveau.
• L-Carnitin

Ein Cochrane Review von mitochondrialen Therapien fand keine starken Beweise für die Behandlung von mitochondrialen Erkrankungen, obwohl es besagt, dass weitere Forschung erforderlich ist. Im Allgemeinen bleibt die Behandlung von Mitochondrien-Dysfunktion mit Antioxidantien, Vitaminen, Mineralien und anderen Nährstoffen in der frühen Phase der Forschung mit relativ wenigen Studien am Menschen und randomisierten kontrollierten Studien, so dass ein Großteil der Unterstützung auf mechanistischen und Tierstudien sowie anekdotischen Beweisen aus der klinischen Praxis und nicht auf qualitativ hochwertigen Studien beruht.

Food First Approach: Diät zur Verbesserung der mitochondrialen Gesundheit

Es gibt einige Dinge, die Sie tun können, basierend auf dem, was die Literatur bisher gezeigt hat. Als Grundlage ist ein guter Anfang eine farbenfrohe, pflanzliche Ernährung mit ganzen Bio-Lebensmitteln.

Hier sind einige Ideen zu Lebensmitteln und Getränken, die Ihnen helfen können, Ihre mitochondriale Gesundheit zu optimieren:

• Grüner Tee
• Lebensmittel reich an ALA: Rüben, Brokkoli, Rosenkohl, Karotten, Organfleisch und Tomaten.
• Lebensmittel, die reich an B-Vitaminen sind, insbesondere Fleisch, Nüsse, Organfleisch und Samen.
• Lebensmittel reich an Carnitin: Spargel, Rind und Huhn
• Lebensmittel reich an CoQ10: brokkoli, Blumenkohl, Fisch, Linsen, Fleisch, Organfleisch, Sesam, Sojabohnen, Spinat und Erdbeeren.
• Lebensmittel reich an Selen (Paranüsse, Huhn, Eier, Schweinefleisch, Thunfisch und Pute) und Zink (Adzuki-Samen, Kürbiskerne, Sesamsamen, Austern und Pute)
• Viel buntes Gemüse und Obst für viele Antioxidantien und Phytonährstoffe, insbesondere Carotinoide, Resveratrol, Quercetin und Proanthocyane. Einige Beispiele sind Mandeln, Aprikosen, Spargel, Avocado, Bananen, Rüben, Karotten, Grapefruit, Trauben, Guave, Grünkohl, Zwiebeln, Orangen, Pekannüsse, Kürbis, Quinoa, Steckrüben, Spinat, Erdbeeren, Tomaten und Wassermelonen.
• Gewürze, insbesondere Basilikum und Kurkuma.

Diejenigen, die das Gefühl haben, zusätzliche Unterstützung über die Ernährung hinaus zu benötigen, können die mitochondriale Unterstützung in ergänzender Form untersuchen, wie z. B. das besser untersuchte ALA, Carnitin und CoQ10. Sprechen Sie mit Ihrem Arzt, Ernährungsberater oder einem anderen Arzt, um die besten Optionen für Ihre Situation zu besprechen.