Mitochondriale Dysfunktion: Der richtige Lebensstil für Mitochondrien

Nicht immer äußert sich eine Störung der Gesundheit mit einer schweren Erkrankung und klaren Krankheitssymptomen. Oft ist es vielmehr ein diffuses Gefühl, nicht fit zu sein und irgendwie neben sich zu stehen. Man bewältigt den Tag zwar irgendwie, doch die Energie reicht spürbar nur bis zum Nachmittag. Geistige Anstrengung lässt schnell den Fokus und die Konzentration verlieren, man ist dünnhäutiger und schneller reizbar, körperliche Belastung fällt schwerer, und selbst nach einer üblichen und nicht sehr stressigen Belastung, dauert die Erholung auffallend lange. Solche Entwicklungen können ein Hinweis darauf sein, dass die zelluläre Energiegewinnung aus dem Gleichgewicht geraten ist. Genau hier rücken die Mitochondrien als Kraftwerke der Zelle in den Fokus, die Adenosintriphosphat (ATP) als biologischen Energieträger für jeden Zellfunktion bereitstellen und zugleich zentrale Steuerungsaufgaben übernehmen, die Stoffwechsel, Signalwege und die Anpassungsfähigkeit des gesamten Organismus koordinieren.

Was ist eine mitochondriale Dysfunktion?

Mitochondriale Leistungsfähigkeit lässt sich am besten über Effizienz und Flexibilität beschreiben. Effizienz meint, wie gut aus Nährstoffen und Sauerstoff ATP entsteht. Flexibilität meint, wie schnell sich diese Produktion an wechselnde Anforderungen anpasst, etwa zwischen Ruhe, Bewegung, mentaler Belastung und Regeneration. In den Mitochondrien laufen dazu mehrere Schritte präzise ineinander. Rohstoffe, wie Zucker und Fettsäuren aus der Nahrung, werden im Zellinneren vorbereitet, in die mitochondriale Matrix eingeschleust und im Citratzyklus verarbeitet. Dabei entstehen Elektronenträger wie NADH und FADH₂, die ihre Elektronen an die Atmungskette übergeben, die als "Kraftwerk" aus fünf hintereinander geschalteten Proteinkomplexen in der inneren Mitochondrienmembran besteht. Beim Elektronentransfer zwischen den Proteinkomplexen wird Energie frei, die Wasserstoffprotonen in den Zwischenmembranraum pumpt. Der Protonengradient treibt dann am Ende die ATP-Synthase an, die Protonen kontrolliert zurückfließen lässt und dabei ADP in den "vollen Akku ATP auflädt“.

Unter einer erworbenen mitochondrialen Dysfunktion versteht man keine seltene, genetisch verankerte Erkrankung, sondern eine durch äußere Faktoren ausgelöste funktionelle Einschränkung der mitochondrialen Fitness, die sich meist schleichend entwickelt. Sie entsteht typischerweise dann, wenn Lebensstil, Umwelt, Ernährung oder Medikamente über längere Zeit die Effizienz der Energieumwandlung beeinträchtigen und gleichzeitig Aufbau und Erneuerung der Mitochondrien ausbremsen. Biochemisch zeigt sich das häufig als verminderte ATP-Erzeugung, einer erhöhten Bildung reaktiver Sauerstoffspezies mit oxidativem Stress sowie reduzierter Biogenese und fehlerhafter Mitophagie. Dadurch sinkt die Fähigkeit, Energiespitzen sauber abzufedern, und die Zellen und letztlich der gesamte Organismus reagieren empfindlicher auf Belastungen.

Energievampire des Alltags

Wenn die mitochondriale Leistungsfähigkeit in unseren Zellen sinkt, liegt das häufig an einer Kombination aus kleinen, dauerhaften Belastungen, die uns unmerklich im Alltag als “Energievampire” die Energie absaugen können. Gemeint sind solche energieraubende Einflussfaktoren, die entweder die Mitochondrien direkt sabotieren, ihre Signal- und Kommunikationsnetzwerke stören oder die Versorgungswege angreifen, die den Zellkraftwerken die nötigen Bausteine für die Energieproduktion liefern. Das Tückische an den Energievampiren ist, dass sie uns meist gar nicht auffallen. Sie schlagen nicht dramatisch zu, sondern entziehen Tag für Tag kleine Portionen Energie, bis man irgendwann merkt, dass die Power für den Alltag fehlt.

Ein zentraler Energievampir ist chronischer Stress. Kurzfristige Stressreaktionen sind nicht grundsätzlich schlecht, weil sie die zahlreichen Anpassungsprogramme in unserem Organismus sogar stärken können. Hingegen beeinträchtigt chronischer, erschöpfender Distress die Energieproduktion und die Kommunikation zwischen den Organen und Körpersystemen. Physiologisch ist die Stressreaktion das Ergebnis aus einem vernetzten Zusammenspiel von Gehirn, Hormonsystem, Immunsystem, Nervensystem und Energiestoffwechsel. Eine Schlüsselrolle spielt die sogenannte "Stressachse" (Hypothalamus-Hypophysen Nebennieren Achse), die bei Stress das Hormon Cortisol aktiviert. Cortisol erhöht die Bereitstellung von Rohstoffen wie Glukose und freien Fettsäuren für die mitochondriale Energieumwandlung. Akut ist das auch sehr sinnvoll, weil es schnelle Handlungsfähigkeit ermöglicht und die sogenannte "Fight-or-Flight" (Kampf oder Flucht) Reaktion unterstützt, die überlebenswichtig ist. Dauerhaft entsteht jedoch die sogenannte allostatische Last, also ein schleichender biologischer Verschleiß durch permanente Überlastung und letztlich zu einer erworbenen Schädigung der Mitochondrienfunktion.

Ein weiteres Energievampir "Zwillingspaar" sind Fehlernährung und Bewegungsmangel. Fehlernährung ist dabei nicht gleichzusetzen mit einer klassischen Unterversorgung mit Mikronährstoffen. Gemeint ist vor allem ein Missverhältnis zwischen dem, was gegessen wird, und dem, was Mitochondrien daraus sinnvoll für den Zellstoffwechsel und die Energieerzeugung verarbeiten können. Besonders belastend ist für Mitochondrien ein dauerhaftes Überangebot an schnell verfügbaren Zuckern und verarbeiteten, minderwertigen Fetten, kombiniert mit zu wenig hochwertigen Eiweißen, zu wenig ungesättigten Fettsäuren und fehlenden Ballaststoffen. Ein typisches Beispiel ist die Kombination aus Softdrinks und Weißmehlprodukten, die dauerhaft zur Fehlfunktion der Mitochondrien führt, weil die Atmungskette durch die Zuckerflut überlastet wird, weniger effizient arbeitet und übermäßig reaktive Sauerstoffverbindungen produziert, die kumuliert zu toxischem oxidativem Stress führen können.

Hinzu kommt, dass Nährstoffdichte nicht nur vom Lebensmittel, sondern auch von Lagerung und Zubereitung abhängt. Lange Lagerzeiten oder intensives Erhitzen können solche empfindliche Mikronährstoffe und sekundäre Pflanzenstoffe reduzieren, die für eine gute Mitochondrienfunktion wichtig sind. Denn die Energieumwandlung in den Mitochondrien ist auf eine ganze Palette an Cofaktoren angewiesen, die in ihrem Stoffwechsel an klar definierten Stellen „mitarbeiten“. Dazu zählen B-Vitamine wie B1 für den Start des Citratzyklus, B2 für die beta-Oxidation von Fettsäuren und den Betrieb der Atmungskette sowie B3 als Redoxträger. Magnesium ist zentral für die Energieverfügbarkeit, weil ATP in Mitochondrien an Mg gekoppelt werden muss um die Zelle zu erreichen und so erst nutzbar wird. Eisen wird als essenzieller Cofaktor in solchen Proteinkomplexen benötigt, die als Elektronenüberträger in den Komplexen der Atmungskette dienen, und Kupfer ist in der Atmungskette für den finalen Elektronentransfer auf Sauerstoff essenziell. Coenzym Q10 fungiert als Elektronenshuttle zwischen den ersten drei Atmungskettenkomplexen, während Selen zelleigene Puffersysteme zur Begrenzung der oxidativen Last unterstützt und Molybdän solche Enzyme unterstützt, die toxische Zwischenprodukte insbesondere aus schwefelhaltigen Aminosäuren effizient abbauen. Liegt für diese Mikronährstoffe eine Unterversorgung vor, kann dies zu einer erworbenen Mitochondriopathie beitragen, die durch mitochondriale Dysfunktion gekennzeichnet ist.

Typische Anzeichen erworbener Mitochondriopathien

Es ist wichtig, hier nicht in Schwarz-Weiß Kategorien zu denken. Kein einzelnes der im Folgenden beschriebenen Anzeichen „beweist“ eine mitochondriale Beteiligung. Trotzdem gibt es wiederkehrende Muster, die als Hinweis auf eine schleichend sinkende Systemleistung im Energiestoffwechsel interpretiert werden können. Dazu gehören anhaltende Erschöpfung trotz eigentlich ausreichendem Schlaf, sinkende Belastbarkeit, erhöhte Gereiztheit bei körperlicher oder geistiger Anstrengung, Konzentrationsprobleme, Muskelschwäche, Stimmungsschwankungen, erhöhte Infektanfälligkeit, ungewohnte und drastische Schwankungen im Körpergewicht oder eine ungewöhnliche Kälteempfindlichkeit.

Die mitochondriale Leistungsfähigkeit wird durch das gesunde Zusammenspiel zahlreicher adaptiver Systeme im Organismus aufrechterhalten. Energievampire wie chronischer Stress, Fehlernährung, Bewegungsarmut, Mikronährstoffunterversorgung und manche Arzneimittelbelastungen wirken häufig in Kombination und verschieben die Effizienz, das Timing und die Regeneration der Mitochondrienfunktionen immer mehr in einen krankmachenden Bereich. Umgekehrt stärken regelmäßige Bewegungsreize, eine gute Schlafqualität, bewusste Entspannungsimpulse, eine große nährstoffdichte Vielfalt mit vielen sekundären Pflanzenstoffen die Leistungsfähigkeit der mitochondrialen Energiegewinnung und unterstützen dadurch auch unsere Gesundheit.

Autor: Dr. Stephan Barth

Dr. Stephan Barth ist promovierter Mediziner und habilitierter Toxikologe. Als interdisziplinärer Lebenswissenschaftler arbeitet er seit über 25 Jahren an den Schnittstellen zwischen Zell und Molekularbiologie, Physiologie, Ernährungsforschung sowie Agrar- und Pharmforschung. Für den Experten für Lebensstil-basierte Prävention von Darmkrebs, Adipositas, Typ-2-Diabetes und Fettleber ist Gesundheit eine Systemleistung – vom Lifestyle bis in die Mitochondrien.

Foto: Jochen Sand

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