In meinem letzten Artikel habe ich euch das Thema „Kalte Thermogenese“ näher gebracht. Als ich anfing, mich mit diesem zu beschäftigen, stieß ich auch gleich auf den Begriff „mitochondriale Biogenese“.
Um die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit zu erhöhen, kommen wir nicht an der Bedeutung der Mitochondrien vorbei. Meiner Meinung nach wird dieses Thema deutlich unterschätzt. Besonders in der Schulmedizin findet es bisher leider nur wenig Beachtung.
Warum dieses Thema aber nun so wichtig ist, beantworte ich euch mit den hier aufgeführten drei Fragen:
- Was sind überhaupt Mitochondrien?
- Warum ist die Funktion der Mitochondrien so wichtig?
- Wie können wir die Aktivität der Mitochondrien verbessern und deren Anzahl erhöhen?
1. Was sind überhaupt Mitochondrien?
Den Begriff Mitochondrien kennen wir vielleicht noch aus dem Biologieunterricht (7-8 Klasse) in der Schule?! Vereinfacht sprechen wir von den sogenannten Kraftwerken der Zelle. Es sind kleine Zellorganellen, welche nur in Zellen mit Zellkern (Eukaryonten) vorhanden sind und dabei für die Produktion von ATP (Adenosintriphosphat) verantwortlich.
ATP ist der Energieträger, den all unsere Zellen benötigen, um richtig zu funktionieren. Ihre stark gefaltete und mit Einstülpungen versehende Innen- und Außenmembran erhöht die Funktionsfläche bzw. gewährleistet somit eine hohe Leistungsausbeute bei einem Durchmesser von nur 0,5-2 Mikrometer. Die Mitochondrien besitzen ihr eigenes Genom, welches von der Mutter vererbt wird und epigenetisch (veränderbar im Verlauf des Lebens oder über Generationen) durch das persönliche Verhalten (Bewegung, Ernährung, Kälte, Licht, u.v.m.) beeinflusst werden kann.
Je stoffwechselaktiver eine Zelle bzw. ein Organ ist, desto mehr Mitochondrien sind vorhanden. Als Beispiel besitzt ein Thrombozyt 2-6 und im Gegensatz dazu die Nervenzelle ca. 1-10 Millionen Mitochondrien. Alleine der Herzmuskel beinhaltet 36% der Gesamtheit aller Mitochondrien im Körper. Sie sind vor allem für die aerobe Leistungsfähigkeit, also die Energieherstellung über die Sauerstoff- u. Nährstoffaufnahme, zuständig. Wie der Körper, befinden sich auch Mitochondrien in einem ständigen Auf- und Abbau- Prozess (katabol und anabol), in dem sie sich vermehren, verbrauchen, wachsen oder abbauen. Folgende Aufgaben für den Stoffwechsel laufen hier ab.:
- Die Energieversorgung über den Citratzyklus, Abbau von Pyruvat, Atmungskette (ATP-Bildung), Oxidation von Fettsäuren bzw. über die Glukogeogenese können Ketonkörper* gebildet werden.
- Stoffwechselsteigerung =höhere Leistungsfähigkeit u. Fettverbrennung.
- Bildung von Baumaterial für Zellen über die Aminosäurensynthese u.v.m.
- Abbau und Entsorgung von Ketonkörpern und Aminosäuren sowie Teile des Harnstoffes- und Ammoniak-Abbaus.
- Unterstützt viele weitere Zellprozesse, wie z.B.: der geplante Zelltod (Apoptose).
- Dient als Calciumspeicher.
2. Warum ist die Funktion der Mitochondrien so wichtig?
Hast du oft das Gefühl, dir fehlt die Konzentration beim Arbeiten oder du würdest gerne mehr Sport treiben aber du kannst dich dazu nicht überwinden? Dann ist der häufigste Grund ein einfacher Mangel an Energie. Dies Äußert sich oft in Antriebslosigkeit, chronischer Müdigkeit und Lustlosigkeit aber was bedeutet dies auf biochemischer Ebene?
Veraltete Mitochondrien verlieren nach und nach die Fähigkeit effektiv Fettsäuren zu verbrennen und sind so immer mehr auf Glukose zur Energiegewinnung angewiesen. à schneller Leistungsverlust wie z.B. plötzliche Müdigkeit u. Leistungsverlust im Verlauf des Tages. Das ATP wird von den Mitochondrien aus den bekannten Makronährstoffen “Kohlenhydraten” und “Fetten” gebildet, wobei die Verbrennung von Glukose (Kohlenhydrate) für Mitochondrien als energetisch “einfacher” gilt. Allerdings entstehen bei der “Glukoseoxidation”, also der Verbrennung von Kohlenhydraten, mehr freie Radikale als bei der Fettverbrennung. Deswegen wird der Alterungsprozess der Mitochondrien durch eine vermehrte Kohlenhydrataufnahme beschleunigt.
Die bei vielen vorhandene „Kohlenhydrat-Sucht“ führt zu einem Teufelskreis, da der Selbstzerstörungsprozess durch Glukose bedingt entstehende freie Radikale immer schneller vorangetrieben wird. Die daraus resultierenden Folgen sind unter anderem stark Abhängigkeit von der Zuckeraufnahme sowie wachsende Fettablagerungen, sowie nach neuesten Erkenntnissen auch neurologischen Schädigungen (Demenz, Parkinson, Depressionen, Schizophrenie, u.v.m.) und Autoimmunerkrankungen. Diese werden mit chronischen Entzündungen durch Übergewicht („Diabetes Typ 3“), bedingt durch Überernährung und Bewegungsmangel sowie die dadurch verminderte Mitochondrienleistung in Verbindung gebracht. Damit werden auch die abnehmende Leistungsfähigkeit und die Erkrankungshäufigkeit im steigenden Alter in Verbindung gebracht. Einige neurodegenerative Erkrankungen, Diabetes mellitus, Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Adipositas sind Erkrankungen, an denen eine mitochondriale Schädigung wesentlich beteiligt sein kann.
Nach neuerer Erkenntnislage können Störungen aber auch erst im Laufe des Lebens auftreten. In diesem Fall spielen gestörte biochemische Prozesse in den Mitochondrien eine Rolle, z. B. eine Schwermetallbelastung durch Materialien in der Zahnheilkunde oder Lösungsmittel, traumatische Verletzungen oder eine unzureichende Entgiftung im Körper. Derartige Einschränkungen leisten chronischen Entzündungen Vorschub und fördern durch freie Radikale oxidativen Stress. Da diese Vorgänge meistens über einen längeren Zeitraum wirken können, bis sie erkannt werden, wird das betroffene Körpergewebe durch die fortwährende Belastung mit freien Radikalen geschwächt. Man geht davon aus, dass Umwelteinflüsse und Erkrankungen selbst die Funktion von Mitochondrien abschwächen oder ganz zerstören können. Dadurch verschlechtert sich die Energieversorgung der Zellen und Organe. Dazu zählt auch die Einflussnahme von Antibiotika. Dieses Phänomen hat den Namen “Mitochondriopathie”. Defekte der Zellkraftwerke stehen mit mehr als 50 unterschiedlichen Krankheiten in Zusammenhang.
3. Wie können wir die Aktivität der Mitochondrien verbessern und deren Anzahl erhöhen?
Die Vermehrung der Mitochondrien hängt vom jeweiligen Bedarf der Zellen eines Organs ab. Die Zellkraftwerke vermehren sich wie einst als Bakterien noch immer durch Teilung, wodurch dann neue Kraftwerke entstehen. Zum Beispiel in den Muskelzellen von Hochleistungssportlern, die sich großen Anstrengungen unterziehen. Hier nimmt dann die Anzahl der Kraftwerke in einer Zelle der Anforderung entsprechend immer mehr zu.
Idealerweise greifst du auf ganz natürliche Mittel zurück, um die Leistung deiner Mitochondrien zu optimieren und neue aufzubauen. Wenn du also deine Mitochondrien vermehren willst, dann solltest du deine Comfort-Zone regelmäßig verlassen. Unsere Körperzellen sind evolutionsbiologisch dafür geschaffen, gefordert zu werden und sich dadurch an extreme Situationen anzupassen. Für diese brauchst du nämlich ordentlich Energie. Je gezielter du deinen Körper kurzfristigen unter Stress setzt, desto leistungsfähiger werden deine Mitochondrien. Im Gegensatz hierzu kann dauerhafter Stress die Leistung mindern.
Im Weiteren beschreibe ich hier mehrere Möglichkeiten seine Mitochondrien-Leistung zu steigern. Wichtig dabei ist ein dosierter und regelmäßiger Einsatz verschiedener Möglichkeiten im Verlauf der Woche. Sinnvoll ist hier auch die Aufstellung eines Wochenplanes + die Dokumentation von Veränderungen und Fortschritten.
1. HIIT Übung
Eine der besten Möglichkeiten, die Energie zu steigern und deine Mitochondrienanzahl zu erhöhen, ist das so genannte HIIT Training (High Intensity Interval Training), was sich durch kurze und sehr intensive Trainingsimpulse auszeichnet. Eine Studie der McMaster University in Kanada bestätigte jetzt den positiven Einfluss des HIIT Training auf die Anzahl der Mitochondrien. So bilden sich nämlich, wie alles andere in deinem Körper auch, die Mitochondrien zurück, wenn sie nicht beansprucht werden.
2. Maximal-Krafttraining
Eine Studie der University of South Carolina zeigt, dass Krafttraining von großen Muskelgruppen und hohen Gewichten die mitochondriale Biogenese erhöhen kann.
3. Guter Schlaf
Schlaf ist die wohl wichtigste natürliche Methode für die Regeneration und daher der Leistungsentwicklung. Während des Schlafes regenerieren auch deine Mitochondrien. Studien zeigen, dass wir deutlich weniger Energie und Leistung bringen können, wenn wir weniger als 6 Stunden geschlafen haben. Die Ursache liegt hier an der Störung des Biorhythmus, die dadurch verminderte Hormonproduktion und geringere Reparaturmechanismen in den Zellen. Im Jahre 2014 wurde auch erstmal herausgefunden, dass auch das Gehirn ein eigenes Entgiftungssystem nutzt. Das sogenannte glymphatische System funktioniert nur richtig, wenn wir ausreichend (6-9h), qualitativ gut schlafen und das richtige Essen. Wir erinnern uns, eine Nervenzelle besitzt um die 10000 Mitochondrien.
4. Ketogene-Diät
Die ketogene Ernährung ist ein ganz besonderer Trigger, wenn es um einen positiven Einfluss auf die Mitochondrienfunktion geht. Die sogenannte Keto-Ernähung mit dem Ziel der Ketose ist eine rein auf gesunden Fetten basierende Ernährung, bei der Kohlenhydrate nahezu komplett vermieden werden. Neben der Tatsache, das Fett ein stabilerer Energielieferant ist als Glukose, ist es auch besser für deine Zellgesundheit. Bei der Verbrennung von Glukose laufen nämlich die Mitochondrien auf Hochtouren und es entstehen dabei viele, freie Radikale, die wiederum die Mitochondrien schädigen. Isst du ketogen, entstehen weniger freie Radikale und du schützt so deine Mitochondrien. Eine Studie der American Society for Biochemistry and Molecular Biology ergab nun, dass die Keto-Ernährung auch als Therapieansatz geeignet ist. Laut den Forschern, werden die Zellen und Mitochondrien durch die hier gebildeten Keton-Körper besser geschützt und altern nicht so schnell. Dahinter steht ein antiinflammtorischer (Entzündungshemmung) Effekt und die Fähigkeit der Keton-körper die Bluthirn-Schranke zu überwinden.
5. Kalte Thermogenese & Kältetraining
Wie kommst du am besten aus der Comfort-Zone? In dem dich vor allem in der kalten Jahreszeit gezielt der Kälte aussetzt. Mehr darüber kannst du in dem Artikel „kalte Thermogenese“ lesen. Durch das Kältetraining setzt du deinem Körper neue Reize aus. Studien zeigen hierbei hormonelle und gesundheitliche Vorteile von Kältetraining für die Mitochondrien. Bsp. Effekte:
- Rückmeldung von Thermorezeptoren
- Stressor „Kälte“
- Reaktion auf Stress: 1. Hormonproduktion (Adrenalin, Noadrenalin, Irisin, Adiponectin, FGF21, IGF-1);
2. Gefäße verengen sich;
3. Blutdruck steigt + Herzfrequenz erhöht sich;
4. Endorphine für Glücksgefühl und Schmerzreduzierung;
5. Energieschub.
6. Sonnenlicht
Klingt zunächst simpel, aber das natürliche Sonnenlicht ist tatsächlich der beste Lichtlieferant. Dabei ist es in deinem Körper besonders für drei Sachen wichtig, nämlich für die Funktionstüchtigkeit deiner Mitochondrien. Sonnenlicht stimuliert den Mitochondrien-Stoffwechsel und kann so den Energielevel anheben. Außerdem ist Sonnenlicht für die Produktion von Vitamin D essentiell. Unter deren Einstrahlung wird in deiner Haut das kostbare Vitamin D3 gebildet, welches für dein Wohlbefinden und ein starkes Immunsystem benötigt wird. Häufig werden in Büros und Gebäuden weiße LEDs und Leuchtstoffröhren verwendet, die nicht das gleiche Lichtspektrum wie die Sonne besitzen und somit auch nicht zur Vitamin D Produktion beitragen können. Bei vielen Arbeitnehmern kommt es daher auch im Sommer zu einem Vitamin-D-Mangel.
Das Sonnenlicht ermöglicht also, im Gegensatz zu den meisten künstlichen Lichtern, die Bildung von Vitamin D im Körper. Dazu regt die Sonne die Ausschüttung von Endorphinen und das Antriebshormon Dopamin an. Dein Gehirn wird mit einem Cocktail aus körpereigenen Opiaten und Neurotransmittern geflutet, die dafür sorgen, dass du dich entspannst und dich einfach besser fühlst. Je höher dein Dopaminspiegel ist, desto höher ist auch dein Wohlbefinden und deine Motivation. Im Sommer empfehle ich sich täglich 10-20min dem direkten Sonnenlicht (ohne Sonnenbrillen und Sun-Blocker) auszusetzen. Dies bringt eine Vitamin-D-Aufnahme von ca. 8000–20000 IE/Tag.
7. intermittierendes Fasten (Intervallfasten)
Aktuell wird das gezielte Fasten von Forschern als eine der wenigen Möglichkeiten für ein längeres Leben anerkannt. Durch die Restriktion der Ernährung sterben alte Mitochondrien ab und neue werden gebildet. Ich empfehle hier 3x/Woche die 16:8 Methode anzuwenden. Hierbei solltest du beispielsweise ab abends 20 Uhr bis nächsten Tag 12 Uhr nur Wasser, Tee oder morgens Kaffee trinken. Somit versuchst du deine Nahrungsaufnahme innerhalb von 8 Stunden auf zwei Mahlzeiten zu begrenzen. Da wir die meiste Energie am Tag durch die Verdauung verlieren, hat der Körper hier die Möglichkeit, andere Stoffwechselprogramme für die Regeneration verstärkt einzusetzen.
8. gezielte Nährstoffzufuhr für aktive Mitochondrien
Auch über deine Ernährung kannst du die Mitochondrien stärken. Dabei hast du zwei Möglichkeiten. Zum einen solltest du über eine ausgewogene und abwechslungsreiche Ernährung sicherstellen, dass du alle wichtigen Mikronährstoffe zu dir nimmst, damit deine Mitochondrien arbeiten können. Eine ausgewogene und vielseitige Ernährung mit viel basenbildendem Gemüse, sowie genügend Mangan, B-Vitaminen, Magnesium, Selen, Vitamin D und Zink ist dein Fundament um die Mitochondrien zu stärken. Wie immer gilt: Besonders regionale und biologische Obst- und Gemüsesorten sind zu empfehlen. Dazu ist es besonders die Nahrungsmittelrotation durch eine saisonale Ernährung zu empfehlen. Bsp.: Im Winter mehr fettreiche Nahrung bzw. Ketogen (besonders mehr Omega 3) und im Sommer mehr regionales Gemüse und Obst. Grünes Gemüse oder solches mit kräftigen Farben ist dabei ganzjährig zu empfehlen. Natürlich können auch Nahrungsergänzungsmittel und Supplements deine Mitochondrien stärken.
Für die Produktion von ATP, also Energie, sind Enzyme, Kalzium, Magnesium und Phosphor wichtig. Kalzium und Phosphor werden in der Regel genügend durch die Ernährung aufgenommen. Ist allerdings der Vitamin D Wert zu niedrig, kann es zu einer Störung der Aufnahme von Kalzium und Phosphor im Darm kommen. Deshalb sollte bei mangelndem Sonnenlicht oder in der dunklen Jahreszeit konstant eine Einnahme von 5000 bis 10000 IE/Tag Vitamin D gewährleistet sein. Ich empfehle allgemein Liposomale Produkte von Mikronährstoffen. Eine vorausgehende Nährstoffanalyse bei einem Orthomolekularmediziner kann sinnvoll sein.
Merke dir also:
- Die Mitochondrien sind die Zellkraftwerke deines Körpers. Sie produzieren die gesamte Energie für Körper und Gehirn. Ohne gut funktionierende Mitochondrien, bist du nicht optimal leistungsfähig.
- Die ATP Gewinnung ist ein hochkomplexes System, in deren Mittelpunkt die Mitochondrien stehen. Funktionieren diese nicht einwandfrei, ist die gesamte Energiegewinnung und damit deine Leistungsfähigkeit gestört.
- Ob durch das richtige Training (besonders draußen bei Kälte), die Ernährung oder Lebensweise: Wie leistungsfähig deine Mitochondrien sind, hast ganz alleine du in der Hand und deine Möglichkeiten sind zahlreich.
- Du kannst durch Supplemente und eine ausgewogene Ernährung deine Zellkraftwerke optimieren und verbessern.
*Ketonkörper: Ketone erinnern von ihrer chemischen Struktur her, an sehr kurze Fettsäuren. Also Ketten aus Kohlenstoffatomen, an denen Sauerstoff oder eine OH-Gruppe hängt. Ketonkörper werden aus Fettsäuren und einigen Aminosäuren in den Zellen der Leber gebildet und über den Blutkreislauf zu allen Geweben im Körper transportiert. Mit wenigen Ausnahmen können alle Zellen im Körper Ketonkörper und Fettsäuren zur Energiegewinnung nutzen. Die Ausnahmen bilden die roten Blutkörperchen (Erythrozyten), die Zellen der Netzhaut (Retina) und zu einem kleinen Teil auch das Gehirn. Der Restbedarf Glucose kann über die Synthese von Glucose aus Triglyceriden und gewissen Aminosäuren gedeckt werden – dieser Prozess wird als Gluconeogenese bezeichnet. Ketonkörper werden dann gebildet, wenn die Insulin- und Blutzuckerwerte durch eine minimale Kohlenhydratzufuhrstark (<50g/Tag) absinken. Auch mittelkettige Fettsäuren (MCTs) zeigen eine stimulierende Wirkung auf die Ketogenese. Die Ketose ist ein natürlicher Stoffwechselzustand und vollkommen ungefährlich. Es gibt sogar einige Vorteile bei diesem Stoffwechselvorgang. Zum einen sind Ketonkörper wasserlöslich und können so einfach und schnell mit dem Blut transportiert werden. Ketonkörper bringen die Engergieproduktion in den Mitochondrien schneller in Gang. Ketonkörper können die Blut-Hirn Schranke überwinden und das Gehirn mit Energie versorgen. Triglyceride können dies nicht. Dazu haben Ketonkörper antientzündliche Eigenschaften und wirken sich somit positiv auf die Gehirn- und Körpergesundheit aus.
Quellen:
- Esther Neumann: Kraftwerke unserer Zellen. In: Top Life Aktuell. 10/2005.
- Wissenschaft online, Kompaktlexikon der Biologie: Spermium. Spektrum Akademischer Verlag, 2007.
- Rolf Knippers: Molekulare Genetik. 9. Auflage. Thieme Verlag, Konstanz 2006, S. 455.
- Medizinische Forschung: Briten schaffen Embryo mit drei Eltern. auf: stern.de, 6. Februar 2008. Siehe auch Mitochondriale DNA.
- Donald Voet, Judith G. Voet, Charlotte W. Pratt: Fundamentals of Biochemistry. 2. Auflage. John Wiley and Sons, 2006, ISBN 0-471-21495-7, S. 547.
- Stefan Jakobs: Mitochondrien – Dynamische Kraftwerke der Zelle. (PDF; 4,9 MB); Max-Planck Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen. In: MPIbpc News. 10 (2004), Heft 12, S. 1–4
- M. Gotzler. 2018. Biohacking. Optmiere dich selbst. Rivaverlag. München
- https://paleolowcarb.de/ketonkoerper-wie-sie-entstehen-und-was-sie-im-koerper-tun/
- Phinney, Phd Stephen D., and Rd Jeff S. Volek Phd. The Art and Science of Low Carbohydrate Living: An Expert Guide to Making the Life-saving Benefits of Carbohydrate Restriction Sustainable and Enjoyable, 2011, publisher Beyond Obesity LLC. ISBN 978-0-9834907-0-8.
