Das oxidative Potential als Schutzmechanismus

Das Leben auf dieser Erde folgt vorgegebenen Gesetzen, die wir Menschen versuchen bis ins Detail zu erforschen und zu enträtseln. Einige dieser Naturgesetze, die Gesetze über den Erhalt von Energie, wurden im 19. Jahrhundert von J.R.Mayer in seinen Grundzügen erkannt und in zwei Hauptsätzen der Thermodynamik zusammengefasst. Seither benutzen wir diesen Begriff „Energie“ in fast allen Bereichen unseres täglichen Lebens. Energie sparen ist heute ein fester Begriff in unserer Gesellschaft geworden. Wir kennen viele Energieformen: Sonnen-Energie, Wind-Energie, chemische Energie, Wärme-Energie, elektrische Energie und noch viele weitere Energieformen. Doch was ist eigentlich Energie?

Suchen wir eine Erklärung für den Begriff Energie und vertiefen wir uns in ein Lehrbuch der Physik, dann können wir dort lesen: Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu leisten!

Verbinden wir den Begriff Energie mit dem Begriff Leben, und suchen wir dazu eine Definition aus biologischer Sicht, so lesen wir in einem Lehrbuch der Biologie: ...Stoff- und Energiewechsel sind im Bereich des Organischen untrennbar verbunden, d.h. ohne Energie kein Leben!

Wie sieht nun die Energie-Situation auf unserer Erde aus? Unsere Erde erhält kontinuierlich Energie in Form von Strahlung von der Sonne. Diese Strahlungsenergie wird durch Pflanzen in chemische Energie umgewandelt, und die Tiere und wir Menschen nutzen diese chemische Energie in Form der täglichen Nahrung zur Aufrechterhaltung unserer Lebensvorgänge. Unsere Beinmuskeln brauchen zum Laufen Energie, unser Herzmuskel braucht zum Schlagen Energie, und unser Immunsystem, das uns vor krank machenden Keimen, schädigenden Substanzen, bösartig entarteten eigenen Körperzellen schützt, braucht ebenfalls zum Funktionieren Energie. Führen wir unserem Körper keine Nahrung mehr zu, also keine Energie, geht er zu Grunde!

Wir müssen erkennen, dass die Energieversorgung eine zentrale Rolle in unserem Leben spielt!

Unsere Nahrung setzt sich, wenn wir von den Vitaminen, Spurenelementen und anderen wichtigen Zusatzstoffen absehen, vor allem aus Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen zusammen. Von diesen Komponenten werden die Kohlenhydrate und die Fette normalerweise zur Energiegewinnung verwendet. An dieser Stelle soll nicht im Detail auf die komplizierten biochemischen Vorgänge eingegangen werden, sondern es soll versucht werden, die Vorgänge vereinfachend und verständlich darzustellen. Eine schematische Darstellung der Energiegewinnung in unserem Körper ist in Abbildung 1 auf der folgenden Seite dieses Artikels dargestellt. Im Prinzip macht unser Körper bei der Energiegewinnung nichts anderes, als dass er Wasserstoff und Sauerstoff kontrolliert „verbrennt“. Wir alle kennen diesen Verbrennungsvorgang von spektakulären Unglücksfällen, bei denen sich Sauerstoff und Wasserstoff in einer so genannten Knallgas-Reaktion explosionsartig zu Wasser vereinen; dabei wird sehr viel Energie frei und oft großer Schaden angerichtet. Heute verwenden wir diesen Vorgang mittels Brennstoffzellen, um diese energiereiche Reaktion kontrolliert zur Gewinnung von Elektrizität zu nutzen. Und auch unser Körper nutzt diese „Knallgas-Reaktions-Energie“, doch laufen die Reaktionen hier kontrolliert und nicht wild zerstörerisch ab.

Unser Körper besitzt dazu ein perfekt entwickeltes System in den Zellen, das ihm eine kontrollierte Energiefreisetzung ermöglicht: Die Elektronen des Wasserstoffs werden dabei auf den Saue-stoff unter Wasserbildung übertragen und bei dieser Reaktion entsteht im Körper eine Verbindung, das so genannte ATP (Adenosintriphosphat), das als Energiespeicher und Energielieferant für alle Körperfunktionen zur Verfügung steht und das bei allen Stoffwechselreaktionen und in allen Situationen, bei denen Energie benötigt wird, immer bereit steht. (Anmerkung: Eine der Voraussetzungen ist dabei, dass im Körper eine ausreichende Menge Coenzym Q10 zur Verfügung steht.)

Unser Körper möchte nun möglichst viel Energie bei dieser „kontrollierten Knallgas-Reaktion“ gewinnen, und er schafft es auch! Bis zu 95% der Energie wird in Form von ATP gespeichert. Jedoch treten bei dieser Energiegewinnung leider auch Nebenreaktionen auf, die zu unerwünschten Begleiterscheinungen führen, nämlich zur Bildung der so genannten Freien Radikale.

Aus den 800 Litern Luft, die ein Mensch jeden Tag einatmet und zur Energiegewinnung benötigt, entstehen ungefähr 50 g dieser Freien Radikale.

Zum Verständnis dieses Begriffs müssen wir uns etwas mit Chemie beschäftigen. Unsere Erde besteht aus vielen verschiedenen Elementen, wie z.B. Eisen, Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und vielen anderen Elementen mehr, insgesamt 92 natürlich vorkommenden Elementen. Diese Elemente sind nach genau vorgegebenen strukturellen Gesetzmäßigkeiten aufgebaut.

Wir können den Aufbau dieser Atome vereinfacht mit unserem Sonnensystem vergleichen: In unserem Sonnensystem kreisen die Planeten um die Sonne; im Atom kreisen die Elektronen in genau definierten Räumen um den Atomkern. Bilden sich aus diesen Atomen größere Verbindungen (es entstehen so genannte Moleküle), dann besitzen diese Moleküle eine ebenfalls nach klaren Gesetzmäßigkeiten aufgebaute räumliche Struktur. So gibt es dann z.B. „Räume“ in diesen Molekülen, die nur von zwei Elektronen „bewohnt“ werden können.

Wird nun ein Elektron aus diesem Raum durch irgend welche Umstände „vertrieben“ (ein Umstand kann z.B. Strahlung sein), bleibt nur noch ein Elektron in diesem Raum zurück, dann spre-chen wir von einem Freien Radikal. Diese Situation passt den Molekülen überhaupt nicht, und das Molekül versucht, diesen Raum wieder mit einem neuen Elektron zu besetzen, um den alten Zustand – zwei Elektronen in diesem Raum – wieder zu erreichen. Dieses benötigte Elektron wird nun irgendwo her aus der Umgebung geholt, egal von wo es kommt.

Und dieses Herbeischaffen von Elektronen verursacht eine Vielzahl von Schäden auf molekularer Ebene, die sich dann bis hin zum Auftreten von Erkrankungen nach „oben“ weiter fortpflanzen.

Eine Zusammenfassung der von Freien Radikalen verursachten Schäden ist in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.

Unser Körper ist jedoch diesen Freien Radikalen nicht ganz hilflos ausgesetzt, denn er besitzt ein Gegenmittel dafür, die so genannten molekularen Radikalfänger. Diese Radikalfänger sind Substanzen in unserem Körper, die den als Oxidatives Potential bezeichneten Schutzmechanismus in un-serem Körper aufbauen. In der folgenden Aufstellung ist eine Zusammenstellung der wichtigsten Substanzen, die das Oxidative Potential aufbauen, dargestellt.

Diese Substanzen stellen freie Elektronen zur Verfügung, und dadurch können die „Räume“ in den Molekülen wieder mit Elektronen aufgefüllt und die Freien Radikale vernichtet werden, und der Körper wird vor Schaden bewahrt.

Würden diese Freien Radikale jedoch nur bei körpereigenen Stoffwechselreaktionen zur Ener-giegewinnung auftreten, wäre die Situation zwar belastend, jedoch nicht dramatisch. Bedauerlicherweise entstehen Freie Radikale jedoch nicht nur bei unseren körpereigenen Energiegewinnungsprozessen, sondern vor allem bei immunologischen Abwehrreaktionen unseres Körpers, wie etwa der Phagozythose (das Aufnehmen von Erregern durch die Abwehrzellen) und bei entzündlichen Prozessen. Wie viel unser Abwehrsystem jeden Tag leisten muß, ist uns hinreichend bekannt!

Zusätzlich zur Bildung der Freien Radikale durch Abwehrreaktionen kommen noch weitere Faktoren hinzu, wie z.B. die Belastungen aus unserer Umwelt, ionisierende Strahlen, Radioaktivität, Höhenstrahlung, UV-Licht, Umweltverschmutzungen, Zigarettenrauch, körperliche Überanstrengungen, erhöhte Luft-Ozonwerte und verringerte Sauerstoffversorgung unserer Organe. All diese Faktoren können zu einer massiven Bildung von Freien Radikalenführen, die unseren Körper schwer belasten. Diese Belastung durch die Freien Radikale wird unter dem Begriff Oxidativer Stress zusammengefasst.

Damit ist jetzt verständlich, warum eine Krankheit zum Stress wird: Unsere eigene Körperabwehr kämpft gegen eine Krankheit, will und muss abwehren und setzt bei der Abwehrreaktion massiv Freie Radikale frei, die dann wiederum nach der erfolgten Abwehrreaktion gezielt vernichtet werden müssen!

Freie Radikale in unserem Körper sind eine Realität. Doch glücklicherweise hat der Körper eine sehr effektive Schutzeinrichtung gegen diese „Angreifer“ – das Oxidative Potential. Wir können dieses Oxidative Potential mit der schützenden Wirkung des Immunsystems vergleichen, nur finden hier andere Reaktionen und Vorgänge statt. Dieser Schutz setzt sich im Falle des Oxidativen Potentials aus einer ganzen Reihe von Substanzen unseres Körpers zusammen. Diese Substanzen verbrauchen sich jedoch während der täglichen Beanspruchung und müssen ständig erneuert werden. Ein Teil dieser Substanzen stammt dabei aus unserer täglichen Nahrung. Ältere Menschen brauchen dieses Oxidative Potential zur Aufrechterhaltung des langsamer gewordenen Stoffwechsels. Kranke Menschen benötigen besonders dieses Oxidative Potential zur Überwindung von Krankheiten und gesunde Men-schen können mit Hilfe dieses Oxidativen Potentials eine gewisse Krankheitsvorsorge treffen.

Aus diesem Grund ist es wichtig, dass wir entweder mit einer ausgewogenen Ernährung (Anmerkung: Gibt es das wirklich noch?) oder zusätzlich durch entsprechende Präparate das Oxidative Potential im Blut und in den Zellen (Glutathion) – also unseren Schutzmechanismus gegenüber den Freien Radikalen – optimal gestalten. Eine zusätzliche Aufnahme dieser Antioxidantien (Substanzen, die das Oxidative Potential aufbauen) über Präparate ist oft angeraten, da der Verbrauch an diesen Stoffen oft größer ist als das Angebot in der Nahrung.Welche Krankheiten und Veränderungen sind mit dem Oxidativen Potential eng verbunden?

In den letzten Jahren sind eine ganze Reihe von pathophysiologischen Veränderungen und Krankheiten mit einem Mangel an Substanzen, die das Oxidative Potential im Körper aufbauen, in Bezug gebracht worden. Vor allem die Ausbildung von bösartigen Tumoren und eine Reihe von Herz-/Kreislauferkrankungen sowie Alterungsprozesse ganz allgemein werden heute ursächlich mit einem erniedrigten Oxidativen Potential in Verbindung gebracht (Literaturhinweise 1 – 7). In den folgenden Tabellen sind Erkrankungen bzw. physiologische/pathophysiologische Situationen zusammengestellt, bei denen eine Veränderung des Oxidativen Potentials für das Krankheitsgeschehen mit verantwortlich g-macht wird.

Tumorbildung und Wachstum	Diabetes
Kardiovaskuläre Erkrankungen des Herzens	Duchenne`sche Muskeldystrophie
Cystische Fibrose	Augenkrankheiten (Katarakte)
Unfruchtbarkeit/Frühgeburten	Lebererkrankungen
Rheumatischer Formenkreis	Atemwegserkrankungen
chronische Granulozyten-Erkrankungen	spezielle Anämieformen
Autoimmunerkrankungen	Septischer Schock
Nierenerkrankungen	Alterungsprozesse

Bei folgenden pathophysiologischen Zuständen wird dem Glutathion eine wichtige Rolle zugeschrieben:

Aus diesen Gründen ist es sehr wichtig, die Kapazität dieses Oxidativen Potentials im Blut eines Menschen beurteilen zu können. Wichtig ist das ganz besonders bei erkrankten Personen, da die Diagnose eines zu niedrigen Oxidativen Potentials den Therapeuten veranlassen wird, dies durch Verabreichung entsprechender Präparate zu verbessern.

Die Situation ist ähnlich wie bei Vitaminen und vitaminoiden Substanzen, und wir sehen, dass es hier viele Gemeinsamkeiten gibt: Vitamin C und Q10 sind Stoffe, die das Oxidative Potential im Körper aufbauen. Mit dieser Therapie kann eine Besserung der Situation erreicht werden. Doch von gleich wichtiger Bedeutung ist der Erhalt der Gesundheit! Durch die Kenntnis seines Oxidativen Potentials kann der Gesunde entsprechend unterstützend mitwirken. Ist das Potential, aus welchen Gründen auch immer, erniedrigt, kann er durch Zuführen der das Oxidative Potential-aufbauenden Substanzen ein höheres Potential erreichen und sich so vor Krankheiten bedeutend besser schützen.

Die Kenntnis des zahlenmäßigen Werts des Oxidativen Potentials ist ein sehr wichtiger Faktor für den Einzelnen zur Prävention von Erkrankungen. Krankheiten wie Herzinsuffizienz, ischämische Kardiopathien, Muskeldystrophien, mitochondriale Myopathien, Spätkomplikationen des Diabetes mellitus, männliche Fertilitätsstörungen und vieles mehr, sowie altersbedingte Störungen können erfolgreich mit Präparaten, die das Oxidative Potential erhöhen, behandelt werden.

Eine besonders herausragende Position aus der Vielzahl der Antioxidatien haben hier die Substanzen Coenzym Q10 und Glutathion. Es ist jedoch sehr wichtig, nicht nur x-beliebige Q10-Präparate zu verordnen, sondern es ist sehr entscheidend, in welcher galenischen Form diese Präparate vorliegen , da diese für die Aufnahme im Darm von immenser Wichtigkeit ist.

Ähnlich ist die Situation bei Glutathion: Glutathion ist ein überaus wichtiger Stoff, und die Bioverfügbarkeit des Glutathions am Wirkort, besonders in den Zellen, ist sehr entscheidend für seine Wirkung. Und diese Bioverfügbarkeit des Glutathions kann durch einen kleinen „chemischen Trick“ bedeutend verbessert werden. Würde man nur das Tripeptid Glutathion als Präparat einnehmen, wür-den nur geringe Mengen im Körper ihre Wirkung entfalten können. Durch eine so genannte Acethylierung wird Glutathion derart verändert (wir sprechen jetzt vom Acethylierten-Glutathion bzw. SAG), dass es durch die „Barrieren des Körpers (Magen, Darm, Zellwände, etc.)“ einfacher und unbeschadet hindurch kommt. Am gewünschten Ort seines Wirkens setzen dann körpereigene Enzyme wieder das physiologisch wirksame Glutathion aus SAG frei.

Und was sehr wichtig ist: Die Glutathion-Synthese des Körpers selbst wird durch die Verab-reichung von SAG nicht beeinflußt bzw. zurück gedrängt.

Wie kann man nun Auskunft über „sein“ Oxidatives Potential oder über die Konzentration der Substanzen, die dieses aufbauen, erhalten?

Das Oxidative Potential im Blut eines Probanden ist messbar. In langwierigen Entwicklungsarbeiten haben wir in unserem Labor spezielle Testverfahren entwickelt, mit denen man das Oxidative Potential im Blut eines Menschen genau bestimmen kann. Dazu wurden verschiedene Testverfahren entwickelt, die heute routinemäßig in unserem Labor zur Testung zur Verfügung stehen. Wir verfügen über einen Test zur Bestimmung des gesamten Oxidativen Potentials, des weiteren über Testmethoden, mit denen man die so genannte SOD (Superoxid-Dismutase) genau bestimmen kann, ferner Tests für Coenzym Q10, Glutathion, Selen, Vitamin C, Vitamin E und andere mehr.

Mit dem Test zur Bestimmung des gesamten Oxidativen Potentials kann man die aktuelle Ka-pazität eines Menschen hinsichtlich seines Oxidativen Potentials genau bestimmen, und dieser Test gibt eine sehr gute Auskunft über die allgemeine Abwehrstärke der entsprechenden Person.

Der Test zur Bestimmung der SOD kann dann eingesetzt werden, wenn das Oxidative Potential erniedrigt ist und man wissen möchte, ob ein Mangel an SOD vorliegt oder ob diese Erniedrigung des Oxidativen Potentials von Stoffen wie z.B. Coenzym Q10 oder Vitamin C abhängt. Ferner kann der SOD-Test Hinweise auf Tumorerkrankungen, kardiovaskuläre Erkrankungen und eine Reihe weiterer Erkrankungen liefern.

Der Test auf Selen ist ähnlich wie der SOD-Test ein Bestimmungsverfahren, bei dem die bestimmte Menge an Selen im Blut Auskunft über die Zusammensetzung des Oxidativen Potentials gibt. Zusätzlich können wir noch Informationen über mögliche Anfälligkeiten der untersuchten Person gegenüber bestimmten Krankheiten erhalten. Erniedrigte Selen-Spiegel im Blut werden heute unter anderem für einige Herz- und Kreislauferkrankungen verantwortlich gemacht.

Die Tests, mit denen diese Bestimmungen durchgeführt werden können, dürfen nicht zu kompliziert aufgebaut sein, müssen praktikabel und preiswert in der Durchführung sein.

Die Bestimmung des gesamten Oxidativen Potentials läuft nun so ab, dass wir im Reagenzglas aus einer komplizierten chemischen Verbindung eine genaue Menge an relativ stabilen künstlichen Freien Radikalen erzeugen. Nach Zugabe der zu testenden Blutprobe, die ja ein bestimmtes Oxidatives Potential besitzt, vernichtet dieses Potential der Blutprobe die im Reagenzglas erzeugten Freien Radikale. Wir kennen die ursprüngliche Menge an Freien Radikalen vor Zugabe der Probe, und nach Ablauf der Reaktion wird der verbleibende Rest an Freien Radikalen gemessen; dabei wird während der Reaktion das Oxidative Potential der Probe vollständig aufgebraucht.

Wenn wir von der ursprünglich vorhandenen Menge der künstlich erzeugten Freien Radikale die nach der Reaktion noch verbleibende Menge an Radikalen abziehen und die Differenz bilden, kennen wir das Oxidative Potential der untersuchten Person (s. untenstehende Grafik).

Ein normales Oxidatives Potential hat ein Proband, der eine Konzentration des Oxidativen Potentials zwischen 1,30 und 1,77 mmol/l im Blut besitzt. Werte unter 1,30 mmol/l sind als zu niedrig anzusehen und sollten behandelt werden; Werte über 1,77 mmol/l bieten einen erhöhten Schutz.

SOD und Selen werden mit sehr speziellen Verfahren photometrisch bestimmt. Dabei werden bei der SOD-Bestimmung ganz spezielle, für SOD spezifische Radikale erzeugt. Diese Radikale werden bei der Bestimmungsreaktion nur spezifisch von SOD abgebaut. Die gebildete Differenz zwischen ursprünglich vorhandenen spezifischen SOD-Radikalen und dem nach der Reaktion verbleibenden Rest ist ein Maß für die Aktivität von SOD im Blut.

Die Selen-Bestimmung nutzt bestehende Korrelationen zwischen bestimmten Enzymaktivitäten des Blutes und dem Gehalt an Selen im Blut. Wäre z.B. kein Selen im Blut vorhanden, so wäre die so genannte GPx(Glutathion-Peroxidase)-Aktivität gleich Null. Entsprechend der jeweiligen Selen-Menge im Blut finden wir die dazu gehörenden GPx-Aktivitäten. Selen-Werte unter 80 ng/ml sind als zu niedrig anzusehen, Werte über 200 ng/ml sind zu hoch.

Unser Körper besitzt ein perfektes System zur Abwehr Freier Radikale – das Oxidative Potential. Dieses System arbeitet sehr effektiv und stellt einen sehr guten Schutz gegenüber Krankheiten dar. Wichtig ist, dass dieses Potential immer optimal zur Abwehr zur Verfügung steht (was nützt einem das schönste Auto, wenn kein Treibstoff im Tank ist!).

Wir können heute relativ schnell und einfach unser Oxidatives Potential im Körper bestimmen, und muß das Oxidative Potential therapeutisch erhöht werden, stehen uns heute effektive Präparate, insbesondere Q10-Präparate und SAG zur Verfügung.

Bei Beachtung dieser Zusammenhänge können sehr effektiv Alterungsvorgänge verlangsamt und das Auftreten von Krankheiten verzögert bzw. im Vorfeld sogar ganz verhindert werden.

1. Greeder, G; Milner, J.A. (1980) Science 40, 825-827
2. Marigio, A. (1985) Dev. Biol. Stand. 60, 371-391
3. Perona, G. (1990) Thrombosis and Haemostasis 64, 312-318
4. Therond, P. et al. (1991) Age and Nutrition 2, 79-83
5. Halliwell, B. et al. (1992) J. Lab. Clin. Med. 119, 598-620
6. Nissen, H.P. et al. (1983) Klin. Wochenschrift 61, 63-65
7. Umeki, S. et al. (1987) Clin. Chem. 33, 2230-2233

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Kosten (Stand Mai 2003) zur Bestimmung des Oxidativen Potentials:

Bestimmung des Oxidativen Potentials:
Gesamtes Oxidatives Potential: € 50,--/Untersuchung – Untersuchungsmaterial: Serum und Plasma
Selen: € 23,--/Untersuchung – Untersuchungsmaterial: Heparin-Vollblut
Coenzym Q10: € 18,--/Untersuchung - Untersuchungsmaterial: Heparin-Vollblut
Vitamin E: € 18,--/Untersuchung - Untersuchungsmaterial: Heparin-Vollblut
Superoxid-Dismutase (SOD): € 28,--/Untersuchung - Untersuchungsmaterial: Heparin-Vollblut

Chemisch-diagnostisches Laboratorium
Prof. Dr. Oskar Lorenz
Korösistraße 19
A 8010 Graz
Tel. 0316 - 67 13 310 - Fax 0316 - 687 603

Das Oxidative Potential – Schutzmechanismen unseres Körpers