Vitamin C hält freie Radikale in Schach

Bioverfügbarkeit von Vitamin C

Vitamin C ist ein essentieller Mikronährstoff, ohne den wir kein gesundes Leben führen können. Der Mensch hat die Fähigkeit verloren, Vitamin C in der Leber aus Glucose aufzubauen. Er ist darauf angewiesen, Vitamin C mit der Nahrung aufzunehmen. Diese Aufnahme kostet den Organismus viel Energie, denn den Transport übernehmen spezielle Na+-abhängige Transportmoleküle, die vor allem im Duodenum und proximalen Jejunum lokalisiert sind. Die Anzahl der Vitamin-C-Transporter in der Darmschleimhaut limitiert die Vitamin-C-Aufnahme. Je höher die Einzeldosis ist, desto geringer fällt der prozentual aufgenommene Anteil an Vitamin C aus und erreicht eine Sättigung. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, die beabsichtigte Vitamin-C-Menge in kleinen Dosen über den Tag verteilt („Five a day“-Regel) einzunehmen. Optimal ist eine orale Vitamin-C-Dosierung von 200 mg, hier liegt die Bioverfügbarkeit unter steady-state-Bedingungen bei 100%. Bei höheren Vitamin-C-Gaben sinkt sie bei 500 mg auf 73% , bzw. bei 1250 mg auf 49% (Levine 1999). Maximale Vitamin-C-Plasmakonzentrationen (70–80µM) werden nach oraler Einnahme von einem Gramm Vitamin C erreicht. Eine Steigerung der Plasmakonzentration über diesen Bereich hinaus ist nur durch Vitamin-C-Infusionen möglich. Vitamin-C-Infusionen ermöglichen nicht nur höhere Plasmaspiegel, sondern bieten gegenüber der oralen Applikation den Vorteil, daß im Akutfall sehr schnell reduzierte Plasma- und Gewebespiegel aufgefüllt werden können. Bei der Infusionstherapie wird das Salz der Ascorbinsäure verwendet. Das Ascorbat-Anion verfügt über die gleiche biologische Aktivität wie die Ascorbinsäure. Im physiologischen pH-Bereich kann es jedoch keine sauren Valenzen abgeben, so daß es zu keiner Verschiebung des Säure-Basen-Haushalts kommt. Ein auf diese Anforderungen abgestimmtes Präparat ist Vitamin C Injektopas 7,5 g.

Auch die Aufnahme von Vitamin C ins Gewebe ist vielfach nur unter Energieverbrauch möglich, fast alle Gewebe verfügen über sogenannte SVCT1- oder SVCT2-Transporter. Neben dem Energie- und Natrium-abhängigen Transport gibt es für viele Gewebe auch die Möglichkeit Deydroascorbat via Glucose-(Hexose-) transporter (GLUTs) aufzunehmen und intrazellulär wieder zu Ascorbinsäure zu reduzieren (z.B. Neutrophile, Blut-Hirn-Schranke etc.). Ascorbinsäure kann die bidirectionalen GLUTs nicht mehr passieren, so daß Vitamin C in diesen Zellen angereichert werden kann. Neutrophile, die Bakterien ausgesetzt werden, oxidieren extrazelluläre Ascobinsäure zu Dehydroascorbinsäure, die via GLUTs aufgenommen wird und durch das Protein Glutaredoxin sehr schnell wieder zu Ascorbinsäure reduziert wird (Rumsey 1998). Die Aufnahme von Dehydroascorbat und Reduktion zu Ascorbat ist in Neutrophilen um das 10fache schneller als der direkte Transport von Ascorbinsäure (Welch 1995).

Der Körper wendet einiges an Energie auf, um den Radikalfänger Nr. 1 in ausreichender Konzentration zur Verfügung zu haben. Bestimmte Gewebe akkumulieren Vitamin C aktiv gegen einen Konzentrationsgradienten, da sie Vitamin C zur Aufrechterhaltung ihrer Funktion benötigen. Besonders hohe Vitamin-C-Konzentrationen finden sich in Gehirn (Hypophyse), Nebenniere, Augenlinse und in den Leukozyten.

Freie Radikale

Freie Radikale sind sehr kurzlebige, aber hochreaktive Moleküle, die Eiweißstoffe, Fettsäuren und das Erbgut schädigen. Freie Radikale werden entweder endogen bei vielen Stoffwechselsituationen (Atmungskette, Harnsäurestoffwechsel etc.) im Organismus gebildet, oder sie werden durch exogene Quellen (UV-Licht, Bestrahlung, Tabakrauch, Autoabgase etc.) verursacht.
Unter normalen Bedingungen verfügt der Organismus über ein interaktives System enzymatischer und niedermolekularer Radikalfänger. Zu den enzymatischen Antioxidantien zählen Superoxid-Dismutase, Katalase und Glutathionperoxidase, die in der Zelle in unterschiedlichen Kompartimenten lokalisiert sind und in ihrer Aktivität von bestimmten Co-Faktoren wie Selen, Kupfer und Zink abhängen.

Auch bei den niedermolekularen Antioxidantien kommt es zu einer Aufteilung der Zellbereiche. Das wasserlösliche Glutathion wirkt vor allem intrazellulär, wogegen Harnsäure extrazellulär arbeitet. Vitamin C bewährt sich in beiden Bereichen als effektiver Radikalfänger. In den lipophilen Membranbereichen sind fettlösliche Substanzen wie Vitamin E, Lycopin und b-Carotin zu finden .

Durch die Kurzlebigkeit der Freien Radikale war ihre Bestimmung im Plasma und Gewebe lange Zeit nicht möglich. Oftmals konnten nur sogenannte Sekundärprodukte wie z.B. Malondialdehyd, das bei der Zerstörung ungesättigter Fettsäuren entsteht, bestimmt werden. Mittlerweile gibt es immer sensiblere Meßverfahren zur direkten Bestimmung Freier Radikale.
Durch den Fortschritt auf dem Gebiet der Erforschung Freier Radikale hat man erkannt, daß sie an der Entstehung vieler Erkrankungen (z.B. Tumorerkrankungen, Katarakt) beteiligt sind oder bedingt durch die Stoffwechselsituation im Verlauf einer Erkrankung vermehrt gebildet werden (z.B. Infektionen, Entzündungen, Rheuma, Allergien) und zu einer Verschlechterung der Situation beitragen. Auch bestimmte Therapieverfahren wie Bestrahlung, Chemotherapie oder Operation produzieren verstärkt Radikale . In all diesen Situationen kommt es zu einem Verbrauch von Radikalfängern, der sich in den meisten Fällen in einem Vitamin-C-Defizit ausdrückt.

Alle Antioxidantiensysteme stehen in enger Beziehung zueinander. So kann oxidiertes, d.h. verbrauchtes Vitamin E an der Menbrangrenze durch Vitamin C regeneriert werden . Hierbei wird Ascorbinsäure zu Dehydroascorbinsäure oxidiert. Das Recycling von Vitamin C wird vor allem von den Erythrozyten übernommen. Sie nehmen Dehydroascorbinsäure auf und reduzieren sie Glutathion- und NADPH-abhängig zu Ascorbinsäure (Chan 1999). Bei der Hochdosistherapie mit einem Antioxidans wie z.B. Vitamin C sollte zur Vermeidung möglicher pro-oxidativer Prozesse auch immer auf eine gute Versorgung mit den übrigen Antioxidantien wie z.B. Vitamin E geachtet werden.

Bereits 1989 erkannte Frei, Leiter des Linus-Pauling-Instituts in Oregon, daß Vitamin C im Plasma das wichtigste Antioxidans darstellt. Bei der Attackierung des Blutserums durch Freie Radikale wird als erstes Antioxidans Vitamin C aktiviert. Bis zu seiner vollständigen Oxidation (ca. 1 Stunde) kann es die Oxidation der Fettsäurebestandteile verhindern. Erst im Anschluß kommt es zur Lipidperoxidbildung, d.h. zur Zerstörung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren (Frei 1994). Vitamin C ist somit eine wichtige Komponente in der Arterioskleroseprävention. Auch in anderen wäßrigen Kompartimenten wie Lungen- und Bronchialsekret (Slade und Hatch 1993) und in der Tränenflüssigkeit (Bilgihan 2001) ist Vitamin C der wichtigste Radikalfänger.

Daß Vitamin C wasserlöslich ist, hat viele Konsequenzen für den menschlichen Organismus. Wasserlösliche Vitamine können vom Organismus nicht gespeichert werden. Vitamin C ist deshalb aus toxikologischer Sicht unbedenklich, da ein mögliches Zuviel über die Niere ausgeschieden wird. Auf der anderen Seite bedingt ein Fehlen von geeigneten Speichern, daß der Mensch auf eine kontinuierliche Versorgung mit diesem essentiellen Mikronährstoff angewiesen ist. Die Aufnahme von Vitamin C über die Nahrung bzw. über orale Darreichungsformen und die Verteilung im Gewebe erfolgt energieabhängig. Auch die Rückresorption aus dem Primärfiltrat ist nur durch erneute Energiebereitstellung möglich. Besonders kritisch ist dieser Punkt bei durch Streß oder Krankheit geschwächten Patienten. Diese Personen verfügen möglicherweise nicht mehr über die notwendigen Energiereserven, um Vitamin C aktiv über eine orale Zufuhr aufzunehmen. Ausreichende Plasmaspiegel lassen sich in diesen Fällen nur über eine parenterale Substitution erzielen.

Die Wasser-/Fettverteilung, bei Erwachsenen entfallen 60% des Körpergewichts auf Körperwasser und 16% (oder mehr) auf Fett, erklärt den hohen Bedarf an wasserlöslichen Radikalfängern. Als hydrophiles Antioxidans kann sich Vitamin C gut im Organismus verteilen, d.h., es kann je nach Bedarf schnell und zielgerichtet eingesetzt werden. Bei einer erhöhten Exposition gegenüber Autoabgasen zum Beispiel steigt die Ascorbinsäurekonzentration im Nasensekret um das 12fache an. Auf diese Weise kann die Schädigung durch Radikale für eine gewisse Zeit verhindert werden (Blomberg 1998).

Übersteigt die Konzentration Freier Radikale die antioxidative Kapazität des Organismus, kommt es zum oxidativen Streß. Wichtige Zellstrukturen werden zerstört. Besonders bei entzündlichen Prozessen (Arthritis, Allergien), Infektionen oder Ischämie-Reperfusions-Situationen kommt es zu einem massiven Anfall Freier Radikale.

Ischämie-Reperfusion

Bei Operationen kommt es durch Abbinden von Gefäßen in dem dahinter liegenden Gebiet zur Ischämie. Bei der anschließenden Wiederdurchblutung (Reperfusion) werden massiv Freie Radikale gebildet, die zu Gewebsschädigungen führen. Bei chirurgischen Eingriffen spiegelt sich dies auch in einem Absinken des Vitamin-C-Spiegels wider. 84% aller Patienten zeigen am 1. postoperativen Tag ein Vitamin-C-Defizit (Rümelin 1999). Im Herzzentrum Bad Krozingen wird z.B. Vitamin C Injektopas in der Gefäßchirurgie zur Vermeidung von ischämischen Reperfusionsschäden während und nach offener Herzoperation eingesetzt (Preiss et al. 2002, in press).

Verbrennungen

Auch bei Verbrennungen kommt es zu einem massiven Anfall Freier Radikale, die vor allem mehrfach ungesättigte Fettsäuren zerstören (Lipidperoxidation). Hochdosierte Vitamin-C-Infusionen führen nicht nur zu einer signifikanten Reduktion der Lipidperoxidation, sondern reduzieren auch die posttraumatische Ödembildung, die Beatmungsdauer und die Menge an Flüssigkeitsersatzlösung (Tanaka et al. 2000).

Arteriosklerose, KHK, Diabetes

Oxidativer Streß ist ein wesentlicher Faktor bei der Entstehung der Arteriosklerose (Ting et al. 1997). Das Gefäßendothelium und in besonderem Maße die Stickoxid-(NO-)Produktion ist empfindlich gegenüber oxidativem Streß. Klinische Studien zeigen einen erheblichen Benefit durch Vitamin-C-Infusionen bei einer Vielzahl von Situationen, wie Hypercholesterolämie (Ting et al. 1997), Rauchen (Heitzer et al. 1996) und bei koronaren Herzerkrankungen (Heitzer et al. 1996). Vitamin C stellt in diesen Situationen die verschlechterte Endothelfunktion wieder her. Es schützt das gefäßdilatierende Stickoxid (NO) und verbessert seine Bioverfügbarkeit (Jackson et al. 1998). Hochdosierte Vitamin-C-Infusionen können auch bei Hyperglycämie oder Hyperinsulinämie die stark verminderte Endothelium-abhängige Vasodilatation wiederherstellen (Beckman 2001, Arcaro 2002).

Die gefäßprotektiven Eigenschaften wurden auf der diesjährigen Jahrestagung des American College of Cardiology weiter bestätigt. Bei koronarkranken Diabetikern führt eine Dauertherapie mit Vitamin-C zur Verbesserung der Durchblutung (Tousoulls 2002). Eine einmalige Vitamin-C-Gabe bewirkt bei Patienten vor Bypassoperation eine wirksamere Gefäßdilatation der Arteria radialis als der Kalziumantagonist Diltiazem (Drossos 2002). Vitamin C verbessert auch die Arginin-vermittelte Vasodilatation bei Arteriosklerose (Tousoulls 2002). Es wirkt sich günstig auf die Progression der Arteriosklerose an den Carotiden aus und führt zu einer um 40% reduzierten cardiovaskulären Mortalität. Dies bestätigt eine 10jährige Follow-up-Studie (Nicolaidas 2002).

Arthritis

Bei entzündlich-rheumatischen Erkrankungen ist der Vitamin-C-Bedarf stark erhöht. Dies spiegelt sich in signifikant reduzierten Vitamin-C-Spiegeln im Plasma und Leukozyten von Arthritispatienten wider (Lunec 1985, Oberritter 1986). Im entzündeten Areal bilden aktivierte Makrophagen fortlaufend Radikale und schädigen das umliegende Gewebe, das u. a. über die Aktivierung proinflammatorischer Gene mit erneuten Entzündungsreaktionen reagiert. Das Resultat ist chronischer oxidativer Streß, der zu Gewebezerstörung, chronischen Entzündungen und Schmerz führt.

Vitamin C wird bei Arthritis und anderen entzündlich-rheumatischen Erkrankungen als Radikalfänger eingesetzt (Kodama 1994). Tierexperimentelle Studien zeigen eine signifikant reduzierte Leukozyteninfiltration in das entzündete Gewebe, reduzierte Schwellung- bzw. Ödembildung und eine erhöhte Analgesie durch Vitamin-C-Injektionen (Davis 1990).

Immunsystem

Vitamin C schützt das gesunde Gewebe und die Immunzellen vor Sauerstoffradikalen, die im Zuge der Immunantwort gebildet werden. Leukozyten besitzen hierzu im Vergleich zum Plasma 40- bis 80mal höhere Vitamin-C-Konzentrationen (Evans et al. 1982, Trenkman 1990). Vitamin C verbessert die Mobilität und Chemotaxis der Leukozyten, erhöht die Phagozytoseleistung und steigert die Aktivität der NK-Zellen.
Die Summe all dieser protektiven Wirkungen von Vitamin C gegenüber Freien Radikalen drückt sich in einem gesunden Organismus aus. Proteine, Fettsäuren und Erbsubstanz können durch eine optimale Vitamin-C-Versorgung effektiv vor Zerstörungen geschützt werden.
Das bestätigt die EPIC-Norfolk-Studie aus England an nahezu 20 000 Männern und Frauen, die in „Lancet“ publiziert wurde (Khaw 2001):
Eine Erhöhung der Vitamin-C-Konzentration im Blut um 0,35 mg/dl kann das Mortalitätsrisiko um 20 Prozent senken.