Mitochondrien Optimieren- Langlebigkeit und Performance.

Mitochondrien werden als Kraftwerke der Zelle bezeichnet. Sie haben eine wesentliche Rolle beim Energiestoffwechsel und üben hier einen Einfluss auf unsere Leistungsfähigkeit, und auch Gesundheit aus.

Viele und leistungsstarke Mitochondrien zeigen sich bei Ausdauer-Athleten. Krankhafte und veränderte Mitochondrien zeigen sich bei vielen Zivilisationskrankheiten. Daher werden Mitochondrien einerseits in der Sportwissenschaft und auch in der Medizin erforscht, um degenerative Erkrankungen wie Herzinfarkt, Schlaganfall oder Krebs präventiv vorzubeugen.

Einführung: Stellschraube der Leistungsfähigkeit und Prävention vor degenerativen Erkrankungen.

Mitochondrien sind essenzielle Organellen für die zelluläre Energieversorgung und bestimmen maßgeblich unsere körperliche Leistungsfähigkeit. Masse und Dichte der Mitochondrien in der Muskulatur sind entscheidend für die Energieversorgung bei längeren Ausdauer Belastungen.
Mitochondrien finden sich hier insbesondere in den Typ-I-Fasern unserer Muskulatur. Dies sind die langsam kontrahierenden Fasern, die für langanhaltende Ausdauerleistungen verantwortlich sind.
Sie produzieren ATP, die universelle Energiewährung der Zellen, und beeinflussen somit direkt den maximalen Sauerstoffumsatz (VO₂max), eine Schlüsselgröße für aerobe Fitness und Ausdauer.

Ausdauer Athleten zeigen in Muskelbiopsien mehr Mitochondrien als Unsportliche (While mitochondria comprise 7%-11% of the skeletal muscle fiber volume in endurance-trained individuals, the proportion is only 3%-6% in untrained) (2).

Mitochondrien spielen zudem eine Hauptrolle bei dem Thema Zellgesundheit.
Funktionsstörungen, man bezeichnet dies als mitochondriale Dysfunktionen, werden in Zusammenhang mit degenerative Prozesse, wie Mikro-Inflammationen, Atheriosklerose und genereller Zellalterung gebracht.
Daher scheinen Mitochondrien eine Schlüsselfunktion in der Vorbeugung vieler Erkrankungen, wie Herzinfarkt, Schlaganfall, Demenz und einiger Krebsarten zu spielen. Dies sind die mit Abstand häufigsten Todesursachen in westlichen Industrienationen (1)
Gesunde, funktionieren Mitochondrien scheinen eine essentielle Stellschraube zu sein, um gesund und leistungsfähig zu leben.

Mitochondrien finden wir in jedem Geweben mit einem hohem Energiebedarf.
Das Gehirn beispielsweise ist ein sehr energiesensibles Organ. Es ist auf eine kontinuierliche Energiezufuhr angewiesen, weshalb eine hohe Mitochondriendichte in Nervenzellen essenziell für kognitive Funktionen und damit auch das psychische Wohlbefinden sind.
In der Skelettmuskulatur, der Herzmuskulatur, in der der Leber und im braunen Fettgewebe finden sich zudem viele Mitochondrien. Die Herzmuskulatur besteht in ihrer Masse sogar zu 20 bis 30% nur aus Mitochondrien.

Mitochondrien als Quelle und Opfer von oxidativem Stress

Mitochondrien betreiben ATP Recycling an ihrer Zellmembran. Dabei entstehen eine ganze Reihe von Nebenprodukten. Unter anderem reaktive Sauerstoffspezies (ROS). Diese ROS sorgen einerseits dafür, dass sich unser Körper und unsere Mitochondrien bei niedriger Dosierung anpassen. Man spricht in diesem Zusammenhang von Hormesis, grie. für Anpassung | Anstoß. Hormesis bezeichnet einen Zwei Phasen Zusammenhang als Wirkung auf einen Umwelt Einfluss. Hormesis ist charakterisiert durch einen kurzfristigen niedrig dosierten positiven Effekt, bzw. Stimulation und einen chronisch hoch dosierte, negativen bzw. toxischen Effekt.
Oxidativer Stress tritt auf, wenn das Gleichgewicht zwischen der Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und der Fähigkeit des Körpers, diese zu neutralisieren, gestört ist. Die Mitochondrien sind diesbezüglich zentrale Akteure in diesem Prozess, da sie sowohl Hauptproduzenten von ROS sind als auch empfindlich auf oxidative Schäden reagieren.

An dem Beispiel der Mitochondrien bedeutet Hormesis, dass Mitochondrien positiv auf kurzfristigen ROS reagieren. Zelluläre Strukturen passen sich an und werden verbessert.
Treten jedoch vermehrte ROS auf, oder werden dieser chronisch ausgeschüttet, gerät das Gleichgewicht ins Wanken und es kommt zu Mitochondrien Schädigungen, damit zu mehr Zellalterung und dem Abbau zellulärer Strukturen.

Mechanismen von chronischem oxidativen Stress auf die Mitochondrien

• Lipidperoxidation
  Mitochondrien haben eine Zellmembran aus mehreren gesättigten Fettsäuren, vielen Transportproteinen und weiteren Enzymen. ROS kann hier Teile der Zellmembran oxidieren und damit die Funktion der Mitochondrien beinträchtigen.

• mtDNA Schädigungen
  Mitochondrien haben eine eigene kleine Erbinformation, die für 13 mitochondriale Proteine codiert. Dies bedeutet 13 Proteine werden durch Proteine selbst hergestellt. Zu viel oxidativer Stress beeinträchtigt die ATP-Produktion und führt zu mitochondrialer Dysfunktion, die wiederum mehr ROS erzeugen kann, da das System gestört ist. Ein Teufelskreis, der als „oxidative Spirale“ bekannt ist.

Negative Lebensstil Auswirkungen auf die Mitochondrien

Gifte & Schwermetalle (z.B. Blei, Quecksilber, Kadmium und Arsen)

Schwermetalle können direkt auf die Zellstrukturen einwirken und oxidative Schäden verursachen, da sie die Produktion freier Radikale anregen und antioxidative Systeme der Zelle hemmen. Blei findet sich teilweise immer noch in der Trinkversorgung, gerade die älterer Bausubstanz. Dies kann meistens direkt bei der örtlichen Trinkversorgung getestet werden.
Quecksilber ist zudem häufig im Auftreten, da es in kleinen Mengen über Algen von kleinen Fischen aufgnommen wird und sich dann in größeren Raubfischen akkumuliert.
Hohe Quecksilber Konzentration findet sich in vielen Raubfischarten (wie Thunfisch) und sollten nur in kleineren Dosierungen aufgenommen werden.

Alkohol ist ein Zellgift.

Rauchen & Nikotin

Tabakrauch enthält zahlreiche toxische Substanzen, darunter Kohlenmonoxid und Teer, die oxidative Schäden an Zellmembranen und der mitochondrialen DNA verursachen können.
Des weiteren enthalten Tabak, Zigaretten und die meisten Vapes Nikotin.
Nikotin ist ein Nervenmodulator, der in niedrigen Dosierungen eine beruhigende Wirkung hat. In höheren, chronischen Konzentrationen jedoch durchaus Neurotoxisch sein kann, besonders in der Gehirnentwicklung, bei Kindern und junge Erwachsenen (3).

Training - Zu Viel HiT und keine Regeneration (Schlaf)

High Intensity Training erzeugt ein starkes Energieungleichgewicht und fordert Mitochondrien und strukturelle Aspekte der Muskulatur. Chronisch erhöhte Intensität, ohne ausreichende Regeneration kann in der Theorie (4, 5) zu einem Ungleichgewicht beitragen und Übertraining und Verletzung führen

”Current data implicates reactive oxygen and nitrogen species (ROS + NO) and inflammatory pathways as the most likely mechanisms contributing to Overtraining Syndrome in skeletal muscle “(5).

Bei chronischem Schlafmangel und übermäßigem Training kann die Muskulatur zudem nicht ausreichend regenerieren, was das Verletzungsrisiko erhöht und ebenfalls die Balance aus oxidativem Stress stört.

(1) Statista:: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/158441/umfrage/anzahl-der-todesfaelle-nach-todesursachen/
(2) Lundby, C. and Jacobs, R. A. (2015). Adaptations of skeletal muscle mitochondria to exercise training. Experimental Physiology, 101(1), 17-22. https://doi.org/10.1113/ep085319
(3) GABA und Nikotin - https://unipub.uni-graz.at/obvugrhs/content/titleinfo/2679393/full.pdf ,
(4) Chung, N., Park, J. & Lim, K. The effects of exercise and cold exposure on mitochondrial biogenesis in skeletal muscle and white adipose tissue. J. Exerc. Nutr. Biochem. 21, 39–47 (2017).
(5) Cheng, A. J., Jude, B. & Lanner, J. T. Intramuscular mechanisms of overtraining. Redox Biol 35, 101480 (2020).