Raumfahrtmedizin

Fragen und Antworten zur Wissenschaft

Rolle der Mitochondrien und des Q-10 bei der Bildung von Zellenergie in Form von ATP

Vor wenigen Jahren konnte sich kaum jemand vorstellen, dass die Ursache vieler Erkrankungen in den Mitochondrien liegt. Mitochondrien sind Organellen der Zelle, die für die Bereitstellung von mehr als 80 Prozent der Energie (des energiereichen Triphosphates Adenosintriphosphat =ATP) für den Körper verantwortlich sind.

Wie schon erwähnt, ist der Energiestoffwechsel die zentrale Funktion der Mitochondrien. Hier hat die Atmungskette die bedeutendste Rolle. Sie besteht aus einer Reihe zusammenspielender Enzymkomplexe (Komplex I bis V). Dabei wird aus Luftsauerstoff und gebundenem Wasserstoff unter Gewinnung von ATP (Adenosintriphosphat) Wasser gebildet. Dieses ist das wichtigste Energiesubstrat der Zelle. Q10 ist im bildlichen Vergleich gesehen das Elektronen-Shuttle der Atmungskette.

Auf diese Weise kann Q10 das Energiegleichgewicht aufrechterhalten. Das Energieniveau einer Zelle, eines Organs oder des gesamten Körpers hängt somit wesentlich von dessen Konzentration in den mitochondrialen Membranen und den sonstigen Zellmembranen ab. Wenn also die Q10-Konzentration durch oxidativen Stress sinkt, kommt es zum negativen bioenergetischen Defizit in den betroffenen Zellen. Vereinfacht gesagt basiert alles auf der Verschiebung von Elektronen auf höhere Energieniveaus. Zusammenfassend kann man sagen, dass es bei Energie-Mangel (ATP-Mangel) zur Erkrankung kommt.

Was ist mitochondriale Energiemedizin?

Mitochondriale Medizin bedeutet vor allem Prävention mit Schutzfaktoren des Lebens. Coenzym Q10 vermittelt in der Atmungskette einer Zelle den Elektronentransfer über Zellmembranen der Mitochondrien (Energiezentralen) und ermöglicht damit die Energiebildung.

Alle bioenergetischen Prozesse im Muskel, Nerv, Immunsystem, Endokrinum und im genetischen Reparaturmechanismus laufen nur dann optimal ab, wenn ausreichend Q10 in den jeweiligen Organsystemen vorhanden ist. Da Q10 frei mobilisierbar ist, versorgt der Körper die Organsysteme je nach Energie- und Schutzbedarf. Bei Überbeanspruchung eines Organsystems kann es zur Q10 Mangelversorgung anderer Organsysteme kommen.

Freie Radikale und der Untergang der Mitochondrien

Freie Radikale entstehen durch biochemische Reaktionen des normalen Stoffwechsels, das heißt bei der “Verbrennung” von Nährstoffen in den Mitochondrien der Zellen. Wie bei der Verbrennung in einem Motor entstehen in den Mitochondrien bei hoher Leistungsanforderung mehr schädliche “Abgase” (Radikale) als wenn sie weniger gefordert werden.


Dies geschieht verstärkt bei:

  • körperlicher Überbeanspruchung (Sport, Krankheiten)
  • psychischem Stress
  • entzündlichen Prozessen
  • ionisierender Strahlung
  • Sauerstoffmangel
  • Ozon
  • Zigarettenrauch u.a.

Um mit dem normalen oxidativen Stress überleben zu können, haben die Zellen und insbesondere die Mitochondrien in den Zellen während der Evolution ein Arsenal von antioxidativen Schutzfaktoren entwickelt, um die freien Radikale unmittelbar bei der Entstehung abzufangen. Freie Radikale werden permanent gebildet: bei Zellstress erreicht das Superoxid-Anion-Radikal Konzentrationen bis 50%, sonst nur 2-3%.

Krankheit und Alterung durch Untergang der Mitochondrien verursacht durch Sauerstoffradikale:

Nicht nur der Alterungsprozess nimmt seinen Ausgang in den Mitochondrien, sondern auch chronische Müdigkeit, Infektanfälligkeit, Krebs und vor allem die neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer oder Neuropathie. Wie beim Metall führt die Sauerstoffeinwirkung beim menschlichen Organismus zum “Rosten”, zum Altern. Die freien Radikale vermögen mit allen Zellinhaltsstoffen oder Zellstrukturen zu reagieren und führen dadurch zur Oxidation von Lipiden, zur Veränderung der Erbsubstanz und zur Denaturierung von Proteinen. Wir altern umso schneller, je mehr Sauerstoff-Radikale gebildet und nicht unmittelbar unschädlich gemacht werden. Diese selbstzerstörerischen Attacken geschehen immer dann, wenn wir unsere Muskeln, Nerven, Gefäße oder Haut “überanstrengen”. Den höchsten Ausstoß freier Radikale stellen wir bei psychischem Stress fest, der zu lokalen Ischämien führt. Bei Angst um einen lieben Mitmenschen, um den Arbeitsplatz, bei Überforderung im Beruf, beim Mobbing oder vor einem Examen beobachten wir oft eine Überforderung unserer körpereigenen Schutzmechanismen. Es kommt zur “Lähmung” von Körperfunktionen und insbesondere zur Schwächung des Nerven- und Immunsystems. Die neuroimmunologische Achse wird merklich gestört. Es kommt über die Zeit zur Ansammlung von Zellschäden bis hin zum Absterben bestimmter Zellen.

Membrandynamische Prozesse:

Die vielen verschiedenen Membrantypen im Zellinneren und der äußeren Membran sind aktiv am Austausch von Stoffen beteiligt und bilden Transportvesikel (kleine Hohlkugeln) usw. – man spricht hier allgemein von Membrandynamik. Diese Vorgänge sind extrem wichtig für das Zusammenspiel der Zellen untereinander und den Zellkompartimenten (zwischen Zellkern, Mitochondrien, Golgi etc.). Diese bilden in der Zelle nicht nur eine statische Barriere zwischen Umwelt und Cytosol.

Einige Beispiele:
Mitochondrien müssen viele Substanzen, die sie für ihre Funktion benötigen, aus dem Cytosol der Zelle importieren. Für diese Transportvorgänge müssen die Membranen der Mitochondrien dynamisch zusammen wirken. Nur so kann der Weg einer Substanz (z.B. Proteine, Aminosäuren oder Lipide) durch die Schichten der Organelle bewerkstelligt werden. Nervenzellen müssen mit anderen Zellen kommunizieren. Dies geschieht z.B. an den Synapsen, den Kontaktstellen zweier Nervenzellen. Nervenzellen haben keinen direkten Kontakt zueinander, aber an den Kontaktstellen gibt es einen kleinen Spalt, den sogenannten synaptischen Spalt. Kommt es nun zu einer Erregung, die weitergegeben werden muss, so verschmelzen Vesikel, die Botenstoffe enthalten (z.B. Acetylcholin, Serotonin, Noradrenalin etc.) mit der äußeren Membran der sendenden Nervenzelle. Dadurch werden diese Botenstoffe in die Umgebung freigegeben und können an der Zielnervenzelle ein Signal vermitteln. Diese und viele andere Prozesse funktionieren nur dann perfekt, wenn die Membrandynamik nicht gestört ist. Ist diese Eigenschaft jedoch negativ beeinflusst, so resultieren viele Erkrankungen daraus. Insbesondere neurodegenerative Krankheiten finden in diesen Zusammenhängen ihre Ursache.

Die Rolle von Calcium bei der Energievermittlung:

Calcium ist ein sehr wichtiges Element für den Körper, notwendig für den Knochenaufbau, die Signalvermittlung, als Therapeutikum bei akuten Allergieanfällen usw. Eines der wichtigsten Aufgaben für dieses Ion ist es jedoch, in den Mitochondrien einen Ionengradienten zu bilden. Hierfür sine ein aktiver Transportmechanismus sowie ein spezifischer Ionenkanal erforderlich. Dabei bindet Ca2+ die Zelle an ein Transportprotein, welches das Ion in die Matrix der Mitochondrien trägt. Ca2+ wird in den Mitochondrien benötigt, um Energie zu speichern. Die Mitochondrien sind neben dem endoplasmatischen Retikulum (ER) die wichtigsten Ca2+-Speicher in der Zelle. Die hohe Konzentration des Calciums in den Mitochondrien ist eine Form der Energiespeicherung. Leicht kann man sich vorstellen, dass die Störung des Ca2+-Gleichgewichtes zwischen Zelle und Mitochondrium eine Vielzahl von Erkrankungen ergeben kann. Bei einer Störung sinkt die Fähigkeit der Mitochondrien ab, Energie zur Verfügung zu stellen, der Körper ermüdet immer schneller, das Gehirn leistet immer weniger (Vergesslichkeit). Ebenso steigt die Apoptose-Rate (“Programmierter Zelltod”) steil an, die die Alterungsprozesse dramatisch beschleunigt. Geschieht dieser Vorgang im Gehirn oder im Nervengewebe, ist dies besonders negativ, da sich hier die Zellen nicht mehr regenerieren können. Die Folge sind die bekannten neuronalen Erkrankungen.

Lösungswege durch Gabe von Ubichinon oder Q10:

Betrachtet man alle diese möglichen Störungen der Mitochondrien, so glaubt man nicht an eine Lösung des Problems. Doch die Natur selbst hat die Lösung parat. Es ist das schon erwähnte Molekül Ubichinon (Q10). Es ist ein natürliches endogenes Antioxidans und ubiquitär sowohl in der Pflanzen- als auch in der Tierwelt verbreitet. Von allen Stoffen hebt sich das Ubichinon deshalb besonders ab, weil es direkt an den energiebildenden Prozessen in den Mitochondrien beteiligt ist. Coenzym Q10 zählt nicht nur zu den dominanten körpereigenen Radikalfängern, sondern ist ein zentrales Element der Atmungskette, beeinflusst damit den gesamten zellulären Energiestoffwechsel und ist an fast allen Prozessen der Membrandynamik beteiligt. Der Organismus produziert, unbeeinflusst von äußeren Gegebenheiten, eine bestimmte Menge an Q10. Dies bedeutet, dass der Körper nicht in der Lage ist, im notwendigen Maß auf Stress, Infektionen oder Krankheiten zu reagieren. In solchen Situationen muss daher jeder Körper bzw. jede Körperzelle mit einer dann unzureichenden Menge Q10 auskommen. Kommt es zu einer dauerhaften Unterversorgung des Organismus, führt dies zu einer Vielzahl von Begleiterkrankungen.

Die Geschichte des Coenzym Q10:

Mit der Entdeckung des Coenzyms Q10 gelang der revolutionäre, wissenschaftliche Durchbruch, der Herz und Kreislauf stärken sowie das Leben auf natürliche Weise verlängern kann. Die für die moderne Medizin und Ernährungswissenschaft sensationelle Entdeckung des Coenzyms Q10 gelang im Jahre 1957 einer Forschergruppe um den amerikanischen Wissenschaftler F.L. Crane in Madison, Wisconsin, USA. Sie wiesen das Q10 in den Mitochondrien eines Rinderherzens nach. Crane fand heraus, dass Q10 zu vielfältigen Aufbau- aber auch Abbauleistungen fähig ist, denn es vermag einem biologisch aktiven Molekül Sauerstoff zu entziehen, aber auch zuzuführen. Dies war eine tiefgreifende Erkenntnis, denn zu wenig Sauerstoff bringt schlussendlich die zelluläre Energie zum Erlöschen, zuviel hingegen kann möglicherweise tödlich enden. Es wurde schnell erkannt, dass Q10 eine Ursubstanz des Lebens ist, seit es Sauerstoff auf der Erde gibt. Jede menschliche Zelle, wie auch jede andere lebende Zelle, benötigt Q10 zum Atmen und zur Energiegewinnung. Ohne diesen Nährstoff vermag keine Zelle zu arbeiten. Der britische Forscher R.A. Morton benannte das Coenzym Q10 “Ubichinon”, da es in allen Lebensformen, so auch im menschlichen Körper überall vorkommt (ubiquitär).

In den Anfängen der Q10-Forschung war die einzige zuverlässige Q10-Quelle das Rinderherz. Hohe Kosten für die Beschaffung und die damit verbundenen Schwierigkeiten bremsten in den ersten Jahren nach der Entdeckung die weiteren Forschungsaktivitäten erheblich. Immerhin belief sich der Beschaffungspreis für ein Gramm ungereinigtes Q10 auf etwa 1000 Dollar. Im Jahre 1978 erhielt Peter Mitchel den Nobelpreis für seine Erkenntnisse über die Rolle, die Q10 bei der Energieproduktion in den “Kraftwerken der Zelle”, den Mitochondrien, spielt sowie für seine zukunftsweisenden Hypothesen. Prof. Dr. Karl Folkers klärte die chemische Struktur von Q10 auf und war der erste Forscher, der das Q10 im Menschen nachwies und damit die lebenswichtige Bedeutung dieses Coenzymes für die Atmung und Energieproduktion der menschlichen Zelle erkannte.  Prof. Folkers wurde im Jahre 1986 mit der Priestley Medaille ausgezeichnet, der höchsten Ehrung, die von der amerikanischen chemischen Gesellschaft für hervorragende Leistungen in Chemie und Medizin verliehen wird. Prof. Folkers bekam die Auszeichnung u.a. als Anerkennung für seine Arbeiten über das Q10. Seinen frühen Experimenten zum Wirkungsbeweis von Q10 folgend, wurde von Wissenschaftlern eine komplizierte Methode der chemischen Synthese und Mengen-Produktion von Q10 entwickelt. Die Kosten für diese Arbeiten waren gewaltig.
In den 70er Jahren gelang es den Japanern, einen Weg zu finden, wie es durch Zuhilfenahme einer verblüffenden Technologie möglich wurde, große Mengen Q10 zu einem akzeptablen Preis herzustellen. Den Biologen war es gelungen, den Schlüssel dazu in der Tabakpflanze zu finden. Die Forscher brachten es fertig, bei ihrer Arbeit eine ungewöhnliche Substanz zu isolieren. Diese stellte die charakteristische Q10 Seitenkette von 50 Kohlenstoffatomen bereit.
Im Jahre 1974 wurde dann die industrielle Produktion von Q10 aufgenommen. Nachdem das gewonnene Material in der erforderlichen Reinheit in ein pharmazeutisches Produkt umgewandelt war, waren weitere umfassende Forschungsarbeiten mit dem Nährstoff möglich. Schließlich entdeckten wiederum die Japaner 1977 einen Weg, Q10 durch Fermentation (Gärung) zu erzeugen. Damit eröffnete sich die Möglichkeit, Q10 in großen Mengen verhältnismäßig billig herzustellen. Der Grammpreis sank von vormals 1000 Dollar auf unter 10 Dollar pro Gramm. Das Coenzym Q10 wird auch aus Auberginen gewonnen. Prof. Folkers brachte seine Befriedigung über dieses Ergebnis später so zum Ausdruck:

“Als Fermentation die Produktion von größeren Mengen erlaubte, konnte endlich die klinische Anwendung von Q10 erforscht werden, ohne dass der Vitalstoff ausging.“

Das erklärt die große Zeitspanne zwischen der chemischen Entdeckung des Q10 und dem gesicherten Nachweis seiner Heilkraft. In der Biochemie ist Q10 relativ alt, in der Medizin dagegen ist Q10 relativ jung. In vielen Ländern der Welt gibt es inzwischen Q10-Forschungsinstitute, so selbst in Russland. Q10 ist in Japan, den USA, Italien, Großbritannien, Holland, Dänemark, Australien und Schweden eine Selbstverständlichkeit geworden. In den meisten Ländern wird Q10 den Kunden schon lange in den Vitaminregalen zur Nahrungsergänzung angeboten. In Japan und Italien ist es als Medikament für Herzinsuffizienz erhältlich. Aufgeklärte Menschen reichern ihren Speiseplan damit an. Mediziner verordnen es zur Behandlung diverser Krankheiten und zur Vorbeugung, denn dort weiß man seit Jahren, dass Q10 mit seiner vielfältigen Wirkungsweise nicht nur den Menschen unmittelbar hilft, sondern auch bewusst und wirkungsvoll zur Kostensenkung des Gesundheitswesens beiträgt.

Schäden und Verlust der Mitochondrien bedeutet Energiemangel, Krankheit und Alterung! Die Mitochondrien, einst selbständige Lebewesen, sind die Hauptkraftwerke unserer Zellen. Eine einzige Zelle kann bis zu 2.000 Mitochondrien enthalten. Fatal für unsere Gesundheit ist, dass die Mitochondrien DNA (Erbsubstanz) äußerst verletzbar ist. Aufgetretene Schäden können mangels eines Reparatursystems nicht mehr behoben werden. Schäden in der mtDNA (mitochondriale DNA) akkumulieren und führen zu einem bioenergetischen Defizit und damit zu degenerativen Erkrankungen. Insbesondere liegt die mitochondriale Erbsubstanz (mtDNA) völlig ungeschützt vor. Da zudem die mtDNA fast nur aus Exons besteht, ist jeder Treffer ein Volltreffer und führt zur Schwächung der Zellen und zu Krankheiten. Aufgetretene mtDNA-Veränderungen können mangels Reparaturenzymen nicht wieder behoben werden. Das gilt auch für mitochondriale Schäden, die bei Frühgeburten unter Sauerstoff-Stress aufgetreten sind. Ubichinon Q10 hebt sich von anderen Antioxidantien ab, da es als einzige Substanz das “bioenergetische Defizit” zu beheben vermag.