Freie Radikale und NO: So wirkt Schwefel

Freie Radikale … Entzündungen … Sie sind das eigentliche Übel. Um das herauszufinden, muss man sich nur einmal eine Zeit lang mit diversen Krankheiten auseinandersetzen. Die bekannteste „Krankheit“ heißt Herzinfarkt. Davor – also, damit das überhaupt entstehen kann – funktionieren die Arterien nicht mehr so, wie sie sollen. Die Arteriengesundheit wird wiederum gewährleistet durch die innere Zellschicht der Arterien, genannt Endothelzellen. Die sind u. a. deshalb so wichtig, weil sie das für die Arterien wichtigste Gas namens Stickoxid (kurz: NO) bauen.

Nun … durch falsche Ernährung (und so weiter) kann man dieses System wunderbar entgleisen lassen. Dazu muss man nur genügend Radikale bilden, so, dass unser NO-generierendes Enzym namens eNOS „entkoppelt“, was dann, als positives Feedback, noch mehr Radikale bildet.

Das Radikale ist eines der größten Probleme, ein – wenn man so will – größter Feind der Arteriengesundheit. Denn die erzeugen Elektronenlücken. Und das wiederum schadet der NO-Synthese. Wie das genau funktioniert, kann man bei uns im NO-Guide nachlesen.

Endotheliale Dysfunktion ist nur ein Beispiel, ein Synonym für viele Krankheiten, wenn man so will.

Dem Körper muss man in solchen Situationen Substanzen zur Verfügung stellen, die regenerierend wirken. Der Oxidation (= Rauben von Elektronen) durch Reduktion entgegen wirken.

„Schwefelige“ Antioxidantien im Körper

Starke und sehr bekannte Elektronenspender im menschlichen Organismus sind unter anderem:

• GSH (Glutathion, reduziert)
• Cystein (meist in Form von Glutathion)
• Metallothioneine (MT)
• Liponsäure (Dihydroliponsäure)

Diese Substanzen wirken nicht nur stark antioxidativ, sondern können z. B. auch Schwermetalle binden.

Doch wie lassen sich die schon fast mystisch wirkenden Kräfte dieser Substanzen erklären?

Schauen wir uns dazu einige Bilder an:

Wir sehen hier die chemische Struktur der Substanzen.

Bei Cystein, Glutathion und Liponsäure lässt sich sehr schön erkennen, was bei Metallothionein bereits „in Wirkung“ ist …

Die Rede ist von der Thiol-Gruppe. Diese Gruppe erkennen wir anhand der Buchstaben „SH“. S steht für Schwefel und H für Wasserstoff, daher nannte oder nennt man diese Gruppe auch Sulfhydryl-Gruppe.

Das Besondere an dieser Gruppe ist, dass sie spielend leicht Elektronen herschenken kann, also als Elektronenspender fungiert.

Metallothioneine (MT), Glutathion (via Cystein) und Liponsäure sind deshalb ausgezeichnete Antioxidantien.

Weiterführende Infos (für Profis)

Zu Metallothionein 

Wie bereits angedeutet, sieht man oben bei der Strukturformel, dass Schwefel-Atome bereits in Bindung stehen zu Cadmium-Ionen. Cadmium dient hier als Beispiel für ein Schwermetall. Es können auch Zink-Ionen, Kupfer-Ionen oder andere Metalle eingelagert werden. Hier werden Elektronen also bereits gespendet (in Form einer Cadmium-Bindung), deshalb sagte ich, dass die Thiol-Gruppe des MT hier bereits „in Wirkung“ ist.

Zu Cystein und Glutathion 

Glutathion ist ein Tripeptid, wobei hier eine besondere Bindung vorliegt, auf die wir nicht genauer eingehen wollen. Für uns ist es ein Tripeptid, bestehend aus Glutaminsäure, Cystein und Glycin. Das, was hier antioxidativ wirken kann, ist die Aminosäure Cystein, genauer: die vorhin angesprochene SH-(Thiol-)Gruppe. Cystein kann vermutlich, z. B. in Form von N-Acetyl-Cystein (NAC), auch selbst antioxidativ wirken, aber oft wird die Wirkung von Cystein – als Glutathion-Vorstufe – direkt mit Glutathion assoziiert.

Warum nennt man die reduzierte (= mit Elektronen beladene Form) Glutathion-Form auch „GSH“? G steht für Glutathion, SH für die uns bekannte Thiol-Gruppe, die noch nicht „verbraucht“ ist. Werden die Elektronen verbraucht, verknüpfen sich zwei Glutathion-Moleküle (oxidiert) zu einem „GSSG“ – also Glutathion-Schwefel-Schwefel-Glutathion, was man in folgender Strukturformel noch einmal schön erkennen kann:

Diese Reaktion (2 x GSH zu GSSG) wird von einem bekannten Selen-abhängigen Enzym namens Glutathion-Peroxidase katalysiert.

Zu Liponsäure 

Liponsäure verhält sich ähnlich wie Glutathion, wobei bereits zwei Thiol-Gruppen vorhanden sind. Spenden diese ihre Elektronen, bildet sich intramolekular eine Schwefel-Brücke. Also nicht, wie bei Glutathion, zwischen zwei Liponsäure-Molekülen, sondern innerhalb des Moleküls, was man auf folgender Abbildung sehr schön sehen kann:

Zum Vergleich noch einmal die nicht-oxidierte (= reduzierte) Form:

Praktische Implikationen

Wer genug davon im Körper haben will, der hat ein paar Möglichkeiten:

• Glutathion lässt sich direkt einnehmen (soll funktionieren)
• Vermehrt Cystein als Glutathion-Vorstufe essen (Molke, Ei)
• Vermehrt Cystein als Metallothionein-Vorstufe essen (Molke, Ei)
• Liponsäure schlucken, aber hier lieber die R-Version

Wie du siehst: Cystein spielt eine herausragende Rolle. Ganz einfach deshalb, weil Cystein die Möglichkeit für den Körper darstellt, Schwefel in den Körper zu bekommen und gleichzeitig Proteine damit aufzubauen, die – z. B. in Form von Glutathion oder Metallothioneine – wiederum als körpereigene Antioxidantien fungieren können.

Einschub: Metallothioneine sind auch ein Grund, warum Zink bei Hochdosen so positiv wirkt: Der Körper bindet (zu viel) freies Zink an Metallothioneine. Zink wirkt hierbei als Induktor und heizt die MT-Bildung an – dieses MT wirkt entsprechend dann antioxidativ und bewahrt uns – hoffentlich – vor Radikal-assoziierten Krankheiten, ach ja, und hoffentlich natürlich vor einer Zink-Intoxikation :-)

Weitere Schwefelverbindungen

Schwefel also … Gibt es auch in Form von Methylsulfonylmethan, Taurin, Methionin und den schwefelhaltigen Pflanzenverbindungen, die aus Glucosinolaten hervorgehen (z. B. Sulforaphan). Die Pflanze ihrerseits baut fast alle schwefelhaltigen Verbindungen aus der Aminosäure Methionin.

(Warum findet sich in MT und in Glutathion Cystein … und nicht Methionin? Bei Methionin liegt der Schwefel in einer Kette begraben, bei Cystein hängt die Gruppe frei nach außen. Der Körper kann aber glücklicherweise Cystein aus Methionin bauen.)