Schlafmützen sind wir nun wahrlich keine. Schon 2014 haben wir nach Auswertung vieler Daten im Handbuch geschrieben:

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein Stoffwechselmasterregulator.

Zur Erinnerung: NO entsteht in den Arterien, wenn ein Enzym namens eNOS (endotheliale Stickoxid-Synthase) die Aminosäure Arginin (und einigen Cofaktoren) umsetzt.

Weil uns das 2014 viele nicht glauben wollten, haben wir ein kleines Büchlein mit fast 200 Referenzen (zum Selberlesen) zu diesem Thema hinterher geschoben.

Schon 2007 (Vargas et al.) wurde von einer „Stickoxid-Defizienz“ gesprochen! Dort stellten die Autoren fest, dass NO in quasi allen regulatorischen Systemen im Körper seine Finger im Spiel hat. Eine „NO-Defizienz“ kann unter anderem …

• den Blutdruck erhöhen
• den Glukose- und Fettstoffwechsel beeinträchtigen
• das metabolische Syndrom „mimen“ (= stoffwechselkrank ohne Fettleibigkeit)

All das lege nahe, dass „NO die Verbindung zwischen kardiovaskulären und metabolischen Erkrankungen ist“.

Wie gesagt, genau aus diesem Grund gibt es von uns ein kleines Buch zum Thema, indem wir auf all diese Punkte noch einmal genau eingehen und erläutern, warum (das endotheliale!) NO so wichtig ist und was wir tun können.

Wem das alles zu kompliziert ist (Soll ich Arginin einnehmen? Was ist mit Folsäure? Brauche ich Eisen? Wie schütze ich mir vor Radikalen usw.), für den gibt es eine viel elegantere Version.

Terry Wahls hat in einem ihrer Vorträge mal von einer „Gemüse-Defizienz“ gesprochen. Das ist bei mir hängen geblieben. Vielleicht hat sie recht? Vielleicht sollte man zuerst mal Gemüse essen und dann an eine Nahrungsergänzung denken? Und meiner Erfahrung nach hat sie recht. In Gemüse ist was, das wirkt. Mal abgesehen von den unzähligen Pflanzenstoffen, dem Futter für unsere Darmbakterien … gibt es noch einen anderen Stoff:

Nitrat.

Immer viel gescholten. Heute ein neuer Superstar, vielleicht der Grund, warum Gemüse überhaupt so gesund ist und u. a. das Herzkreislaufsystem schützt. Denn:

Nitrat wird im Körper zu NO.

Grade (November ’17) ist eine neue Arbeit dazu erschienen, eine ziemlich hübsche, wie ich finde. Weil sie im Grunde noch einmal gut zusammenfasst, was NO und Nitrat alles kann. Nitrat, als Beispiel:

• Es erhöht die NO-Bildung (ohne eNOS)
• Es verringert oxidativen Stress
• Es macht das Fettgewebe braun (besser: beige), also stoffwechselgesünder
• Es hilft bei der Insulin-Ausschüttung

Die Idee ist jetzt, die Wirkung von Medikamenten gegen Fettleibigkeit und Diabetes (wie Metformin) zu verbessern, indem man sie mit Nitrat und Nitrit „anreichert“.

Weil ich weiß, dass das Thema so selten verstanden wird … Hier noch mal:

• Stickstoffmonoxid (NO) ist ein Gas, das u. a. in den Arterien gebildet wird. Dazu braucht es neben Arginin noch andere Cofaktoren, damit die Reaktion ordentlich funktioniert — z. B. Eisen, Folsäure, Vitamin C, Kupfer usw.
• Früher dachte man, NO sei nur für die Gefäße wichtig („Endothelium-derived relaxing factor“, Nobelpreis Ignarro, 1998), denn NO macht das Gefäßlumen weit (= Viagra für den ganzen Körper) und hemmt die Entstehung von Arteriosklerose.
• Heute versteht man, dass NO nicht nur wichtig für die Gefäßgesundheit ist, sondern eine Vielzahl anderer Prozesse im Körper reguliert.
• So spielt NO eine herausragende Rolle bei der Stoffwechselgesundheit (Glukosetoleranz, Insulinsensitivität, Fettstoffwechsel, Insulin-Ausschüttung usw.)
• NO kann im Körper mithilfe von Enzymen gebildet werden, es kann aber auch aus Nitrat gebildet werden, das wir mit der Nahrung (vor allem Salat und Gemüse) aufnehmen.
• Nitrat hat eigene Wirkungen, aber viele Wirkungen entfalten sich via NO.

Ergo: Ja, es gibt sie, die Gemüse-Defizienz. Die Gründe hierfür sind vielfältig, aber Nitrat bzw. NO spielt dabei sicher eine Rolle.

Ergo II: Vielleicht das, was Terry Wahls da macht, nicht nur studieren, sondern auch nachmachen.

Weil es immer wieder ein Thema ist, für die „Kenner“: Wenn wir von „NO“ sprechen, dann meinen wir eNOS/NO, nicht iNOS/NO, das bei Entzündungen und Co. vielfach höher konzentriert gebildet wird und im Endeffekt böse Schäden anrichten kann.

Referenzen

Ghasemi, A. and Jeddi, S. (2017). Anti-obesity and anti-diabetic effects of nitrate and nitrite. Nitric Oxide, 70, pp.9-24.

Vargas, F., Moreno, J., Wangensteen, R., Rodriguez-Gomez, I. and Garcia-Estan, J. (2007). The endocrine system in chronic nitric oxide deficiency. European Journal of Endocrinology, 156(1), pp.1-12.

The post Mehr Stickoxid durch Gemüse first appeared on Biochemie für dein genetisches Maximum.

Was das ist?

Mitochondrien, wie wir mittlerweile alle wissen, produzieren dir Energie – nämlich aus Kohlenhydraten und Fetten. Und, was viele nicht wissen, die Konzentration, also die Menge dieser Energie, entscheidet über zelluläre Prozesse. Alles läuft mit ATP.

Deinen Zellen sind so wie du. Du hast ja abends, dann, wenn du „keine Energie“ mehr hast … auch keine Lust mehr zu arbeiten oder sonstige, ökonomisch ungünstige Dinge zu tun :-)

So ist das mit den Zellen. Die sparen dann auch an allen Ecken und Enden und du bist der Leidtragende.

Das Wort „vitalisiert“ trifft es auf den Punkt. Bist du denn VITALISIERT? 

Wieso ich weiß, dass du keine Energie mehr hast? Das kann man messen. Im „Alter“ fallen die ATP-Werte um ca. 50 % … (Drew, 2003). Dann will man halt nicht mehr so richtig.

Wir hier bei edubily erahnen langsam, dass dein Leben beginnt und endet mit deiner mitochondrialen Gesundheit. Und die kann man – wie gesagt – messen. Das tut man in Form von

• mitochondrialer Dichte
• ATP-Produktion
• ROS-Produktion 

Da habe ich dir damals ein Bild gezeigt, was mit deinen Mitochondrien passiert, wenn Magnesium fehlt. Da zählt man halt nur noch die Hälfte. Nur aufgrund eines Minerals! (Magnesium ist also weit, weit mehr als das „Anti-Krampf-Mineral.)

Mittlerweile sind wir weiter und sprechen (auch) von Mitochondriopathie.

Wenn wir kurz mal Wikipedia scannen, können wir folgendes lesen:

Da die Zellorganellen vor allem für die Bereitstellung der Energie (in Form von ATP) in den Körperzellen zuständig sind, machen sich diese Erkrankungen meist durch massive Schwäche, Müdigkeit und Ähnliches bemerkbar.

Schwäche, Müdigkeit und Ähnliches, das ist dir ja alles nicht neu! Aber daraus entstehen auch Krankheiten …

Genannt werden unter anderem neurodegenerative Erkrankungen (Morbus Alzheimer,^[1]Morbus Parkinson,^[2]Amyotrophe Lateralsklerose^[3][4]),Diabetes mellitus,^[5][6] Herz-Kreislauf-Erkrankungen,^[7][8][9]Krebs^[10][11][12] und Adipositas.^[13][14]

Und: Es gibt wirklich viele Ursachen, nicht nur eine. Aber wie so oft, in diesem Informationszeitalter, missverstehen einige Menschen grundlegende Aspekte.

Es gibt ein Gas, namens NO – Stickstoffmonoxid. Ich habe hier irgendwo stehen, dass es ein Maß für deine Gesundheit (!) ist. Nun ja … oder vielleicht doch Krankheit?

Jedenfalls gibt es Leute, die beschreiben haargenau, was passiert, wenn man unter „nitrosativem Stress“ leidet. Nitrosativer Stress blockiert die Atmungskette, ATP fällt ab und ROS steigt an. Anlehnend an die Einleitung des Artikels, wird klar, dass deine mitochondriale Gesundheit gerade flöten geht. Nitrosativer Stress, auch „Nitrostress“ genannt, hat ein Problem: NO. Denn daraus entstehen ja die Nitro-Radikale. Und die bomben dir deine mitochondriale Energiegewinnung weg.

Als ich das zum ersten Mal gelesen habe, war ich sehr verwundert. Denn ich dachte seit Jahren: Dein Problem ist nicht das „Zuviel“ an NO, sondern das Zuwenig.

Der Körper aber synthetisiert konstant NO aus einer Aminosäure, Arginin, mit Hilfe eines Enzyms namens eNOS. Arginin ist die einzige Vorläufer-Substanz von NO. Mehr Arginin = mehr NO. 

„Komisch“, dachte ich mir … Also wenn man Menschen Citrullin – oder Arginin -, dann erhöht man ja zwangsläufig die NO-Konzentration im Blut. Und das zum Teil sehr dramatisch um bis 1000 %. Also um den Faktor 10 erhöht. Wie wir ja alle wissen, schützt dieses NO die Blutgefäße vor Arteriosklerose und macht die Blutgefäße zudem auch noch weit. Das nennt man Durchblutung.

Also wenn ich mit Citrullin (oder Arginin) die NO-Werte dramatisch erhöhe, dann müsste ja massiv mehr nitrosativer Stress entstehen und die ATP-Produktion abdanken. Das müsstest du merken.

NO Energy? Ratten-Studie 1

The body weights of arginine-treated rats were 6, 10, and 16% lower at wk 4, 7, and 10 after the treatment initiation, respectively, compared with control rats. Arginine supplementation reduced the weight of abdominal (retroperitoneal) and epididymal adipose tissues (45 and 25%, respectively) as well as serum concentrations of glucose (25%), triglycerides (23%), FFA (27%), homocysteine (26%), dimethylarginines (18-21%), and leptin (32%). The arginine treatment enhanced NO production (71-85%), lipolysis (22-24%), and the oxidation of glucose (34-36%) and octanoate (40-43%) in abdominal and epididymal adipose tissues. Results of the microarray analysis indicated that arginine supplementation increased adipose tissue expression of key genes responsible for fatty acid and glucose oxidation: NO synthase-1 (145%), heme oxygenase-3 (789%), AMP-activated protein kinase (123%), and peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1alpha (500%). The induction of these genes was verified by real-time RT-PCR analysis. In sum, arginine treatment may provide a potentially novel and useful means to enhance NO synthesis and reduce fat mass in obese subjects with type-II diabetes mellitus.

Gibt man einem speziellen Ratten-Typ, der schnell Diabetes entwickelt, Arginin, dann verdoppeln sich die NO-Werte. Aber wir interessieren uns für die metabolische Gesundheit:

• deutlich weniger Fettgewebe (abdominal: -45 %) 
• weniger Blutzucker (-25 %)
• weniger Triglyceride (-23 %)
• weniger freie Fettsäuren (-27 %)
• weniger Homocystein (-26 %)
• weniger Leptin (-25 %)

Und, ganz wichtig: Erhöhte Fettsäure-Freisetzung und deutlich gesteigerte Rate von Glukose – und Fettsäure-Oxidation.

Deutlich gesteigerte Glukose – und Fettsäure-Oxidation klingt absolut nicht nach gestörtem mitochondrialen Stoffwechsel. Ganz im Gegenteil.

Hier passieren – wie so oft – Dinge, die dir über die Jahre hinweg das Leben retten könnten. Übrigens stand da noch etwas von PGC1-alpha im Text, aber darüber kannst du selbst nachdenken (oder -lesen, im „Handbuch“).

Biochemische Zusammenfassung – Studie 2

Thus, an inhibition of NO synthesis causes hyperlipidemia and fat accretion in rats, whereas dietary arginine supplementation reduces fat mass in diabetic fatty rats. The putative underlying mechanisms may involve multiple cyclic guanosine-3′,5′-monophosphate-dependent pathways. First, NO stimulates the phosphorylation of adenosine-3′,5′-monophosphate-activated protein kinase, resulting in (1) a decreased level of malonyl-CoA via inhibition of acetyl-CoA carboxylase and activation of malonyl-CoA decarboxylase and (2) a decreased expression of genes related to lipogenesis and gluconeogenesis (glycerol-3-phosphate acyltransferase, sterol regulatory element binding protein-1c and phosphoenolpyruvate carboxykinase). Second, NO increases the phosphorylation of hormone-sensitive lipase and perilipins, leading to the translocation of the lipase to the neutral lipid droplets and, hence, the stimulation of lipolysis. Third, NO activates expression of peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1alpha, thereby enhancing mitochondrial biogenesis and oxidative phosphorylation. Fourth, NO increases blood flow to insulin-sensitive tissues, promoting substrate uptake and product removal via the circulation. Modulation of the arginine-NO pathway through dietary supplementation with L-arginine or L-citrulline may aid in the prevention and treatment of the metabolic syndrome in obese humans and companion animals, and in reducing unfavorable fat mass in animals of agricultural importance.

Hier stehen – für dich – extrem wichtige Sachen:

• Hat man kein NO im Blut, dann wird man dick und bekommt sehr schlechte Blutfett-Werte
• 1. NO stimuliert die Aktivierung von AMPK (kennst du ja mittlerweile)
• 2. NO steigert die Fettfreisetzung aus dem Fettgewebe
• 3. NO aktiviert PGC1-alpha und somit die mitochondriale Biogenese und den oxidativen Stoffwechsel!
• 4. NO steigert den Blutfluss zu insulinsensitiven Organen – wie dem Muskel – die dann als Abnehmer für das Gegessene fungieren

Wichtigster Punkt: NO aktiviert PGC1-alpha und mitochondriale Biogenese.

In vivo-Studie am Menschen – Studie 3

CM ingestion resulted in a significant reduction in the sensation of fatigue, a 34% increase in the rate of oxidative ATP production during exercise, and a 20% increase in the rate of phosphocreatine recovery after exercise, indicating a larger contribution of oxidative ATP synthesis to energy production.

Citrullin-Malat senkt die Ermüdungserscheinungen während einer sportlichen Belästigung, aber steigert die ATP-Produktion um 30 %! 

Mehr braucht man dazu nicht zu sagen. 6 g Citrullin für ein paar Tage … und du hast spürbar mehr Energie während einer Belastung. Gilt natürlich auch für die alltägliche Belastung.

Bis hierher können wir festhalten, dass eine physiologische Steigerung der NO-Werte dafür sorgt, dass du MEHR ATP in dir hast, MEHR Energie, nicht weniger!

Doch was ist jetzt mit dem nitrosativen Stress?

Da gibt es eine sehr interessante Arbeit von Dr. Poeggeler, einem Biologen. Vielleicht arrangiere ich mal ein Interview.

Jedenfalls hat er das gemessen!

Er gibt Probanden einfach Arginin und schaut, was mit den NO – bzw. NO-Radikal-Werten passiert.

3 g Arginin, gegeben über 6 Wochen, verdreifacht die NO-Werte, aber halbiert die (NO-)Radikal-Werte, also das, was man unter oxidativem/nitrosativem Stress versteht.

Also noch einmal: Hier zeigt sich KEINE positive Korrelation zwischen NO-Werten und nitrosativem Stress. Im Gegenteil: Gabe von Arginin senkt die NO-Radikale signifikant. 

Wieso das so ist?

Arginin dient Enzymen, wie eNOS, als Substrat, um NO entstehen zu lassen. Wenn aber zu wenig Arginin da ist, dann übertragen diese Enzyme ihre Elektronen auf Sauerstoff, was diesen Sauerstoff zum Radikal werden lässt. Erst die Entstehung von Sauerstoffradikalen ermöglicht die Entstehung von Peroxynitrit-Ionen, also Ionen, die für den nitrosativen Stress verantwortlich sind.

Nitrosativer Stress also wird ausgelöst durch Sauerstoff-Radikale (Superoxidanion-Radikale). Das heißt: Nitrosativer Stress ist eine Folgeerscheinung von oxidativem Stress. 

Poeggeler schreibt: Nitrosativer Stress ist gekennzeichnet durch Arginin – und NO-Mangel.

Gabe von Arginin korrigiert diesen Zustand, nitrosativer Stress verschwindet bei gleichzeitigem Anstieg des so förderlichen NO.

(Er schreibt darüber hinaus, dass nicht NO „rate-limiting“ wirkt bezüglich der Bildung von NO-Radikalen (= nitrosativer Stress), sondern die Sauerstoff-Radikale wie das Superoxidanion.)

Im Forum habe ich einmal geschrieben:

Wir sterben nicht an einem Arginin-Mangel, sondern an einem Herzinfarkt. 

Denke mal darüber nach.

PS. Ja, es gibt Zustände, in denen du vermutlich besser nicht die NO-Produktion anheizt. Das wären beispielsweise Autoimmunerkrankungen. Daher gilt: Vorsichtig einsteigen, herantesten und ggf. nicht weiter nehmen.

Referenzen

Bendahan, D et al. „Citrulline/malate promotes aerobic energy production in human exercising muscle.“ British journal of sports medicine 36.4 (2002): 282-289.

Drew, Barry et al. „Effects of aging and caloric restriction on mitochondrial energy production in gastrocnemius muscle and heart.“ American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 284.2 (2003): R474-R480.

Jobgen, Wenjuan Shi et al. „Regulatory role for the arginine–nitric oxide pathway in metabolism of energy substrates.“ The Journal of nutritional biochemistry 17.9 (2006): 571-588.

Poeggeler, B. “L-Arginin schützt vor nitrosativem Stress.” Perfusion. 25 (2012): 40-43.

http://www.ralf-kollinger.de/wp/wp-content/uploads/2014/03/Poeggeler-2012-L-Arginin-sch%C3%BCtzt-vor-nitrosativem-Stress.pdf

The post NO Energy: Warum du schwach und müde bist first appeared on Biochemie für dein genetisches Maximum.

Krankheit oder Gesundheit sind für einen Physiker nichts weiter als der Ausdruck eines Ordnungsprinzips. Mediziner, Ärzte sind hier auf Grund ihrer Ausbildung benachteiligt. Physiker denken von vorne herein anders. Deren Verständnis von der Welt, natürlich auch vom menschlichen Körper ist ein zusammengesetztes. Der Physiker denkt in Atomen, in Kernteilchen, in Elektronen, stellt sich den Menschen als Komposition aus vielen, vielen Einzelteilchen vor.

Das Ordnungsprinzip, das zugrundeliegende Prinzip aus der Sicht des Physikers sind zwei Zustände. Die Elektronenhülle um ein Atom ist entweder stabil, komplett gefüllt, gesättigt oder eben nicht. Das war’s auch schon. Falls nicht, spricht man von freien Radikalen. Und genau dies ist der (Haupt)Schaden, der zu Krankheit führt. 

(Quelle bekannt)

Hier wurden einige wesentliche Sachen sehr gut zusammengefasst: Mediziner befinden sich auf Stufe I des Denkens. Naturwissenschaftler, konstant auf Stufe II. Man könnte auch sagen: Naturwissenschaftler peilen mehr und das in größeren Zusammenhängen.

Nur auch hier gilt die heute veröffentlichte Weisheit: Alles ist dosis-abhängig.

Was ist denn, wenn ein gewisses Maß an freien Radikalen notwendig ist bzw. ein fester Bestandteil der Aufrechterhaltung des oben genannten Ordnungsprinzips? 

Wir erinnern uns an das Jahr 2009 und an die Arbeit von Ristow. Er selbst ist einer, der wirklich viel, viel weiß. Er hat eine Professur inne und lehrt in meinem Forschungsgebiet: Mitochondrialer Energiestoffwechsel.

Exercise increased parameters of insulin sensitivity (GIR and plasma adiponectin) only in the absence of antioxidants in both previously untrained (P < 0.001) and pretrained (P < 0.001) individuals. This was paralleled by increased expression of ROS-sensitive transcriptional regulators of insulin sensitivity and ROS defense capacity, peroxisome-proliferator-activated receptor gamma (PPARγ), and PPARγ coactivators PGC1α and PGC1β only in the absence of antioxidants (P < 0.001 for all). Molecular mediators of endogenous ROS defense (superoxide dismutases 1 and 2; glutathione peroxidase) were also induced by exercise, and this effect too was blocked by antioxidant supplementation. Consistent with the concept of mitohormesis, exercise-induced oxidative stress ameliorates insulin resistance and causes an adaptive response promoting endogenous antioxidant defense capacity. Supplementation with antioxidants may preclude these health-promoting effects of exercise in humans.

(Antioxidants prevent health-promoting effects of physical exercise in humans, 2009)

Dort wird ein „Impf“-Prinzip beschrieben. Wir erhöhen akut und maximal die Produktion von freien Radikalen. Und das sorgt für eine adaptive Reaktion, wobei die Insulin-Sensitivität ansteigt und die Produktion körpereigener Schutz-Substanzen (wie Glutathion Peroxidase) – beides induziert durch ROS.

Und: PGC1-alpha war auch ROS-abhängig.

Das ist natürliche eine Grat-Wanderung: Wenn jemand schon hochentzündet ist, das heißt voll mit ROS, dann kann man sich den restlichen Teil ja denken.

Aber wenn du ein gesunder Sportler bist, dann hast du womöglich deutlich weniger Anpassungen, auch auf molekularer Mitochondrienebene, nur weil du Antioxidantien nimmst.

Das macht mich sehr nachdenklich.

Das erinnert mich auch ein bisschen an die Arbeiten, die ROS in Verbindung mit Langlebigkeit bringen, wobei das ja ein anderes Thema ist.

Freie Radikale als Notwendigkeit zur Aufrechterhaltung des Ordnungsprinzips. Ein völlig neuer Gedanke.

The post Freie Radikale – Ein Kommentar first appeared on Biochemie für dein genetisches Maximum.