Wie wirken diätetische Antioxidantien wirklich?

Entzündungen können einer der am häufigsten missverstandenen Aspekte der Gesundheit sein, wenn man sie mit reduktionistischem Denken betrachtet. Ein Teil des Missverständnisses beruht auf der Annahme, dass Modellorganismen wie die Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae), die Fruchtfliege (Drosophila melanogaster), Mäuse, Ratten und Hunde uns sagen können, was auch beim Menschen passiert. Das heißt, Kalorienrestriktion ohne Hungern hat die Lebensdauer dieser Organismen verlängert. Diese Idee basierte auf der Annahme, dass die Beschränkung der Aufnahme von Gesamtkalorien den Gesamtumsatz und die Produktion von reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies (reactive oxygen and nitrogen species, RONS) sowie freien Radikalen senken würde. Dies führte zur Theorie der freien Radikale des Alterns, in der vorgeschlagen wurde, dass die Anhäufung von Schäden, die durch freie Radikale verursacht werden, Alterung und schließlich den Tod verursachen. Das heißt, der oxidative Metabolismus von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten in den Mitochondrien in Zellen produziert RONS und freie Radikale, die DNA, Lipide und Proteine oxidieren und schädigen können. Dies kann zu Autoimmunerkrankungen und Krebs sowie zu Herz-Kreislauf- und neurodegenerativen Erkrankungen führen. Daher wurden die Menschen in fast allen Ländern ermutigt, Lebensmittel mit einer hohen antioxidativen Kapazität zu essen. Außerdem wurden künstliche In-vitro-Tests (in Glas oder Reagenzgläsern) für die gesamte antioxidative Kapazität entwickelt. Sie basierten auf der Messung der Zerstörung oxidierter Testverbindungen durch direkte Reaktionen mit den Antioxidantien in Lebensmitteln.

Viele Nahrungsergänzungsmittel kamen auf den Markt. Sie enthielten gereinigte Antioxidantien wie Resveratrol und EGCG (Epigallocatechingallat), die von vielen als ziemlich gesund in jeder Dosis angesehen wurden und immer noch gelten. Noch heute betonen viele Anzeigen für beliebte „Superfoods“, Getränke und Nahrungsergänzungsmittel die enormen antioxidativen Aktivitäten ihrer Produkte. Dies setzt voraus, dass diätetische Antioxidantien ihre gesundheitliche Wirkung entfalten, indem sie direkt mit RONS und freien Radikalen reagieren und diese zerstören. Sie waren vor Jahren sehr beliebt und führten dazu, dass eine „Superfrucht“, Açaí, als Lebensmittel mit der höchsten antioxidativen Aktivität identifiziert wurde. So hat das US-Landwirtschaftsministerium (U.S. Department of Agriculture, USDA) mehrere Jahre lang die antioxidativen In-vitro-Kapazitäten vieler Lebensmittel und Gewürze aufgelistet.

Als Wissenschaftler und Ärzte jedoch mehr über die menschliche Ernährung erfuhren, stellten sie fest, dass die Kalorienbeschränkung, die für andere Organismen funktionierte, für den Menschen nicht funktionierte. Dies erforderte einen Paradigmenwechsel vom reduktionistischen Denken zum Systemdenken. Reduktionistisches Denken ging davon aus, dass es einen linearen Zusammenhang zwischen der Dosis und der physiologischen Wirkung potenzieller Toxine gibt. Es wird auch davon ausgegangen, dass, wenn eine kleine Menge eines Antioxidans, das in Lebensmitteln vorhanden ist (wie EGCG in grünem Tee), gesund ist, viel größere Mengen in einem Nahrungsergänzungsmittel noch gesünder wären – insbesondere, wenn sie „natürlich“ wären. Im Gegensatz dazu erkennt das Systemdenken die nichtlineare und zyklische Natur des Lebens an, während es das Konzept der Hormesis akzeptiert. Das heißt, Hormesis erkennt an, dass toxische Wirkungen von moderaten Mengen (oder Dosen) von RONS für eine gute Gesundheit erforderlich sind.

Darüber hinaus wurde das Antioxidans-Paradoxon offensichtlich. Die meisten diätetischen Antioxidantien haben eine geringe Bioverfügbarkeit. Sie erreichen die Zielorgane nicht in ausreichend hoher Konzentration, um eine direkte Wirkung zu erzielen. Auch die Gabe großer Dosen von antioxidativen Nahrungsergänzungsmitteln an menschliche Subjekte hatte selten vorbeugende oder therapeutische Wirkungen. Wir haben gelernt, dass die meisten Antioxidantien (insbesondere phenolische Verbindungen) nicht wirken, indem sie direkt mit RONS und freien Radikalen reagieren. Daher hat das USDA die Liste der antioxidativen Eigenschaften vor Jahren von seiner Website entfernt.

Gleichzeitig ist es wichtig, systemisch zu denken und zu erkennen, dass einige Entzündungen nicht nur eine Ursache oder ein Symptom vieler Krankheiten sein können, sondern auch für eine gute Gesundheit unerlässlich sind. Wenn pathogene Mikroorganismen in den Körper eindringen, töten Immunzellen sie, indem sie oxidative Schäden und Entzündungen verursachen. Obwohl es zu einigen Kollateralschäden an den umgebenden gesunden Zellen und Geweben kommen kann, werden diese repariert.

Schauen wir uns also genauer an, wie Antioxidantien wirklich wirken. Obwohl die Vitamine A und C sowie CoQ10 direkt mit RONS reagieren und diese zerstören können, tun dies andere Antioxidantien selten. Darüber hinaus wirken viele RONS als biochemische Botenstoffe im normalen, gesunden Stoffwechsel. RONS haben nichtlineare, hormetische Effekte. In geringen Konzentrationen können sie deutliche gesundheitliche Auswirkungen haben. Übung ist ein Beispiel für Hormesis. Wenn wir Sport treiben, werden RONS produziert und es kommt zu vorübergehenden Entzündungen. Kräftiges Training erhöht die Durchblutung, den Sauerstoffverbrauch und die Produktion von RONS, während es die Wachstumsfaktor-Signalkaskade moduliert und die Verfügbarkeit und Funktion von Neurotransmittern erhöht. Das heißt, Bewegung induziert oxidativen Stress. Regelmäßige Bewegung verursacht adaptive Veränderungen der zellulären Antioxidantien. Das Redox-Gleichgewicht reguliert die Krafterzeugung in den Muskeln. Die maximale Kraft wird erzeugt, wenn der Redoxzustand ausgeglichen ist. Das heißt, es sollte ein angemessenes Gleichgewicht zwischen den Konzentrationen und Aktivitäten von Prooxidantien (RONS) und Antioxidantien geben. RONS sind erforderlich, um die gesunde Reaktion der Muskeln auf das Training zu fördern.

Dennoch werden Antioxidantien benötigt. Viele diätetische Antioxidantien können unser eigenes endogenes Antioxidanssystem aktivieren. Lebensmittel und Getränke mit hohen Konzentrationen an Antioxidantien können Herz-Kreislauf-Erkrankungen (HKE) und vielen Krebsarten vorbeugen. Sie üben ihre gesundheitliche Wirkung aus, indem sie die endogenen antioxidativen Reaktionselemente (antioxidant response elements, AREs) aktivieren, die in unseren Zellen vorhanden sind. Das Antioxidationssystem muss jedoch nur dann eingeschaltet werden, wenn es benötigt wird. Das Signalsystem, das AREs steuert, wird also sorgfältig von einem Protein namens Nrf2 kontrolliert. Das Nrf2-ARE-Signalsystem kann HKE verhindern, indem es schwelende Entzündungen verhindert. Dies geschieht durch die Aktivierung der natürlichen Antioxidantiensysteme in den Zellen. Dies hilft, schwelende Entzündungen zu verhindern.

Eine schwelende Entzündung ist eine chronische, relativ geringe Entzündung, die durch einen Überschuss an RONS und freien Radikalen verursacht wird. Wie so viele Dinge im Leben muss das Nrf2-ARE-Signalsystem jedoch ausbalanciert sein. Das heißt, obwohl es durchaus gesund sein kann, es in begrenztem Umfang zu aktivieren, indem man diätetische Antioxidantien in den Konzentrationen konsumiert, die sie in Lebensmitteln enthalten, sollte es nicht überaktiviert werden. Wenn das Nrf2-ARE-System überaktiviert ist, kann es zu Herzhypertrophie und Umbau führen. Dies könnte zu HKE führen. Schließlich haben multiresistente Krebsarten oft ein überaktives Nrf2-ARE-Signalsystem. Auch wenn die niedrigeren Konzentrationen von Antioxidantien, die in vielen Obst- und Gemüsesorten vorhanden sind, helfen können, HKE und Krebs zu verhindern, können die viel höheren Konzentrationen und Dosen in Nahrungsergänzungsmitteln dazu beitragen, HKE und multiresistenten Krebs zu verursachen.

Darüber hinaus ist es erwähnenswert, dass das verschreibungspflichtige Medikament Metformin (Glucophage®) die Lebensdauer von Krebspatienten verlängern kann, indem es ihr natürliches Nrf2/ARE-System hemmt. Im Gegensatz dazu können moderate Dosen vieler diätetischer Antioxidantien in grünem Tee sowie viele bunte Früchte und Gemüse dieses System aktivieren. Dies kann die Ansammlung von zu vielen freien Radikalen und RONS verhindern, bevor eine Person Krebs oder HKE bekommt. Es ist auch möglich, dass die viel höheren Dosen von reinen diätetischen Antioxidantien (wie ECGC und Resveratrol) in Nahrungsergänzungsmitteln auch die Anhäufung von RONS verhindern können. Dies könnte in der Lage sein, viele Krankheiten zu verhindern, die durch schwelende Entzündungen verursacht werden (wie Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen). Sobald jedoch ein Patient an Krebs erkrankt und mit einer Chemo- und/oder Strahlentherapie beginnt, könnten solche Nahrungsergänzungsmittel tödlich werden. Das heißt, Krebszellen können das Nrf2/ARE-System kapern, um sie multiresistent und resistent gegen Chemotherapie zu machen. Die gleichen Dinge, die Krebs vorbeugen, können also die Lebensdauer von Patienten verkürzen, die an Krebs erkranken und eine Chemo- und/oder Strahlentherapie beginnen. Daher sollten Ärzte und Onkologen, die Patienten mit Chemo- und/oder Strahlentherapie behandeln, ihre Patienten wahrscheinlich vor den potenziellen Gefahren der Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln warnen, die hohe Dosen reiner Antioxidantien enthalten. Die Verwendung solcher Nahrungsergänzungsmittel sollte in den klinischen Studien MILES und TAME, die die Auswirkungen von Metformin auf die Langlebigkeit untersuchen, sorgfältig kontrolliert werden.