Was sind Mitochondrien und warum sind sie wichtig?

Mitochondrien, die Kraftwerke der Zelle, sind bei vielen Prozessen im Organismus beteiligt, auch bei Krankheiten und Alter. Warum sind gesunde Mitochondrien so wichtig, was ist, wenn sie nicht mehr funktionieren und wie kannst du sie gesund halten?

Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zellen

Mitochondrien (kurz Mitos) sind Zellorganelle, also winzige abgegrenzte Körperchen im Inneren der Zellen. Sie werden oft als Kraftwerke der Zellen bezeichnet, denn sie dienen dazu, Energie für die Zellen bereitzustellen. Ähnlich wie Kraftwerke Brennstoffe in Strom umwandeln, wandeln Mitochondrien den Zucker aus der Nahrung in ATP (Adenosintriphosphat) um.

Info:
Das meiste ATP wird in den Mitochondrien durch eine Reaktionskette erzeugt, die als Zitronensäure- oder Krebszyklus bekannt sind. Der Krebs-Zyklus ist der wichtigste Kreislauf allen Lebens auf der Erde: Alle Lebensformen, von Bakterien bis zu Blauwalen, leben und funktionieren dank des Krebs-Zyklus, der die Energie für alle Zellen liefert.

ATP dient in allen Lebensformen als «molekularer Energieträger“ und liefert die Energie für fast alle zellulären Prozesse, die Energie verbrauchen, wie z. B. Muskelkontraktion, Stofftransport, Proteinsynthese. Im Allgemeinen gilt: Je mehr Energie ein Muskel oder ein anderes Organ benötigt, desto mehr Mitochondrien enthalten die jeweiligen Zellen.

Mitos sind Symbionten in unseren Zellen

Interessanterweise stammen Mitochondrien wahrscheinlich von bakterienartigen Organismen ab. Diese „Bakterien“ wurden früh in der Evolution von einem Vorfahren allen mehrzelligen Lebens gefressen, aber nicht verdaut. Die räuberische Zelle inkorporierte vielmehr das Bakterium in seine Zelle, und seither lebt jede Tier- und Pflanzenzelle mit diesen Mitochondrien in einer Art symbiotischer Beziehung. Für diese „Endosymbionten-Theorie“ spricht einiges, z.B. haben Mitos ihr eigenes, einzigartiges Erbmaterial (DNA), das von der DNA im Zellkern getrennt ist, oder Mitos vermehren sich (unabhängig von der Zelle) durch Teilung. Ausserdem könnte die bakterielle Herkunft der Mitochondrien erklären, warum sie empfindlich auf manche Antibiotika reagieren.

Andere Funktionen der Mitochondrien

So wichtig ihre Rolle bei der Energieproduktion ist, Mitochondrien haben auch noch andere Aufgaben. Im Folgenden werden einige der Aufgaben von Mitochondrien beschrieben:

Speicherung von Kalzium

Kalzium ist für viele zelluläre Prozessen unerlässlich, z.B. für die Freisetzung von Neurotransmittern oder Hormonen, für die Muskelfunktion und die Blutgerinnung. Da Kalzium so wichtig ist, wird es Organismus streng reguliert. Die Mitochondrien spielen dabei eine Rolle, indem sie Kalzium schnell aufnehmen und solange speichern, bis es gebraucht wird.

Zelltod

Der Zelltod, auch Apoptose genannt, ist ein wesentlicher Bestandteil des Lebens. Wenn Zellen alt oder irreparabel geschädigt werden, entfernt der Organismus sie und baut sie ab. Die Mitochondrien entscheiden mit darüber, welche Zellen zerstört werden. Das ist eine wichtige Funktion, aber fehlgeleitet ist dieser durch Mitochondrien bedingte Zelltod wahrscheinlich auch bei bestimmten Erkrankungen von Bedeutung

Dies sind nur einige Beispiele der vielen Funktionen, die Mitochondrien erfüllen. Daher verwundert es nicht, dass eine Störung der Mitochondrienfunktion (die so genannte mitochondriale Dysfunktion) zu gesundheitlichen Problemen führen kann, die viele Organe und Funktionen des Körpers betreffen können.

Mitochondrien und Krankheit – Was ist mitochondriale Dysfunktion?

Bei der Bildung von ATP in den Mitochondrien entstehen immer auch freie Radikale (reaktive Sauerstoffverbindungen). Sie werden in einer gesunden Zelle von Radikalfängern abgefangen. Mitochondrien verlieren aber mit zunehmendem Alter immer mehr ihrer Funktionsfähigkeit (werden dysfunktionaler). Dadurch produzieren sie mehr freie Radikale als die Zelle neutralisieren kann. Diese schädigen die Mitochondrien weiter, was dazu führt, dass noch mehr freie Radikale produziert werden – ein Teufelskreis.

Vermutlich kann die Dysfunktion der Mitochondrien zu einem lang anhaltenden, chronischen leichten Entzündungsniveau führen, dem sogenannten Inflammaging. Dies könnte die Ursache sein für Muskelschwäche und für mehrere chronische Erkrankungen, die v.a. im Alter auftreten, wie Knochenbrüchigkeit oder ein geschwächtes Immunsystem im Alter. (Sun et al., 2013; Srivastava, 2017)

Wenn Mitochondrien nicht mehr funktionieren, fehlt der Zelle Energie. Daher können die Symptome je nach Zelltyp sehr unterschiedlich sein. In der Regel sind die Zellen mit dem höchsten Energiebedarf, wie Herzmuskelzellen und Nerven, am stärksten von defekten Mitochondrien betroffen.

Die Symptome einer Mitochondrien-Erkrankung können sehr unterschiedlich sein, dazu gehören:

• Muskelschwäche und mangelnde Muskelkoordination
• Seh- oder Hörprobleme
• Lernschwierigkeiten
• Herz-, Leber- oder Nierenerkrankungen
• neurologische Probleme (z.B. Parkinson, Alzheimer, bipolare Störung, Chronisches Müdigkeitssyndrom)

Die Diagnose einer Mitochondrien-Erkrankung ist schwierig, da viele Symptome auch bei anderen Krankheiten vorkommen. Daher wird eine Beteiligung der Mitochondrien in der Regel nur dann vermutet, wenn drei oder mehr Organsysteme gleichzeitig betroffen sind.

Was verursacht mitochondriale Dysfunktion?

Hier scheint vor allem das Alter verantwortlich zu sein In jungen Jahren werden die meisten der Mitochondrien-Fehler von der Qualitätskontrolle der Zelle erkannt und beschädigte Mitochondrien eliminiert. (Luo et al., 2013) Mit zunehmendem Alter werden diese Systeme aber immer weniger effektiv und fehleranfälliger. Das sieht man sogar: im Alter schwellen die Mitos an und ihre Anzahl nimmt ab (Lane et al., 2015). Die mitochondriale Dysfunktion könnte ein wichtiger Faktor im Alterungsprozesses sein (Lopez-Otin et al., 2013)

Vermutlich wird die mitochondriale Dysfunktion aber auch durch Umweltfaktoren (wie Chemikalien in der Umwelt oder am Arbeitsplatz, Zigarettenrauch oder bestimmte Arzneimittel) oder durch Mutationen (sowohl der mitochondrialen als auch der Kern-DNA) verursacht.

Was deine Mitochondrien schützen kann

Folgende Massnahmen helfen dabei, deine Mitochondrien gesund zu erhalten (Nicolson, 2014):

• Gesunde Ernährung
  Nicht nur deinen Mitochondrien hilft eine vielseitige und ausgewogene Ernährung mit viel Obst und Gemüse, sowie genügend Antioxidantien, sekundären Pflanzenstoffen und Mikronährstoffen, wie die Vitamine C, D und E, Magnesium, Selen und Zink.
• Regelmässige Bewegung
  Wird mehr Energie gebraucht, produzieren die Zellen auch mehr Mitochondrien.
• Kälteanwendungen
  Regelmässig ein Tauchbad oder eine Dusche im kalten Wasser aktiviert den Kreislauf und soll auch die Anzahl der Mitochondrien in deinen Zellen erhöhen.
• Nahrungsergänzungsmittel für Mitochondrien
  Einige Wirkstoffe in Nahrungsergänzungsmitteln können deinen Mitos helfen, gesund und aktiv zu bleiben. Dazu gehören u.a.:
  • Malat, eine Substanz, die für den typisch sauren Geschmack von Äpfeln verantwortlich ist. Malat ist Teil des oben angesprochenen Krebszyklus, der in den Mitochondrien abläuft.
  • Alpha-Ketoglutarat (AKG) ist auch eine natürliche Substanz und Teil des Krebs-Zyklus. AKG hat viele positive Effekte auf den Organismus. Vor allem kann es statt Glucose von den Mitochondrien genutzt werden und soll deren Gesundheit verbessern.
  • Glucosamin kommt bei uns im Knorpel, sowie in Haut, Knochen, Nägeln, Sehnen und Bändern vor. Es soll geringfügig die Fähigkeit der Mitochondrien hemmen, Zucker zu verarbeiten. Um mehr Energie zu erzeugen, sollen die Zellen als Reaktion darauf mehr Mitochondrien bilden. Nachdem die hemmende Wirkung des Glucosamins nachlässt, soll mehr Energie zur Verfügung stehen.
  • Krillöl enthält mehrere sehr wirksame Substanzen, die dazu beitragen, den oxidativen Stress und die Entzündungswerte im Körper zu reduzieren. Vor allem ist Krillöl eine hervorragende Option zur Unterstützung der Mitochondrienfunktion.
  • L-Carnitin, eine Aminosäure, ist ein wichtiges Molekül für die normale Funktion der Mitochondrien. Es soll den Transport von Fettsäuren in die Mitochondrien erleichtern, die dann als Energiequelle genutzt werden können.
  • Alpha-Liponsäure ist ein starkes Antioxidans und Co-Enzym. Sie ist auch entscheidend für die Energieproduktion und schützt die Zellen vor Antioxidantien. In einer kleinen Studie wurde gezeigt, dass die gemeinsame Einnahme von L-Carnitin und Alpha-Liponsäure die mitochondriale Dysfunktion verlangsamt.

Fazit

Mitochondrien werden als Kraftwerke der Zelle bezeichnet, haben aber noch viele weitere Funktionen. Störungen der Mitochondrienfunktion sind wahrscheinlich Teil des Alterns und können zu zahlreichen chronischen und Alterskrankheiten führen.