Mitochondrien: die Energiekraftwerke deiner Zellen

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien sind die Energiekraftwerke unserer Zellen. Ohne sie hätten wir uns gar nicht entwickeln können. Entstanden sind sie vor Millionen von Jahren, als zwei Bakterienzellen eine Symbiose eingegangen sind: Die eine lebte fortan in der anderen und produzierte für sie Energie mit. Diese Erklärung ist als Endosymbiontentheorie bekannt, die Lynn Margulis 1967 veröffentlicht hat.

Bis heute besitzen Mitochondrien einen eigenen DNA-Satz, der unabhängig von unserer zellulären DNA existiert. Erst das hat ermöglicht, dass Zellen immer größer werden konnten, sich in Zellverbänden zusammenlagern und weiterentwickeln. Ohne die riesige Menge an Energie, die die Mitochondrien jeden Tag für uns produzieren, wäre das nicht möglich gewesen. Bakterien hatten davor mehr als vier Milliarden Jahre existiert, ohne sich weiterzuentwickeln, weil ihnen die Energie dazu fehlte.

Ohne Mitochondrien hätten wir uns gar nicht entwickeln können.

Wie stellen Mitochondrien Energie her?

Mitochondrien setzen Nährstoffe in ATP um, ihr bevorzugter Brennstoff ist dabei Glukose. ATP steht für Adenosintriphosphat und ist die Energieeinheit für sämtliche Stoffwechselprozesse im Körper. Gewonnen wird es in der sogenannten Atmungskette, die in der Doppelmembran der Mitochondrien liegt und über fünf Enzymkomplexe läuft.

Über vier der fünf Komplexe baut sich ein Elektronengradient auf. Die Elektronen fließen dabei ähnlich wie bei einem Wasserfall immer über den niedrigeren Gradienten weiter, während die Protonen an der äußeren Membran mitgezogen werden. Am letzten Komplex treibt der aufgebaute Protonengradient dann die ATP-Synthetase an, eine Art Turbine, und erst hier entsteht das ATP. Beim Transport der Elektronen spielt Eisen über das Cytochrom C eine besonders wichtige Rolle, ebenso Ubiquinon, also Coenzym Q10, und die B-Vitamine.

Jeder Komplex braucht dafür bestimmte Co-Faktoren. Komplex I benötigt Vitamin B3, Eisensulfid und Ubiquinon, Komplex II Vitamin B2, Eisensulfid und Ubiquinon, Komplex III Eisen und Komplex IV Eisen und Kupfer. Daran wird verständlich, warum eine ausreichende Zufuhr von Eisen und den Substanzen, die seine Aufnahme unterstützen, etwa Lysin und Vitamin C, so wichtig ist. Auch Magnesium gehört dazu: Verbrennung und ATP-Synthese hängen direkt mit dem Magnesium-Adenosinphosphat zusammen.

Wie leistungsfähig diese Kraftwerke sind, zeigt eine Zahl. Bezogen auf ihr Gewicht produzieren Mitochondrien 10.000- bis 50.000-mal mehr Energie als die Sonne. Ohne den Recycling-Prozess im Körper würden sie 150 Kilogramm ATP pro Tag herstellen. Neben der Energie steuern und regulieren sie noch weit mehr: die Fettsäureverbrennung, die Bildung freier Radikale, die Häm-Synthese, den Eisenstoffwechsel, die Calciumbalance der Zellen sowie den kontrollierten Zelltod und die Autophagie. Genau diese Prozesse machen bei chronischen Erkrankungen oft Probleme.

Ohne Magnesium gibt es keine effiziente Energiegewinnung.

Was ist eine Mitochondriopathie?

Bei einer Mitochondriopathie können die Mitochondrien nur verhältnismäßig wenig Energie produzieren. Echte Mitochondriopathien werden durch Mutationen in der DNA der Mitochondrien ausgelöst, meist durch Deletionen. Sie lassen sich über molekulargenetische Tests ermitteln, verursachen schwerste Krankheitsbilder und sind von den mitochondrialen Dysfunktionen klar abzugrenzen. Für die Diagnose angeborener Formen braucht es eine Muskelbiopsie und anschließend eine molekulargenetische Untersuchung.

Die meisten Menschen mit mitochondrialen Störungen haben allerdings keine angeborene Form. Bei ihnen ist die Mitochondriopathie erworben. Sie entsteht durch Protonen-Lecks im Mitochondrium: Die frei werdenden Protonen bilden mit Sauerstoff Radikale, und diese schädigen leicht die DNA der Mitochondrien, deren Erbgut ungeschützt in der Zelle liegt. Ein so geschädigtes Mitochondrium nimmt seine Funktion nicht mehr richtig wahr. Bleibt es trotz DNA-Schaden teilungsfähig, entstehen weitere eingeschränkte Mitochondrien, die oft die Fähigkeit verlieren, den eingeleiteten Zelltod, die Apoptose, zu starten.

Für solche Protonen-Lecks kommen viele Auslöser infrage: Transfette, Giftstoffe, chronische Entzündungen, Schwermetalle, Umweltbelastungen, Traumata, psychische Belastungen über epigenetische Veränderungen, oxidativer und nitrosativer Stress, Infektionskrankheiten, bestimmte Medikamente wie Antibiotika und Beruhigungsmittel sowie Mikronährstoffmängel. Ganz wichtig ist dabei: All diese Faktoren sind veränderbar. Eine erworbene Mitochondriopathie ist keine festgeschriebene Diagnose.

Eine erworbene Mitochondriopathie ist keine festgeschriebene Diagnose.

Welche Symptome deuten auf eine Mitochondriendysfunktion hin?

Eine schlechte Mitochondrienfunktion kann sich hinter sehr vielen, teils unspezifischen Beschwerden verbergen. Dazu zählen Kopfschmerzen und Migräne, Depressionen, Angststörungen, Gangunsicherheiten, Haarausfall, Konzentrationsstörungen und Brainfog, Sehstörungen, Tinnitus, Herzprobleme, Taubheit und Kribbeln der Extremitäten, Schmerzen in Händen und Füßen, Muskelschmerzen, Erschöpfung und Magen-Darm-Beschwerden.

Dieselben Symptome treten bei ganz unterschiedlichen Erkrankungen auf, was die Ursachensuche kompliziert macht. Sie sagen nämlich nichts darüber aus, warum die Mitochondrien nicht richtig arbeiten. Genau deshalb kann die Einnahme vieler, teils sehr teurer Mitochondrien-Präparate ins Leere laufen, etwa dann, wenn die Fehlfunktion in Wahrheit durch einen Mangel am Schilddrüsenhormon T3 bedingt ist. Weil die Ursachensuche langwierig sein kann, werden viele dieser Symptome vorschnell als psychisch abgetan.

Die Symptome sagen nichts darüber aus, warum die Mitochondrien nicht richtig arbeiten.

Wie lässt sich die Mitochondrienfunktion unterstützen?

Mitochondrien leben nur 10 bis 20 Tage. Solange der Bauplan in der DNA keinen Fehler hat, kann der Körper in der nächsten Runde bessere Kraftwerke bauen, vor allem, wenn ihm dann gute Materialien zur Verfügung stehen. Die meisten Mitochondrienstörungen lassen sich so durch Behandlung und Verhaltensänderungen deutlich verbessern.

Der wichtigste Hebel ist Bewegung. Der Körper produziert nur, was er wirklich braucht. Wer auf zunehmende Erschöpfung mit immer mehr Schonung reagiert, gibt ihm keinen Anlass, die schwachen Mitochondrien auszusortieren. Erst wenn unter Belastung mehrmals das gesamte ATP verbraucht wird, und das dauert unter starker Anstrengung nur etwa 20 Sekunden, beginnt der Körper, die fehlerhaften Kraftwerke abzubauen. Wer neu mit intensivem Sport beginnt, büßt anfangs oft 20 bis 30 Prozent seiner Mitochondrien ein, bevor deutlich bessere nachkommen. In dieser Zeit fühlt man sich zunächst noch müder, nach etwa zwei Wochen ist das überstanden.

Um die Mitochondrien so zu fordern, eignen sich Sport, besonders hochintensives Intervalltraining, aber auch Kältereize wie ein Eisbad und Hitze wie in der finnischen Sauna. Wähle eine Belastung, die dich ganz individuell an deine Grenze bringt; je nach Ausgangspunkt kann das schon eine einzige Treppenstufe sein. Gut geeignet ist das Tabatatraining: 20 Sekunden Belastung, 10 Sekunden Pause, über vier Minuten. Vier Minuten am Tag lassen sich fast immer unterbringen. Eine Ausnahme ist das chronische Fatigue-Syndrom (CFS), bei dem Belastung die Beschwerden verschlimmern kann.

Ein zweiter, kostenloser Hebel ist, zeitweise weniger zu essen, als der Körper gerade verbraucht. Steht dauerhaft mehr Brennstoff bereit, als die Mitochondrien verbrennen können, fallen Schlacken an, ähnlich wie in einem Motor mit schlechtem Brennstoff. Daneben gibt es eine Reihe von Stoffen, die die Mitochondrien für ihre Arbeit brauchen oder die sie schützen sollen, darunter NAD und seine Vorstufe Nicotinamid-Ribose, Coenzym Q10, Astaxanthin, PQQ, B-Vitamine, Carnitin, Selen, Eisen und Magnesium. NAD transportiert in der Atmungskette die Energie in Form von Elektronen, und der Körper kann es mit zunehmendem Alter immer schlechter selbst bilden. Coenzym Q10 ist ein fester Bestandteil der Atmungskette und gilt als Radikalfänger, Astaxanthin und PQQ zählen zu den starken Antioxidantien. Solche Präparate sind oft teuer; eine deutliche Verbesserung lässt sich aber auch über intensives Training, eine pflanzenstoffreiche Ernährung und eine gut eingestellte Schilddrüse erreichen.

Mitochondrien leben nur 10 bis 20 Tage. Jeder Tag ist also eine neue Chance.

Wie lässt sich die Mitochondrienfunktion testen?

Den aktuellen Funktionszustand der Mitochondrien versuchen mehrere Labortests abzubilden. Über das intrazelluläre ATP, also das Substrat der Mitochondrien, lassen sich Rückschlüsse auf ihre Funktion ziehen. Ein weiterer Ansatz sind die Abbauprodukte des Citratzyklus im Urin, Succinat, Fumarat und Malat: Arbeiten die Mitochondrien nicht sauber, bleiben diese Substrate liegen und werden über den Urin ausgeschieden, erhöhte Werte deuten dann auf eine schlechte Funktion hin.

Ein dritter Marker sind die LDH-Isoenzyme. Außerhalb der Fetalzeit sollten sie kaum noch gebildet werden; treten sie doch auf, kann das auf eine Mitochondriendysfunktion hindeuten. Der Test ist umstritten, weil die Stabilität der Isoenzyme immer wieder angezweifelt wird, viele Therapeuten setzen ihn aber erfolgreich zur Kontrolle ein.

Entscheidend ist dabei, dass all diese Tests nur eine Momentaufnahme sind. Ein auffälliger Befund bedeutet lediglich, dass die Mitochondrien in genau diesem Moment nicht optimal gearbeitet haben, etwa wegen eines Mangels an L-Carnitin oder Coenzym Q10 oder wegen Bewegungsarmut. Behandelt man die Ursache, kann die nächste Kontrolle schon ganz anders ausfallen. Auf der Diagnose sollte man sich also nicht ausruhen und den Zustand keinesfalls fatalistisch hinnehmen.

All diese Tests sind nur eine Momentaufnahme.