Mitochondrien: So wichtig sind sie für die Zellgesundheit

von Jannyn Sass

Wie gesunde Mitochondrien Müdigkeit und Erschöpfung entgegenwirken und warum sie für unser Wohlbefinden unverzichtbar sind

Sie werden nicht ohne Grund als Kraftwerke der Zellen bezeichnet: die Mitochondrien. Die kleinen Zellorganellen spielen eine entscheidende Rolle für die Energieproduktion des menschlichen Körpers. Sie sorgen dafür, dass uns ausreichend Energie zur Verfügung steht. Sind sie in Form oder Funktion beeinträchtigt, so zeigt sich dies beispielsweise in Antriebslosigkeit, Müdigkeit und Erschöpfung. Eine Dysfunktion der Mitochondrien kann aber auch sehr gravierende Auswirkungen haben wie Gehirnnebel, Zittern, Schwindel oder Krankheiten wie Diabetes oder Herz-Kreislauf-Beschwerden.

Was steckt hinter den sogenannten Mitochondriopathien, wie wichtig sind Mitochondrien für unser Energielevel und sind sie sogar entscheidend für ein jugendliches Aussehen? Was sind Mitochondrien und wie lässt sich die Zellenergie erhöhen?

Erfahren Sie mehr zu diesen Fragen im folgenden Magazinbeitrag.

Abbildung 1: Mitochondrien steuern viele Prozesse im Körper. Sie sind wichtig für die Energieproduktion, aber auch für das Immunsystem.

Warum gesunde Mitochondrien wichtig sind

Mitochondrien sind winzig kleine Organellen, die als "Kraftwerke" der Zellen bekannt sind. Wenngleich sie selbst nicht größer als 0,5 bis 1 Mikrometer (µm) sind, so ist ihre Aufgabe im menschlichen Körper umso wichtiger.

Mitochondrien sorgen für ein gutes Energielevel

Mitochondrien sorgen für unsere Energie: Sie produzieren Adenosintriphosphat (ATP), das unsere Zellen benötigen, um eine enorme Vielzahl an Funktionen ausführen zu können. Diese Energie ist entscheidend für alle Prozesse im Körper, von der Muskelbewegung bis hin zur Zellreparatur. Mitochondrien sind maßgeblich dafür verantwortlich, dass unser Körper die Energie bekommt, die er braucht.

Abbildung 2: Ein hoher mitochondrialer Energielevel ist mit Vitalität, Leistungsfähigkeit und mentaler Klarheit verbunden.

Mitochondrien steuern das Immunsystem mit

Mitochondrien sind aber weitaus mehr als reine Energielieferanten. So steuern die Organellen z. B. ganz entscheidend unser Immunsystem mit. Sie unterstützen die Arbeit bestimmter Botenstoffe, wie zum Beispiel Interferon. Diese Botenstoffe sind enorm wichtig, um virale Infektionen abzuwehren, aber auch um Krebszellen zu eliminieren. [link] Interferone werden von Zellen des Immunsystems freigesetzt, wenn der Körper auf virale Infektionen oder andere Bedrohungen wie Tumorzellen reagieren muss. Mitochondrien sind essenziell für das Immunsystem, weil sie die Signalwege verstärken, die zur Interferonproduktion führen. Denn dadurch wird eine Art "Alarm" ausgelöst, wenn eine Zelle durch virale oder bakterielle Infektionen bedroht ist.

Mitochondrien haben vielfältige Aufgaben

Grundsätzlich regulieren Mitochondrien den Zellzyklus und sind maßgeblich für die Zellteilung verantwortlich. Mitochondrien sind aber auch in einigen Geweben an der Produktion von Steroidhormonen beteiligt. Desweiteren spielen sie eine Rolle im Calciumhaushalt des Körpers, was wichtig ist für verschiedene Signalübertragungsprozesse. Auch der Harnstoffzyklus läuft z. T. über die Mitochondrien. Dabei wird das toxische Ammoniak, das beim Abbau von Aminosäuren entsteht, in harmlosen Harnstoff umgewandelt.

Mitochondrien wirken beim programmierten Zelltod mit

Mitochondrien sind auch entscheidend bei der Apoptose, dem kontrollierten und programmierten Zelltod. Wann ist das wichtig? Apoptose ist vor allem wichtig, um potenziell krebserregende Zellen zu eliminieren. Wenn Zellen mutieren oder DNA-Schäden aufweisen, kann durch die Apoptose verhindert werden, dass sie unkontrolliert wachsen können.

Abbildung 3: Funktioniert die Apoptose nicht, kann das dazu führen, dass sich geschädigte Zellen vermehren und Tumore bilden.

Zusammengefasst heißt dies: Keine Apoptose ohne die Mitochondrien! Denn sie setzen nicht nur die Impulse für pro-apoptotische Signale, sondern sind auch durch ihre Interaktion mit verschiedenen Proteinen entscheidend am Ablauf der Apoptose beteiligt.

Steuern Mitochondrien Alterungsprozesse?

Mitochondrien könnten maßgeblich an der Alterung beteiligt sein. So jedenfalls sieht es die mitochondriale Theorie des Alterns nach Professor Anthony Linnane, ein australischer Biochemiker und Mitochondrienforscher, der in der medizinischen Forschung insbesondere für seine Arbeiten zur Rolle der Mitochondrien bei der Zellalterung und bei chronischen Krankheiten bekannt ist. Nach seiner Theorie, die auch als MFRTA (Mitochondrial Free Radical Theory of Aging) bekannt ist, wird der Alterungsprozess durch die fortschreitende Dysfunktion der Mitochondrien verursacht.

Prof. Linnanes These besagt, dass die mitochondriale DNA (mtDNA) im Laufe des Lebens durch oxidative Schäden immer mehr Mutationen anhäuft. Dadurch werden die Mitochondrien immer weniger effizient mit dem Ergebnis, dass die Energieproduktion zurückgeht, der Zellstress sich erhöht und mehr reaktive Sauerstoffspezies (ROS) produziert werden, die weiteren Schaden anrichten können. Linnane postulierte, dass diese Schäden an der mtDNA die Alterung von Zellen und Geweben beeinflussen. Die Zellen können sich schlechter regenerieren. Ihre normalen Funktionen sind dadurch beeinträchtigt, was zum Verfall von Organfunktionen und dem Auftreten altersbedingter Krankheiten beiträgt. Diese Theorie verbindet somit die Ansammlung von mitochondrialen Defekten mit dem biologischen Alterungsprozess und degenerativen Erkrankungen wie neurodegenerativen Leiden und Herzkrankheiten. [1] [2] 

Wie wirken sich mitochondriale Schäden auf die Gesundheit aus?

Interessanterweise haben Mitochondrien eine eigene DNA, die mtDNA. Diese ist unabhängig von der DNA im Zellkern. Wenn die Mitochondrien selbst oder die mtDNA geschädigt sind, können sie nicht effizient arbeiten. Dies wiederum kann zu Erschöpfung, Müdigkeit und anderen Problemen führen, da der Körper nicht mehr genug Energie aus Nährstoffen gewinnen kann. Mutationen in der mtDNA können zu weiteren mitochondrialen Erkrankungen führen, die oft mit Energieproblemen in den Zellen einhergehen.

Die Symptome einer sogenannten Mitochondriopathie können vielfältig sein und umfassen:

• Energieverlust: ständige Müdigkeit und Erschöpfung.
• Kognitive Beeinträchtigungen: Konzentrationsstörungen und Schlafprobleme.
• Physische Beschwerden: Muskelschmerzen und erhöhte Anfälligkeit für Infektionen.
• Psychische Symptome: Angstzustände und depressive Verstimmungen[2][4].

Vielfältige Symptombilder – von Enzephalopathien bis Myopathien

Sehr gefürchtet sind beispielsweise mitochondriale Myopathien. Diese Gruppe von Erkrankungen führt zu Muskelschwäche und -ermüdung aufgrund von Störungen in der Energieproduktion der Muskeln. Die Mitochondrien sind dann nicht mehr in der Lage, ausreichend Energie (in Form von ATP) für die Muskelzellen zu produzieren. Da die Muskeln viel Energie benötigen, um richtig zu funktionieren, können mitochondriale Defekte zu Muskelschwäche und anderen Symptomen führen. [3]

Eine weitere Folgeerscheinung geschädigter Mitochondrien können Enzephalopathien sein. Die sogenannten mitochondrialen Enzephalopathien betreffen das Gehirn und können Symptome wie Demenz, Koordinationsprobleme und Krampfanfälle auslösen. Patienten leiden unter Muskelschwäche, Anfällen und schlaganfallähnlichen Episoden. [4]

Die Wissenschaftlerin Giovanna Sonsalla hat über Mitochondrien im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen geforscht, insbesondere deren Bedeutung bei Parkinson. [5]  Sie betonte, dass Mitochondrien eine Schlüsselrolle im Energiestoffwechsel und in der Zelltod-Regulation spielen, und dass Funktionsstörungen dieser Organellen zur Zellschädigung und zum Fortschreiten von neurodegenerativen Erkrankungen beitragen können. [6]

Des Weiteren kann eine mitochondriale Dysfunktion zu Lebererkrankungen [7], Typ-2-Diabetes [8] oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen [9] führen. Aber auch neurologische Störungen wie beispielsweise Parkinson [10], Alzheimer [11] und Amyotrophe Lateralsklerose [12] lassen sich auf Schäden der Mitochondrien zurückführen.

Auch Long-COVID wird inzwischen mit mitochondrialen Dysfunktionen in Verbindung gebracht. So zeigt eine Studie, dass Long-Covid ein durch das Virus induzierter chronischer und sich selbst erhaltender Zustand sein könnte. [13] Dieser Zustand ist durch eine mitochondriale Dysfunktion gekennzeichnet, bei der reaktive Sauerstoffspezies kontinuierlich Entzündungen im Körper vorantreiben.

Mitochondrien und Krebs

Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Stoffwechselprodukte der Mitochondrien und die sogenannte mtROS wichtig sind für die Regulation von Signalwegen und Zellschäden - sowohl in angeborenen als auch in adaptiven Immunzellen. Was bedeutet dies? Die Abkürzung mtROS steht für mitochondriale reaktive Sauerstoffspezies. Das sind instabile, hochreaktive Sauerstoffverbindungen und Nebenprodukte der mitochondrialen Energieproduktion. Diese mtROS sind nicht ungefährlich. In hohen Konzentrationen können sie zelluläre Schäden verursachen, da sie Lipide, Proteine und die mtDNA - also die mitochondriale DNA - angreifen können. Entstehen zu viele mtROS, die auch als oxidativer Stress bekannt sind, können sich daraus Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder neurodegenerative Erkrankungen entwickeln.

Früher ging man noch davon aus, dass Krebszellen nicht auf Mitochondrien angewiesen sind. Diese Annahme prägte lange Zeit das Verständnis des Krebsstoffwechsels. Neuere Forschungsergebnisse haben jedoch gezeigt, dass Mitochondrien tatsächlich eine entscheidende Rolle im Tumorwachstum spielen und dort verschiedene wichtige Funktionen übernehmen. [14] Eine gestörte Mitochondrienfunktion steht also in engem Zusammenhang mit Entzündungen, neurodegenerativen Erkrankungen und der Entstehung von Krebs. [15]

Was sind die Ursachen für Mitochondriopathien

Wenn eine Mitochondriopathie, also eine Dysfunktion der Mitochondrien, nicht angeboren ist, so ist sie im Laufe des Lebens erworben. Dann spricht man von sekundären Mitochondriopathien. Diese können durch verschiedene Faktoren hervorgerufen werden:

• Fehlende Mikronährstoffe über einen längeren Zeitraum [16],
• Umweltgifte wie Schwermetalle, Weichmacher oder Pflanzenschutzmittel [17],
• Elektrosmog wie Mikrowellenstrahlung; Wlanstrahlung z.B. zeigte in Untersuchungen eine verkürzte Mitochondrienlänge als Folge der Bestrahlung [18],
• Virusinfektionen [19]
• Stress auf psychischer oder physischer Ebene; Mitochondrien reagieren auf Stress durch die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), die bei der zellulären Atmung entstehen. Wenn diese ROS nicht neutralisiert werden können, kommt es zu Zellschäden und einer weiteren Verschlechterung der mitochondrialen Funktion. Psychischer und physischer Stress sind bedeutende Faktoren, die zur Entstehung von Mitochondriopathien beitragen können. [20]
• Antibiotika: Eine antibiotische Behandlung kann die Energieversorgung einer Zelle verändern und damit auch eine mitochondriale Dysfunktion auslösen. [21]
• Antidepressiva können je nach Medikament einen negativen Einfluss auf die Mitochondrienaktivität haben. [22]
• Medikamente wie Beta-Blocker können mitochondriale Toxizität [23] auslösen. Sie führen zu vermehrtem oxidativen Stress, Veränderungen in der mitochondrialen Dynamik [24] und können verschiedene, von den Mitochondrien abhängige Zelltodwege aktivieren. [25] [26]

Wie können Sie Ihre Mitochondrien unterstützen?

Abbildung 4: Kälteanwendungen sind gut für die Mitochondrien und fördern die Zellgesundheit.

 Die Behandlung von Mitochondriopathien erfordert eine ganzheitliche Herangehensweise, die folgende Aspekte umfasst:

• Ernährungsanpassungen: Eine antientzündliche Ernährung kann helfen, die mitochondrialen Funktionen zu unterstützen.
• Mikronährstofftherapie: Die gezielte Gabe von Antioxidantien und anderen Nährstoffen ist wichtig zur Unterstützung der mitochondrialen Gesundheit.
• Stressmanagement: Techniken zur Reduzierung von psychischem und physischem Stress sind entscheidend für die Genesung. Insgesamt ist es wichtig, die Zusammenhänge zwischen Stress und mitochondrialer Gesundheit zu verstehen, um geeignete therapeutische Maßnahmen zu ergreifen.
• Körperliche Aktivität: Bewegung ist für eine gute Mitochondrienfunktion unerlässlich.
• Reduktion schädlicher Umwelteinflüsse
• Kälteanwendungen wie Kältetherapie oder Kryotherapie sind dafür bekannt, positive Effekte auf die Mitochondrien und die zelluläre Gesundheit zu haben. Die Forschung zeigt, dass die Exposition gegenüber Kälte die mitochondriale Funktion auf verschiedene Weise positiv beeinflussen kann. Kälteexposition fördert die Mitochondrienbiogenese, also die Neubildung von Mitochondrien, insbesondere im braunen Fettgewebe. Dies ist eine Anpassung des Körpers an niedrige Temperaturen, da mehr Mitochondrien zur Wärmeproduktion erforderlich sind.

Fazit

Mitochondrien sind für Ihren Körper von zentraler Bedeutung, da sie als „Kraftwerke der Zellen“ die notwendige Energie (ATP) für sämtliche Zell- und Körperfunktionen bereitstellen. Eine Störung in der Funktion der Mitochondrien führt nicht nur zu Energieverlust und Erschöpfung, sondern kann auch komplexe Gesundheitsprobleme begünstigen, wie chronische Müdigkeit, Entzündungen, neurodegenerative Erkrankungen und sogar Herz-Kreislauf-Beschwerden.

Gesunde Mitochondrien sind daher essenziell für ein starkes Immunsystem, geistige Leistungsfähigkeit und den Schutz vor Krankheiten. Sie beeinflussen den Zellstoffwechsel, die Immunabwehr und sogar die Zellalterung maßgeblich. Forschungen zeigen, dass Umweltfaktoren, Ernährung und Lebensstil die mitochondriale Gesundheit stark beeinflussen. Ein ganzheitlicher Ansatz, der eine ausgewogene Ernährung, essentielle Nährstoffe, Bewegung und Stressbewältigung umfasst, ist entscheidend, um Ihre Mitochondrien zu unterstützen.

Die Erkenntnis, dass Mitochondrien auch für die Alterung und die Zellregeneration verantwortlich sind, macht sie zu einem Schlüssel für das Wohlbefinden und die Prävention chronischer Erkrankungen. Genau deshalb sind Mitochondrien auch ein wichtiger Schlüssel für Ihr Wohlbefinden und die Prävention chronischer Erkrankungen.

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Quellen:

[1] https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1080/152165400410281

[2] James Lee: The Methuselah Project - How the science of anti-aging can help you live happier, longer and stronger

[3] https://www.researchgate.net/publication/7724498_Mitochondrial_DNA_and_disease

[4] https://link.springer.com/article/10.1007/s10072-019-03863-x

[5] Giovanna Sonsalla ist eine Wissenschaftlerin, die an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München promoviert hat, speziell an der Graduiertenschule für Systemische Neurowissenschaften.

[6] https://edoc.ub.uni-muenchen.de/28739/

[7] https://www.mdpi.com/1422-0067/15/5/8713

[8] https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-43768/Dissertation_Wolff.pdf

[9] https://link.springer.com/article/10.1007/s00391-022-02094-8

[10] https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/1073858415574600

[11] https://link.springer.com/article/10.1007/s10072-019-03863-x

[12] https://oparu.uni-ulm.de/server/api/core/bitstreams/5ef84c8a-4358-4c60-b471-d1e67a69bf76/content

[13] https://www.mdpi.com/2227-9059/10/12/3113

[14] https://www.salk.edu/de/Pressemitteilung/Die-Neuverdrahtung-der-Tumormitochondrien-verbessert-die-F%C3%A4higkeit-des-Immunsystems,-Krebs-zu-erkennen-und-zu-bek%C3%A4mpfen/

[15] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231719303076#bib116

[16] https://sportaerztezeitung.com/rubriken/kardiologie/2681/mitochondriale-medizin/

[17] https://www.grueneliga.de/images/Glyphosat_zusammenfassung.pdf

[18] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013935118300355

[19] https://natuerlich.thieme.de/spezialthemen/erschoepfung/detail/muede-mitochondrien-3711

[20] https://www.lmu.de/de/newsroom/newsuebersicht/news/zellbiologie-wie-mitochondrien-stress-melden.html

[21] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5240889/

[22] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0149763421002025

[23] https://link.springer.com/article/10.1007/s40264-016-0417-x

[24] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27771494/

[25] https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-28549-8_6

[26] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9656474/#B20-ijms-23-13653