Gesundheit

Mitochondrien einfach erklärt & Tipps zum Stärken

von Mag. Margit Weichselbraun
am 10.06.2024
Mitochondrien Mitochondrien

Mitochondrien sind winzig-kleine Zellorganellen, die voller Wunder stecken. Unter elektrischen Spannungen, die uns buchstäblich die Haare zu Berge stehen lassen würden, können diese faszinierende Zellkraftwerke 10.000 bis 50.000-mal mehr Energie als die Sonne erzeugen – auf ihr Gewicht bezogen. Grund genug dem mitochondrialen Schattendasein ein Ende zu setzen und mit unserem wissenschaftlichen Rampenlicht einen Tauchgang in die Welt der Mitochondrien zu starten.

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien sind winzig-kleine Zellorganellen*, die – mit Ausnahme der roten Blutkörperchen – in allen unserer Körperzellen vorkommen. Häufig als „Kraftwerke der Zellen“ bezeichnet, machen diese ca. 0,75 bis 3 µm großen Winzlinge ihrem Namen alle Ehre. Denn wie ein Windkraftwerk Luftbewegungen in Elektrizität umwandeln kann, können Mitochondrien Nährstoffe aus unserer Ernährung in eine für unsere Zellen nutzbare Form der Energie (= „ATP“) umwandeln.

Nicht jede Zelle beherbergt hierbei gleich viele Mitochondrien. Vielmehr variiert ihre Anzahl je nach Stoffwechselaktivität und Energiebedürftigkeit des jeweiligen Organs. Besonders dicht drängen sich die Mitochondrien u.a. in den Nerven-, Muskel-, Sinnes- und Eizellen. So arbeiten in einer einzigen Herzmuskelzelle mehrere Tausende Mitochondrien, die hierbei – sage und schreibe – einen Volumenanteil von ~36 % erreichen können. Als Spitzenreiter an Mitochondrien gelten jedoch reife Eizellen, die bis zu 100.000 Mitochondrien umfassen können.

*Was ist eine Organelle?

Als eine Organelle bezeichnet man einen abgegrenzten Bereich innerhalb einer Zelle, die eine bestimmte Funktion innehat.

Funktion und Aufgaben im Körper

Vom Herzschlag bis zum Atemzug – unser Körper ist auf eine unentwegte Energieversorgung angewiesen. Um einen Leerlauf an „Lebensenergie“ zu verhindern, produziert unser mitochondriales Netzwerk täglich in etwa so viel ATP (= nutzbare Stoffwechsel-Energie), wie es unserem jeweiligen Körpergewicht entspricht. Hierbei ist den unermüdlichen Zellkraftwerken keine Pause gegönnt. Schließlich hätten wir bei einer abrupten Unterbrechung der ATP-Bildung nur noch wenige Sekunden zu leben. Umso wichtiger ist es, dass die für uns lebenswichtige Energiegewinnung in den Mitochondrien am Laufen bleibt.

Die Zellatmung – Energiegewinnung auf „Mitochondrisch“

Wenn wir nun einen näheren Blick in die bohnen- bis stabförmigen Zellgebilde wagen, zeigt sich, dass die Energiegewinnung aus den Nährstoffen – im Fachjargon Zellatmung genannt – in mehreren Schritten abläuft:

  1. der Glykolyse
  2. der oxidativen Decarboxylierung
  3. dem Citratzyklus &
  4. der Atmungskette

In der Atmungskette, dem letzten Schritt der Zellatmung, wird die im Vorfeld freigesetzte Energie kurzzeitig auf kleine „Energie-Akkus“ (= ATP) gespeichert, die sogleich für die Stoffwechsel-Prozesse der Zelle herangezogen werden.

Weitere Aufgaben und Funktionen

Neben ihrer Paraderolle als Zellkraftwerke erfüllen Mitochondrien noch weitere wichtige Aufgaben. So sind sie unter anderem am Zellwachstum, der Zellkommunikation, dem programmierten Zelltod (Apoptose), der Immunantwort, der oxidativen Balance und der Herstellung roter Blutkörperchen sowie unserer Sexualhormone beteiligt.

Für Schlaufüchse: Die vier wichtigsten Typen von Mitochondrien werden…

  • Cristae-Typ
  • Sacculus-Typ
  • Prisma-Typ &
  • Tubulus-Typ

…genannt.

Müdigkeit und ihr Zusammenhang mit den Mitochondrien

Unser Körper beherbergt 30 Billionen Zellen mit jeweils Hunderten bis Zig-Tausenden Mitochondrien. Dieses dynamische mitochondriale Netzwerk versorgt uns unentwegt mit Energie. Doch wie die Akkus von Handys, Laptops und Co irgendwann mal schlapp machen, so sind auch unsere Mitochondrien nicht für die Ewigkeit gemacht.

Rund um das 30. Lebensjahr beginnt die Zahl sowie die Aktivität der Mitochondrien zu schwinden. Belastungen wie Stress, Umweltgifte, Schlafmangel und Fehlernährung können dem mitochondrialen Netzwerk zusätzlich zu schaffen machen. All diese Prozesse spiegeln sich über kurz oder lang auch auf energetischer Ebene wider. So lassen mit fortschreitendem Alter Energie und Leistungsfähigkeit nach, eine generelle Müdigkeit schleicht sich ein.

Zurückführen lässt sich diese Negativ-Entwicklung u.a. darauf, dass sich in den Mitochondrien über die Jahre Schäden an den Proteinen und der DNA anhäufen, die zu Funktionsstörungen (= „mitochondriale Dysfunktion“) führen. Während noch vor etlichen Jahren die wissenschaftliche Meinung vorherrschte, dass mitochondriale Dysfunktionen seltene Stoffwechseldefekte wären, stehen diese Störungen mittlerweile bei vielen Mediziner:innen und Forscher:innen im Fokus. So scheint die mitochondriale Dysfunktion nicht nur beim Alterungsprozess, sondern auch bei der Entstehung altersbedingter Krankheiten (z.B. neurodegenerative Erkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen) eine Rolle zu spielen.

Der Aufbau von Mitochondrien & ihre Entstehung

Mitochondrien zählen mit einer durchschnittlichen Größe von ca. 0,75 bis 3 µm zu den kleinsten Zellorganen. Auf Zellabbildungen sind diese Gebilde durch ihre ovale Form und doppelte Membran (= Trennschicht) gut erkennbar. Die Doppelmembran ist hierbei nach außen hin glatt, nach innen hin gefaltet, wodurch eine Kompartimierung – sprich zwei voneinander getrennte Räume – entstehen: der Matrixraum, der sich in der Mitte befindet, sowie der Intermembranraum, der zwischen dem Matrixraum und der Außenmembran liegt.

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Abb. Aufbau eines Mitochondriums

Durch die starke Faltung der Innenmembran wird eine besonders große Oberfläche erreicht, die unzähligen biochemischen Prozessen Raum bietet. Im Intermembranraum wiederum sind verschiedenste Stoffe und Enzyme zu finden, die durch die Außenmembran mit der Umgebung ausgetauscht werden können.

Mitochondriale DNA: Ein Erbgut mit Geschichte

Mitochondrien sind anders. Im Gegensatz zu anderen Organellen umgibt sie nicht nur eine Doppelmembran, sie verfügen auch über ihre eigene DNA. Doch woher kommt das?

Die heutige Wissenschaft geht davon aus, dass vor mehr als 1,6 Milliarden Jahren die Vorläufer unserer Zellen mit Urbakterien eine Symbiose eingegangen sind – „Untermieter“, die heutzutage, zu Mitochondrien weiterentwickelt, im Zellstoffwechsel eine Schlüsselrolle spielen. Die einstigen Urbakterien verfügen nach wie vor noch über eine eigene DNA (= mitochondriale DNA), die andere Informationen als unser normales Erbgut bereithält.

Vom Aufbau her gesehen ist die mitochondriale DNA zwar um einiges kürzer als jene des Zellkerns, dafür aber in mehreren Kopien vorhanden. Diese Besonderheit ermöglicht es Mitochondrien, sich selbstständig und unabhängig von der Zelle zu vermehren. Hierbei kommt es, ähnlich wie bei Bakterien, zu einer Querteilung, bei der eine exakte Kopie der Erbinformation weitergegeben wird.

Fun Fact: Bakterien unter sich

Mitochondrien können nicht aus ihrer Haut. Ganz „Bakterien-like“ kommunizieren sie quer durch den Körper miteinander und verteilen hierbei mitochondrialen Stress genauso wie positive „Vibes“. Und sogar mit unseren Darmbakterien stehen die Mitochondrien im Austausch.

Die mitochondriale Dysfunktion – Zellkraftwerke in Bedrängnis

Die Energiegewinnung in den Mitochondrien läuft in unserer Jugend meist wie am Schnürchen. Über die Jahre hinweg kann jedoch übermäßiger oxidativer bzw. nitrosativer Stress die empfindlichen Zellkraftwerke in Bedrängnis bringen und zu Schäden an ihren Strukturen und Erbanlagen führen.

Schreiten diese Beeinträchtigungen fort, kann es zu richtiggehenden mitochondrialen Funktionsstörungen (= mitochondriale Dysfunktion) kommen, die nicht nur eine verschlechterte Energiegewinnung, oxidativen Stress und systemische Entzündungen mit sich bringen, sondern auch zu richtig spürbaren Symptomen führen. Dazu zählen u.a. Erschöpfungsbeschwerden, Konzentrations- und Gedächtnisstörungen sowie Muskelbeschwerden. Darüber hinaus macht die medizinische Forschung immer deutlicher, dass mitochondriale Dysfunktionen auch bei der Entstehung altersbedingter Erkrankungen wie z.B. Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder neurodegenerativen Krankheiten eine Rolle spielen.

Strengthening the mitochondria

Die gute Nachricht ist, dass wir nicht zusehen müssen, wie es mit unseren Mitochondrien „den Bach hinuntergeht“. So gibt es einfache Mittel und Wege, um die winzigen Zellkraftwerke zu stärken und sie in einem bestmöglichen Zustand zu halten.

1. Gesunde Ernährung – zuckerarm, vitalstoffreich

Wie bei vielen gesundheitlichen Belangen im Leben, so kommt es auch bei unseren Mitochondrien auf die richtige Ernährung an. Vitalstoffreich, schadstoffarm und glykämisch-bewusst sollte die Kost sein, die unseren Zellkraftwerken auf Dauer am besten schmeckt. Denn während Mitochondrien auf Zucker zur Energiegewinnung geradezu „brennen“, kann ein ständiger Zuckerüberschuss die Entstehung von Insulinresistenz fördern und den mitochondrialen Stoffwechsel stören.

Durch eine gesunde Ernährung mit viel Obst, Gemüse und gesunden Fetten werden reichlich mitochondrienfreundliche Mikronährstoffe zugeführt, die unsere Zellkraftwerke als Schutz- und Werkstoffe dringend benötigen. Diese Vitalstoffe können auch in gezielter Form als Nahrungsergänzungsmitteln eingenommen werden.

2. Nahrungsergänzungen für die Mitochondrien-Pflege

Mitochondrien stärken mit Coenzym Q10

Coenzym Q10 (CoQ10) ist für unsere Mitochondrien gleich in zweierlei Hinsicht wichtig: Zum einen dient die vitaminähnliche Substanz als eine Art Zündfunke, der die Reaktionskette in den Mitochondrien in Gang setzt. Zum anderen wirkt CoQ10 antioxidativ und schützt so unsere Zellkraftwerke vor Schäden durch freie Radikale.

Coenzym Q10 kann zwar in einem gewissen Umfang von unserem Körper selbst hergestellt werden, dieses Vermögen lässt jedoch schon ab dem 30. Lebensjahr nach. Zugleich büßen wir über die Jahre auch an Leistungsfähigkeit, Vitalität und Ener­gie ein. Die gezielte Einnahme von Coenzym Q10. bzw. seiner Aktivform „Ubiquinol“ kann dabei helfen, den Coenzym Q10-Status auf einem Optimalwert zu halten.

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Mitochondriale Werkstoffe: B-Vitamine, Magnesium & Co

Um bei der Energiegewinnung aus dem Vollen schöpfen zu können, brauchen Mitochondrien nicht nur „Brennmaterialien“ (z.B. Kohlenhydrate), sondern auch eine Reihe an Werkstoffen (Cofaktoren) in Form spezieller Mikronährstoffe. Zu diesen zählen beispielsweise bestimmte B-Vitamine (z.B. Vitamin B1, B2, B3, B12), Magnesium, Eisen, Kupfer, Mangan und alpha-Liponsäure. Kommt es zu einem Werkstoff-Mangel, können unsere Zellkraftwerke nicht mehr reibungslos funktionieren – ihre Energieausbeute lässt nach.

Mitochondriale Schutzstoffe – Antioxidantien

Bei der Zellatmung entstehen freie Radikale, die für verschiedene Prozesse im Körper (z.B. die Immunabwehr) genutzt werden können. Zu einem gewissen Maße normal kommt es bei einer übermäßigen Radikalbildung jedoch zu oxidativem Stress, der zu Schäden an Zellen und Zellstrukturen (z.B. die Mitochondrien) führen kann. Um möglichen Radikalschäden entgegenzuwirken, sind Mitochondrien mit einem potenten Schutzschirm ausgestattet. Zu diesem gehört auch ein Team aus Antioxidantien, wie z.B. Coenzym Q10, Vitamin C, Vitamin E und Alpha-Liponsäure.

3. Mit Bewegung und Sport Mitochondrien aktivieren

Ausdauersport stärkt nicht nur unsere Muskeln, er trainiert auch die Mitochondrien und regt diese zur Vermehrung an. Ein Mechanismus, der bei genauerer Betrachtung eine gewisse Logik hat! Schließlich müssen unsere Zellkraftwerke auch bei einem gesteigerten Energiebedarf dafür sorgen, dass unserem Organismus nicht die „Puste“ ausgeht. Bemerkenswert dabei ist jedoch, dass durch Sport nicht nur die Muskelfasern an Mitochondrien gewinnen, sondern der Effekt auch im Gehirn zu beobachten ist.

IHHT: Eine spezielle Form des Mitochondrien-Trainings

Wenn die Luft in den Zellen dünn wird, setzt unser Organismus einen Mechanismus in Gang, der unter anderem durch eine angepasste Energiegewinnung für ein möglichst langes Überleben sorgen soll. Diesen Vorgang macht sich die sogenannte Intervall-Hypoxie-Hyperoxie-Therapie (IHHT) zunutze – eine ganz spezielle Form des Mitochondrien-Trainings. Bei diesem wird über eine Atemmaske jeweils in bestimmten Minuten-Intervallen sauerstoffarme Luft (Hypoxie) im Wechsel mit sauerstoffreicherer Luft (Hyperoxie) eingeatmet.

Wissenschaftliche Studien zeigen, dass unter Hypoxie geschwächte Mitochondrien damit beginnen abzusterben. Dieses Mitochondrien-Sterben klingt vielleicht aufs Erste kontraproduktiv, es veranlasst jedoch gesunde Mitochondrien sich zu teilen und ihre Energiegewinnung zu optimieren. Dadurch können verschiedene positive Effekte erzielt werden – u.a. eine Aktivierung der Fettverbrennung, eine Verbesserung der körperlichen und geistigen Belastbarkeit sowie eine Stärkung der Immunabwehr. 

4. Fasten als mitochondrialer Reinigungsprozess

Fasten hilft unserem Körper nicht nur dabei, überschüssige Kilos zu verlieren, der Nahrungsverzicht kann ihn auch von defekten Mitochondrien befreien und die Bildung neuer Zellkraftwerke anregen.

Durch Fasten kann in Zellen nämlich die sogenannte Autophagie angestoßen werden. Dieses Selbstreinigungsprogramm greift bei der Entsorgung von defekten Eiweißen bis hin zu ganzen Organellen (wie z.B. Mitochondrien) unter die Arme und recycelt diese. Das ist für die Vitalität der Zellen insofern wichtig, da defekte Mitochondrien (oder anderes beschädigtes Material) auf unserer Zellgesundheit lastet und in schlimmsten Fall diese kosten kann.

 5. Im Schlaf Mitochondrien stärken

Schlaf ist unglaublich wichtig – nicht nur für unser persönliches Wohlbefinden, sondern auch für die Vitalität unserer Mitochondrien. Schließlich nutzt der Körper diese Auszeit aus, um sowohl unseren Körper als auch unser Gehirn zu regenerieren. Studien zeigen, dass ein Mangel an Schlaf zu vermehrtem oxidativen Stress führt sowie antioxidativ-wirksame Enzyme weniger aktiv sind. Auch ein Zusammenhang zwischen Schlafmangel und Veränderungen an mitochondrialen Strukturen konnte aufgezeigt werden.

Kann man die Funktion der Mitochondrien im Blutbild erkennen?

Moderne Labors bieten mittlerweile spezielle Messungen zur Beurteilung der Mitochondrien-Funktion an. Als eine der aussagekräftigsten Labormarker gilt hierbei der sogenannte „bioenergetische Gesundheitsindex“ (BHI), ein Bluttest, der wie eine Art Leistungs-TÜV für Mitochondrien abläuft. Ihre Ärztin oder Ihr Arzt berät Sie bei Interesse sicher gerne.

Fazit: Mitochondrien sind natürliche Zellkraftwerke, die mit ihrem unermüdlichen Einsatz das Wunderwerk Mensch am Leben halten. Leider lässt ihre Power mit zunehmenden Alter nach. Umso wichtiger ist, das körpereigene Mitochondrien-Netzwerk mit vitalstoffreicher Ernährung, ausreichendem Schlaf, Ausdauersport und Fastenzeiten fit zu halten. Zudem kann auch die gezielte Einnahme von mitochondrienfreundlichen Mikronährstoffen den winzig-kleinen Zellkraftwerken den Rücken stärken.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Mitochondrien

Die Hauptaufgabe von Mitochondrien ist es, die von uns aufgenommene Nahrung in nutzbare Energie umzuwandeln. Darüber hinaus sind die winzigen Organellen am Zellwachstum, der Zellkommunikation, dem programmierten Zelltod, der Immunantwort, der oxidativen Balance sowie der Produktion der roten Blutkörperchen und Sexualhormone beteiligt.

Mitochondrien lieben Ausdauersport, ausreichenden Schlaf, Fastenzeiten sowie eine gesunde vitalstoffreiche Ernährung. Darüber hinaus können spezielle Nahrungsergänzungen mit „mitochondrienfreundlichen“ Mikronährstoffen dabei helfen, die Zellkraftwerke gezielt zu stärken.

Als Spitzenreiter gelten reife Eizellen, die bis zu 100.000 Mitochondrien beherbergen können.

Quellen:

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