Publikationen

Aminosäuren und Nervensystem

Aus Erfahrungsheilkunde, Ausgabe 8 - 2001

Autoren:
Dr.Hans-Günter Kugler,
Dr. Arno Schneider,
Dr. Annette Pieper

Zusammenfassung

Aminosäurenanalysen erweitern die diagnostischen Möglichkeiten in der orthomolekularen Medizin. Aminosäuren spielen eine wichtige Rolle als Neurotransmitter oder als Vorstufen der Neurotransmittersynthese. Die Glutamatkonzentration steigt im Blutserum an, wenn die Aufnahme in die Muskelzelle gestört ist. Dies ist der Fall bei erhöhter Glykolyseaktivität und Lactatbildung. Erhöhte Glutamatkonzentrationen wurden von uns auch bei Patienten festgestellt, die über Stresssymptome klagten. Eine einwöchige Entspannungstherapie („Ruhe heilt' der HG Naturklinik Michelrieth) führte zu einem Rückgang der Serumkonzentration von Asparaginsäure, Glutaminsäure und Arginin. Die Entspannung des Nervensystems hat messbare biochemische Effekte, die auf eine verbesserte 0₂-Versorgung und aerobe Energiegewinnung des Muskelgewebes schließen lassen. Vermutlich ist eine Entspannung des Nervensystems ein wesentlicher Faktor für den Heilungsprozess generell.

Schlüsselwörter
Aminosäuren, Neurotransmitter, Glutamat, Glutaminsäure, Entspannung, Sauerstoffversorgung.

Abstract
Analysis of amino acids enlarge the diagnostic possibilities in orthomolecular medicine. Amino acids play an important role as neurotransmitter or precursors of neurotransmiter synthesis. The glutamate level rises in blood serum, if the uptake into the muscle cell is disturbed. This is the case at increased glycolytic activity and lactate production. We found elevated glutamate levels with patients complaining about stress symptoms. A one week relaxing therapy decreased the serum levels of aspartate, glutamate and arginine. The relaxation of the nerveous system has measurable biochemical effects indicating a better oxigen supply and a better aerobic energy production. Presumably the relaxation of the nerveous system is one essential factor for the healing process in general.

Keywords
Amino acids, neurotransmitters, glutamate, relaxation, oxygen supply.

Einleitung

Aminosäuren sind wichtige Mikronährstoffe und somit auch Gegenstand der orthomolekularen Medizin, die sich bekanntlich mit der präventiven und therapeutischen Bedeutung körpereigener Stoffe beschäftigt [3]. Aminosäuren sind die Bausteine sämtlicher Proteine und Ausgangssubstanzen für die Synthese zahlreicher Metabolite wie Kreatin, Coenzym A, Glutathion, Katecholamine, Histamin, Serotonin, Schilddrüsenhormone, Purine, Pyrimidine etc.

Stoffwechselfunktionen können dann störungsfrei ablaufen, wenn alle erforderlichen Komponenten in ausreichender Menge und Qualität zur rechten Zeit am rechten Ort sind. Im Gegensatz zu den Vitaminen, Mineralstoffen und Spurenelementen fanden die Aminosäuren bisher wenig Beachtung in der orthomolekularen Medizin, vielleicht auch deshalb, weil angesichts des hohen Proteinkonsums in Deutschland Probleme mit der Aminosäurenversorgung eher unwahrscheinlich erschienen. Bei jeder Form` der Maldigestion oder unausgewogenen Ernährung können Versorgungsengpässe bei einzelnen Aminosäuren auftreten. Risikogruppen sind vor allem ältere Menschen und Jugendliche. Außerdem kann ein Mehrbedarf bei einzelnen Aminosäuren bestehen z.B. beim oxidativen Stress, bei Schadstoffbelastungen und Infekten [8].

Die Bestimmung der Konzentrationen der freien Aminosäuren im Blutplasma oder Serum ist eine interessante und vielversprechende Erweiterung der diagnostischen Möglichkeiten in der orthomolekularen Medizin. Der Großteil der freien Aminosäuren des Körpers befindet sich  zwar in der Muskulatur, im Blut ist nur ein geringer Teil. Dennoch kann man den Aminosäuren-Pool im Blutplasma als die Summe der metabolischen Aktivitäten aller Organsysteme sehen [5]. Der Aminosäurenstoffwechsel wird von Hormonen reguliert, deshalb zeigt ein Aminogramm auch recht gut die neuroendokrine Reaktionslage des Patienten. Zwischen dem Stoffwechsel der Aminosäuren, Vitamine und Spurenelemente bestehen sehr enge Beziehungen. Als Beispiel mag das Glutathion-System dienen, dessen biochemische Aktivität nicht nur von Selen (Glutathionperoxidase) und Vitamin B2 (Glutathionreduktase), sondern auch von einer ausreichenden Cystein-Verfügbarkeit abhängt. Cystein ist der limitierende Faktor der endogenen Glutathion-Synthese. Bei der Kollagenbildung sind Vitamin C, die kupferhaltige Lysyloxidase sowie die Aminosäuren Glycin, Prolin und Lysin entscheidende Faktoren.

Jedes Organsystem hat seine Stoffwechselbesonderheiten und einen spezifischen Mikronährstoffbedarf. Deshalb haben sich in der Praxis diagnostische Profile bewährt, in denen die wichtigsten organspezifischen Aminosäuren, Mineralstoffe, Vitamine und Spurenelemente bestimmt werden.

Zur Bedeutung der Aminosäuren als Neurotransmitter

Im Metabolismus des Nervensystems haben die Aminosäuren eine besondere Funktion als Neurotransmitter oder als Ausgangssubstanzen für die Neurotransmittersynthese. Bei vielen psychiatrischen und neurodegenerativen Erkrankungen sind Veränderungen des Neurotransmitterhaushalts nachgewiesen. Die meisten Psychopharmaka wirken letztlich über eine Modulierung der Neurotransmitter-Konzentration im synaptischen Spalt oder über eine Interaktion mit entsprechenden Neurotransmitterrezeptoren [10].

Die folgende Zusammenstellung soll aufzeigen, welche große Bedeutung Aminosäuren nach bisherigem Wissensstand für den Neurotransmitter-Metabolismus haben. Tryptophan ist die Ausgangssubstanz für die Serotonin-/ Melatonin-Synthese.

Tryptophandefizite sind häufig messbar im Blutserum und lassen auf einen Serotoninmangel schließen, da die Serotoninbildung unmittelbar vom Tryptophanangebot abhängt. Tryptophan ist die Aminosäure, die am wenigsten in Nahrungsmitteln vorkommt.

Glutaminsäure ist der wichtigste excitatorische Neurotransmitter, beteiligt an Lernvorgängen und an der Gedächtnisbildung. Glutaminsäure hat aber auch ein neurotoxisches Potenzial. Veränderungen der Glutamatkonzentration[1] im synaptischen Spalt sind wichtige pathogenetische Faktoren bei ischämischen Hirnerkrankungen.

Asparaginsäure ist mit hoher Wahrscheinlichkeit ebenfalls ein excitatorischer Neurotransmitter.

GABA ist der wichtigste inhibitorische Neurotransmitter und wird aus Glutaminsäure oder Glutamin gebildet.

Glycin ist ebenfalls ein inhibitorischer Neurotransmitter und an der Koordination der Willkürmotorik beteiligt. An NMDA-Rezeptoren wirkt Glycin zusammen mit Glutamin excitatorisch [3].

Taurin ist ein Metabolit des Cystein, es ist wichtig für die Hirnentwicklung beim Kleinkind und stabilisiert Zellmembranen über eine Interaktion mit Calcium- und Magnesium-Ionen.

Die Katecholamine werden aus Phenylalanin / Tyrosin synthetisiert. Dopamin-Mangel ist ein typisches Merkmal des M. Parkinson und mancher Depressionsformen. Arginin ist die Ausgangssubstanz für die Bildung von Stickoxid (NO), das im peripheren Nervensystem als Überträgerstoff fungiert. Im ZNS wirkt NO als Modulator der Signalübertragung.

Methionin und seine aktive Form S-Adenosyl-Methionin (SAM) ist eine Schlüsselsubstanz des Stoffwechsels als wichtigster Methylgruppenüberträger. SAM ist an der Synthese der Membran-Phospholipide beteiligt, außerdem an der Bildung und am Abbau der Katecholamine.

Histamin entsteht aus Histidin und ist an der Regulierung des Schlaf- / Wach-Rhythmus beteiligt.

Die hepatische Encephalopathie ist ein typisches Beispiel für eine Aminosäuren-Imbalance mit entsprechenden Auswirkungen auf den Stoffwechsel des ZNS. Im Blut kommt es zu einem Anstieg aromatischer Aminosäuren (Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan), der im Gehirn zu erheblichen Störungen des Neurotransmittergleichgewichts führen kann. Eine Therapie mit verzweigtkettigen Aminosäuren (Leucin, Isoleucin, Valin) kann eine vermehrte Aufnahme aromatischer Aminosäuren über die Blut-Hirnschranke verhindern.

Aminosäurenderivate haben eine große Bedeutung für den Hirnstoffwechsel. Reduziertes Glutathion schützt z.B. die Zellen des Hypothalamus [9], Melatonin hat eine protektive Wirkung gegen neurodegenerative Veränderungen, Coenzym Q und Carnitin verbessern die Energieversorgung der Nervenzellen.

Aminosäuren und ihre Metabolite sollten also in ein orthomolekulares Therapiekonzept miteinbezogen werden. Eine positive Beeinflussung der Biochemie des Nervensystems ist eine sinnvolle Basistherapie, die bei allen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen in Betracht kommt. Besonders wichtig ist die Prävention neurodegenerativer Schäden.

Auffälliges Verhalten der Glutamatkonzentrationen

Bei vielen Aminogrammen, die in unserem Labor durchgeführt wurden, konnten wir hochnormale oder leicht erhöhte Glutamat-Konzentration feststellen, besonders bei Pattienten mit psychovegetativen Spannungs- und Erschöpfungszuständen.

Erhöhte Glutamat-Konzentrationen wurden bisher bei verschiedenen Krankheiten beobachtet, die mit einem Verlust an Körperzellmasse einhergehen, z.B. Krebs, HIV-Infektion, amyotrophe Lateralsklerose. Das gleiche Phänomen wurde beim nicht-insulinabhängigen Diabetes und bei älteren Menschen festgestellt, also in metabolischen Situationen mit verminderter Glukosetoleranz [4].

Zu den wichtigsten biochemischen Aufgaben der Muskelzelle gehört die Glutamin-Synthese aus Glutamat. Glutamat wird über einen Na⁺-abhängigen elektrochemischen Transportmechanismus in die Zelle aufgenommen (XAG-System). Eine Veränderung der pH-Konzentration in den sauren Bereich durch erhöhte glykolytische Aktivität und Laktatbildung stört die Aufnahme von Glutamat in die Muskelzelle.

Erhöhte Glutamatkonzentrationen im Plasma wurden nicht nur bei schwerkranken Patienten festgestellt, sondern auch bei gesunden Probanden, die sich einem vierwöchigen anaeroben Trainingsprogramm unterzogen [2].

In Zellen mit adäquater mitochondrialer O₂-Verwertung besteht im Allgemeinen keine glykolytische Aktivität. Das gleiche gilt bei einer ausreichenden ATP-Verfügbarkeit [2]. Eine erhöhte Glutamat-Konzentration im Plasma/Serum kann demzufolge auch als ein Indikator für einen gestörten intrazellulären O₂-Metabolismus angesehen werden.

Wie schon erwähnt, konnten wir bei zahlreichen Patienten, die über Stresssymptome klagten, leicht erhöhte Glutamatkonzentrationen feststellen. Erfahrungsgemäß führt eine Entspannung des vegetativen Nervensystems meist zu einer muskulären Entspannung, besseren Durchblutung und Atemmechanik. Aus diesem Grunde wollten wir in einer Untersuchung überprüfen, inwieweit durch Stressabbau und psychovegetative Stabilisierung eine Änderung der Aminosäurenkonzentrationen eintritt. Unserer Ansicht nach war eine Verbesserung der Glutamatkonzentration zu erwarten.

Untersuchung über den Einfluß von Entspannung auf Aminosäuren-Konzentrationen

21 Patienten der HG-Naturklinik Michelrieth (15 Frauen und 6 Männer) nahmen an dem Therapie­konzept „Ruhe heilt" teil. Dieses einwöchige Programm umfasst folgende therapeutische Elemente:

·    Organbezogene Entspannungsübungen, Körperübungen am Morgen, Gruppengymnastik für Wirbelsäule und Atmung, heilgymnastische Übungen am Abend, Bäder und Kräuterwickel, vegetarische Ernährung mit Produkten aus biologischem Anbau. Außerdem bestand die Möglichkeit der Teilnahme an Vorträgen zu Themen der Lebensgestaltung und aktiven Gesundheit.

Andere Therapiemaßnahmen wurden nicht durchgeführt. Bei jedem Patienten wurden zu Beginn und am Ende der Therapiewoche eine Blutabnahme vor dem Frühstück durchgeführt.

Bestimmt wurden folgende Aminosäuren:

·    Alanin, Arginin, Asparaginsäure, Asparagin, Citrullin, Glutaminsäure, Glutamin, Glycin, Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Ornithin, Phenylalanin, Prolin, Serin, Taurin, Threonin, Tryptophan, Tyrosin, Valin.

Außerdem wurden die Hormone Adrenalin und Cortisol sowie Dopamin bestimmt.

Die Bestimmung der Aminosäuren erfolgte im Blutserum mittels reversed-phase-HPLC mit Vorsäulenderivatisierung (OPA).

Ergebnisse

Bei 4 der gemessenen Aminosäuren, Glutaminsäure, Arginin, Asparaginsäure und Lysin waren deutliche Veränderungen der Serumkonzentration nach der Therapiewoche „Ruhe heilt" festzustellen (siehe Graphik 1).

Bei 18 von 21 Patienten verringerte sich die Serumkonzentration von Asparaginsäure und Glutaminsäure, bei Arginin kam es zu einer Verringerung bei 16 Patienten, ein Anstieg von Lysin erfolgte bei 15 Patienten (siehe Graphik 2). Die Graphiken 3 u. 4 zeigen die Veränderungen der Serumkonzentration von Glutaminsäure und Arginin bei den 21 Patienten.

Der Durchschnitt der Glutaminsäurekonzentration lag zu Beginn der Therapiewoche bei 105,2 µMol/I und reduzierte sich auf 87,4 µMol/I (Normbereich: 28,0-92,0 µMol/I).

Bewertung der Ergebnisse

Asparaginsäure entsteht aus Glutaminsäure durch die reversible Transaminierungsreaktion mittels GOT. Dies ist wahrscheinlich der Grund für das analoge Verhalten der Asparaginsäure.

Da eine erhöhte Glutamat-Konzentration eng mit metabolischen Veränderungen der Muskelzelle assoziiert ist, spricht viel dafür, dass eine Normalisierungstendenz auch ein Signal für eine Verbesserung der zellulären Stoffwechselsituation ist. Interessant ist die Veränderung der Argininkonzentration. Dafür sind mehrere Gründe denkbar. N-Acetylglutamat ist die Ausgangssubstanz für die endogene Argininsynthese, wenn weniger Glutamat zur Verfügung steht, kann auch weniger N-Acetylglutamat gebildet werden. Ein weiterer Grund könnte sein, dass während der Entspannungstherapie aus Arginin vermehrt Stickoxid (NO) gebildet wird, das bekanntlich für die Dilatation der Gefäßmuskulatur zuständig ist. Zu vermuten ist auch eine gesteigerte Kreatinsynthese zum Aufbau der muskulären Energiereserven, auch dafür ist Arginin notwendig.

Lysin und Arginin benutzen die gleichen Transportsysteme im Stoffwechsel, möglicherweise führt deswegen eine höhere Metabolisierungsrate von Arginin dazu, dass Lysin in geringerem Umfang in die Zellen aufgenommen werden kann. Eine „metabolische Rivalität" zwischen Arginin und Lysin zeigt sich in mehrfacher Hinsicht, z.B. bei der Lysintherapie der Herpes simplex-Infektion oder durch die Affinität beider Aminosäuren zu dem Enzym Arginase [1, 7].

Diskussion und Fazit

Erstaunlich ist, dass sich die Glutamatkonzentration bei 18 von 21 Patienten verringert hat. Die Ergebnisse der Untersuchung lassen auf eine verbesserte O₂-Versorgung und Regenerierung von Energiereserven schließen durch das Therapiekonzept „Ruhe heilt" der HG Naturklinik Michelrieth. Daraus kann gefolgert werden, dass die Entspannung des Nervensystems erhebliche metabolische Effekte hat. Ein wichtiger Aspekt in diesem Zusammenhang ist auch, bei einer vollständigen Oxidation eines Glukosemoleküls 19 mal mehr ATP gewonnen wird als bei der anaeroben Giykolyse [6]. Unter Sauerstoffmangel ist also der Glukoseverbrauch und die Laktatbildung wesentlich größer als unter Aerobiose.

Ein verkrampftes Nervensystem beeinträchtigt nicht nur die Durchblutung, sondern führt auch zu einer ineffektiven Energiegewinnung und zu einer Übersäuerung der Zellen. In diesem Zusammenhang ist sicherlich die Frage erlaubt, ob das Problem der Übersäuerung nicht primär als Folge einer Verkrampfung des Nervensystems und damit aller Körperstrukturen anzusehen ist. Bei einem intakten Stoffwechsel entstehen zumindest beim Abbau der Fette und Kohlenhydrate keine Säuren, das metabolische Endprodukt ist C0₂ und H₂0.

Die Untersuchung zeigt auch, dass ein Abbau von Stress am leichtesten in einem Abstand vom familiären und beruflichen Umfeld erfolgt. Dadurch sind erfahrungsgemäß die Einsichtsfähigkeit in unterschwellige Konfliktsituationen, entsprechende Konfliktlösungen und richtungweisende Ent­scheidungen leichter möglich. Diese Einschätzung beruht auf den Patientenaussagen nach der Therapiewoche.

Aufgrund der bisherigen Erkenntnisse der Psychoneuroimmunologie ist ein Zusammenhang zwischen psychischem Befinden und körperlich messbaren Veränderungen unumstritten.

Die durchgeführten Aminosäuren-Bestimmungen zeigen, dass das psychische Befinden des Patienten offensichtlich erheblichen Einfluss auf biochemische Prozesse hat und die Entspannung des Nervensystems möglicherweise eine Grundvoraussetzung jeglicher Heilung ist. In der klinischen Medizin wird die Bestimmung der freien Aminosäuren im Blutplasma meist zum Nachweis oder Ausschluss einer Aminoacidopathie durchgeführt und bei anderen schweren Stoffwechselstörungen. Ein vielversprechendes Neuland sind diese Messungen zur Beurteilung der Mikronährstoffversorgung. Wie wir festgestellt haben, sind aber auch Aussagen über die Zusammenhänge zwischen Stoffwechsel und Psyche möglich. Dieser Aspekt ist hoch interessant und sollte weiter untersucht werden.

Literatur

1.    Bravermann, E: The healing nutrients within. Keats 1997.

2.  Dröge et al.: Rote of cysteine and glutathione in HIV Infection and Cancer Cachexia: Therapeutic Intervention with N-Acetylcysteine Advances in Pharmacology 1997; 38.

3.  Gröber, U.: Orthomolekulare Medizin. WVG 2000.

4.   Hack, V. et al.: Elevated venous glutamate levels in (pre)catabolic conditions result at least partly from a decreased glutamate transport activity. Jounal of Molecular Medicin 1996; 74.

5.  Hackl, J.M.: Leitfaden Künstliche Ernährung. Zuckschwerdt, Germering 1999.

6.  Hofmann, E: Medizinische Biochemie systematisch. Uni-Med, Bremen 1999.

7.  Rea, J. W.: Chemical Sensitivity. Lewis 1992; 1.

8.  Reglin, F.: Bausteine des Lebens. Ralf Reglin, Köln 1999. Remke, H.: Krankheitsprävention durch Ernährung. WVG 1998.

9.   Silbernagel, S.: Taschenatlas der Pathophysiologie. Thieme, Stuttgart 1998.

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