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Mikronährstoffe haben ein bedeutendes präventives Potential

Das gesamte Gefäßendothel kann als größtes Organ des Körpers mit endokrinen und parakrinen Eigenschaften betrachtet werden. Das gesunde Endothel verhindert die Leukozyten- und Thrombozyten-Aggregation, wirkt antiinflammotorisch, vasodilatorisch und vermindert den oxidativen Stress an den Gefäßwänden. Endothelzellen setzen zahlreiche Stoffe frei, die einen dilatierenden Einfluss auf die Blutgefäße ausüben. Dazu gehört neben PGI 2 das Stickstoffmonoxid (NO), das über eine cGMP-Erhöhung in den Gefäßmuskelzellen die Erschlaffung auslöst. Auch andere dilatierende Stoffe, z.B. Acetylcholin, Bradykinin und Serotonin, wirken über eine sekundäre NO-Freisetzung aus dem Endothel.

Bei Endothelschädigung und endothelialer Dysfunktion werden signifikant häufiger kardiovaskuläre Ereignisse beobachtet. Wichtige pathogenetische Faktoren sind das oxidierte LDL und das Homocystein.

 

Oxidiertes LDL

LDL-Partikel besehen in ihrem Kern zum überwiegenden Teil aus Cholesterinestern und nur zu einem kleinen Teil aus Trigylceriden. Sie besitzen nur eine Apolipoprotein-Komponente, das Apo-B100, und transportieren etwa 80 % des gesamten Plasmacholesterins. LDL-Partikel werden zu ca. 70 % über den LDL-Rezeptor aus der Blutzirkulation entfernt; das zentrale Organ hierfür ist die Leber. Eine Störung des LDL-Stoffwechsels gilt als wichtigste Ursache für die Entstehung der Atherosklerose. Apo-B100-Lipoproteine akkumulieren an der extrazellulären Matrix und an Proteoglycan-Strukturen der Gefäßwände. Dies erfolgt aufgrund der elektronegativen Ladung des Apo-B100.

Eine oxidative Veränderung des LDLs erfolgt hauptsächlich durch Superoxid-anionen, die von verschiedenen Enzymsystemen in der Gefäßwand gebildet werden. Der genaue Mechanismus, wie es zur LDL-Oxidation kommt, ist noch nicht vollständig geklärt. Die wichtigste Rolle spielt sicher der oxidative Stress, also das Missverhältnis zwischen Pro- und Antioxidantien. Chemisch modifiziertes LDL wird von Scavenger-Rezeptoren der Makrophagen aufgenommen, wodurch sich diese in Schaumzellen verwandeln. Das oxidierte LDL ist erheblich zytotoxisch, es hemmt die Motilität der Gewebsmakrophagen und führt zu einer Hyperkoagulabilität im Bereich der lokalen Gefäßregionen.

Bekanntlich ist Stickoxid, das aus der Aminosäure Arginin gebildet wird, der bedeutendste Vasodilatator. Ox-LDL stört die NO-Signaltransduktion durch vermehrte Bildung von Dimethylarginin, das die NO-Synthese hemmt. Ebenso wird Tetrahydrobiopterin, ein wichtiger Cofaktor der NO-Synthase, durch Ox-LDL zerstört. Die Verminderung der endothelialen NO-Produktion führt zu einer Herabsetzung der Gefäßdilatation. Der Ausfall der NO-Produktion begünstigt die Thrombinbildung und Thrombozytenaggregation; Gerinnungsvorgänge werden gefördert.

 

Homocystein

Trotz der Bedeutung der Blutplasmalipide für die Entwicklung einer KHK sind bei über der Hälfte der Myokardinfarkt-Patienten keine Hyperlipidämien nachweisbar. Ein weiterer wichtiger Risikofaktor der Gefäßerkrankungen ist das Homocystein. Homocysteinkonzentrationen über 15 µmol/ l wurden bei
20 bis 30 % aller Patienten mit atherosklerotischen Gefäßveränderungen festgestellt.

Wünschenswert ist eine Plasmakonzentration von unter 10 µmol/ l, darüber können bereits atherogene Effekte auftreten. Der Mechanismus, über den Homocystein zu vaskulären Schäden führt, ist erst teilweise aufgeklärt. Homocystein wird im Plasma zu Homocystein-Thiolacton und gemischten Disulfiden oxidiert unter gleichzeitiger Entstehung verschiedener Peroxide, die die vaskuläre Toxizität des Homocysteins erklären. Die Wasserstoffperoxidbildung führt auch zur Peroxidation von Membranlipiden, zur Oxidation von LDL-Partikeln und zu einer Aktivierung von Blutgerinnungsfaktoren.

Zum Schutz gegen die toxischen Effekte des Homocysteins wird von den Endothelzellen vermehrt NO gebildet und freigesetzt. NO reagiert mit Homocystein unter Bildung von S-Nitrosothiolen; dadurch wird die gefäßschädigende Wirkung des Homocysteins neutralisiert. Allerdings beeinträchtigt Homocystein den Arginintransport in die Endothelzellen, so dass mit zunehmenden Homocystein-Konzentrationen immer weniger NO gebildet wird.

 

Wie kann die Endothel-Dysfunktion beeinflusst werden?

Der NO-Metabolismus wird sowohl durch Ox-LDL als auch durch Homocystein gestört. Deshalb ist die Erhöhung der NO-Verfügbarkeit ein wesentliches Therapieprinzip zur Behandlung der endothelialen Dysfunktion. Arginin ist die Ausgangssubstanz zur Bildung von NO. Deshalb sollte bei Endothelschäden die Argininzufuhr verbessert werden. In mehreren Studien wurde nachgewiesen, dass Argininsupplemente wirksam sind zur Verbesserung der koronaren und peripheren Durchblutung und zur Reduzierung der endothelialen Dysfunktion.

Da Homocystein ein NO-Räuber ist, ist eine Senkung erhöhter Homocystein-Konzentrationen unerlässlich zur Normalisierung der Endothelfunktion. In den meisten Fällen kann Homocystein effektiv mit den Vitaminen B6, B12 und Folsäure gesenkt werden. Wie sich in einigen Studien gezeigt hat (Wales Heart Research Institute), besitzt Folsäure auch einen eigenständigen therapeutischen Effekt auf die Endothelfunktion, der mit dem Homocystein-Metabolismus nichts zu tun hat. Eine Verbesserung der NO-Verfügbarkeit kann auch dadurch erfolgen, dass die Oxidation des LDL verzögert wird. Dazu ist eine ausreichende Antioxidantienzufuhr erforderlich.

Vitamin E ist das wichtigste liphophile Antioxidans und hat sich in mehreren Studien (Monica Study, Nurses Health Study, Health Professionals Follow-Up-Study) als wirksam in der Prävention von Herz-Kreislauferkrankungen erwiesen. Vitamin E hemmt nicht nur die LDL-Oxidation, sondern hat auch mehrere andere gefäßschützende Wirkungen. Es hemmt die Thrombozytenaggregation durch Beeinflussung des Arachidonsäure-Metabolismus, es schützt NO vor oxidativem Abbau, vermindert die Monozytenadhäsion und hat antiinflammatorische Eigenschaften.

Auch Vitamin C allein kann die LDL-Oxidation vermindern und die HDL-Konzentration erhöhen. Allerdings ist der Stellenwert einer Vitamin-C-Supplementierung zur Prävention von Atherosklerose und KHK aufgrund der derzeit publizierten Studienergebnisse noch nicht definitiv erwiesen. Unbestritten ist die synergetische Wirkung von Vitamin E und Vitamin C in der Prävention der Atherosklerose. Dies ist auch biochemisch sehr gut nachvollziehbar.

Für Beta-Carotin als Einzelsubstanz konnte kein protektiver Effekt gegen KHK nachgewiesen werden. Demgegenüber hat eine carotinoidreiche Ernährung, die bekanntlich eine Vielzahl antioxidativer Wirkstoffe enthält, einen Schutzeffekt. Vegetarier haben eine bessere Endothelfunktion und eine höhere Oxidationsstabilität des LDLs. Verschiedene Thiolverbindungen wie NAC, Cystein, Glutathion, Alpha-Liponsäure können ebenfalls die LDL-Oxidation verhindern. Carnitin, besonders in Form von L­Propionyl-Carnitin, hat einen positiven Effekt auf die Durchblutung.
Da die Glutathionperoxidasen eine wichtige Rolle beim Schutz der Zellmembranen spielen, ist eine ausreichende Selenversorgung anzustreben.

Gerade zur Prävention von Herz-Kreislauferkrankungen sind in der Orthomolekularen Medizin mehrere Substanzen verfügbar, die nachgewiesenermaßen einen protektiven Effekt auf die Endothelfunktion haben. Grundlage einer effektiven orthomolekularen Therapie ist eine entsprechende Labordiagnostik. Das folgende Fallbeispiel eines 58 -jährigen Patienten mit Hypercholesterinämie, KHK und arterieller Hypertonie zeigt auf, welche Informationen und therapeutische Konsequenzen aus einem Mikronährstoffprofil gewonnen werden können.




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  • Arginin ist relativ niedrig.
    Arginin ist die Ausgangssubstanz für die Bildung von NO-Bildung, das maßgeblich den Gefäßtonus reguliert.

  • Taurin ist suboptimal.
    Taurin hat antiarrhythmische und positiv inotrope Eigenschaften und wirkt antihypertensiv.
    Taurinsupplemente können Cholesterin senken.

  • Carnitin ist vermindert.
    Carnitin verbessert den Energiestoffwechsel des Herzmuskels.

  • Hyperhomocysteinämie.
    Homocystein ist ein Risikofaktor für Gefäßerkrankungen, inaktiviert NO und erhöht den Argininbedarf.

  • Folsäure und Vitamin B12 sind suboptimal.
    Beinträchtigung des Homocysteinabbaus.

  • Vitamin B1 sollte eine höher Konzentration haben, da wichtig für den Laktatabbau.

 

 

Referenzen:
  1. Jane Higdon, Ph. D.: An Evidence-Based Approach to Vitamins and Minerals, Thieme 2003
  2. David A. Bender: Nutritional Biochemistry of the Vitamins; second edition, Cambridge University Press 2003
  3. E. Buddecke: Molekulare Medizin; Ecomed 2002
  4. Walter Siegenthaler: Klinische Pathophysiologie; 8. Auflage, Thieme 2001

Veröffentlicht:
CO`MED Nr. 7/ 2004; Autor: Dr. med. Hans-Günter Kugler

 

Orthomolekulare Therapie mit Aminosäuren

 

Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen derzeit rund 46 % aller Todesfälle in den Industrieländern. Zu den bekannten Risikofaktoren für kardiovaskuläre Erkrankungen gehören: Hyperlipidämie, Diabetes mellitus, Hypertonie, Adipositas, psychosozialer Stress, Rauchen, Bewegungsmangel, Hyperhomocysteinämie etc. Einige Risikofaktoren sind beeinflussbar durch Verhaltensänderung, Gewichtsreduktion, Modifizierung der Ernährungsgewohnheiten und durch eine gezielte Therapie mit Mikronährstoffen.

Die Senkung erhöhter Homocystein-Plasmaspiegel durch die Vitamine Folsäure, B6 und B12 ist sozusagen ein Paradebeispiel für eine erfolgreiche orthomolekulare Therapie. Andere Mikronährstoffe können ebenfalls den vaskulären oxidativen Stress vermindern und die Endothelfunktion verbessern. Im Folgenden werden einige Aminosäuren vorgestellt, die im Rahmen eines orthomolekularen Therapiekonzepts einen wichtigen Beitrag in der Prävention und Therapie von kardiovaskulären Erkrankungen leisten können.

 

Arginin

Arginin gehört zu den semiessentiellen Aminosäuren; bei gesunden Erwachsenen ist Arginin nicht essentiell. Bei Kindern und bei zahlreichen Erkrankungen ist der Stoffwechsel auf eine Argininzufuhr über die Nahrung angewiesen.

Arginin ist die Ausgangssubstanz für die Bildung von Stickstoffmonoxid (NO), einem gasförmigen Signalmolekül. NO wird von den Endothelzellen der Gefäße gebildet und führt durch eine Erhöhung der cGMP-Konzentration zur Entspannung der Gefäßwände. Deshalb spielt NO eine zentrale Rolle für die Regulation des Gefäßtonus und für die Hämodynamik. NO reduziert die Expression von Adhäsionsmolekülen, es verhindert die Proliferation von glatten Muskelzellen und reduziert die Bildung von Superoxidanionen.

NO gilt inzwischen als neuer atherogener und antithrombotischer Wirkfaktor: Obwohl die vaskulären Effekte des Arginin hauptsächlich über NO vermittelt werden, gibt es auch NO-unabhängige Argininfunktionen. Dazu gehören die Depolarisierung von Membranen der Endothelzellen und die Regulierung des Blut­pH-Wertes. Hohe Argininkonzentrationen vermindern die Blutviskosität und wirken antihypertensiv durch die Verminderung der Angiotensin-2-Spiegel. Über die pharmakologische Wirkung des Arginins wurden in den letzten Jahren zahlreiche Studien durchgeführt. Der wichtigste Effekt ist die Normalisierung einer gestörten Endothelfunktion, besonders bei Patienten mit einer Hypercholesterinämie.

Im Februar 2003 wurde in den "Proceedings of the National Academy of Sciences" eine Studie publiziert, in der gezeigt wurde, dass Arginin allein und zusammen mit Vitamin C und E atherosklerotische Läsionen bei mechanischem Stress verhindern kann. Bekanntlich können Turbulenzen des Blutflusses in den großen Arterien Endotheldefekte auslösen. Arginin ist also in mehrfacher Hinsicht eine therapeutisch wichtige Substanz bei KHK, peripheren Gefäßerkrankungen und bei cerebraler Ischämie.

 

Cystein

Cystein ist eine semiessentielle schwefelhaltige Aminosäure mit einer freien SH­Gruppe. Diese Thiolgruppe verleiht dem Cystein eine hohe chemische Reaktionsfähigkeit. Da das Cystein leicht zu Cystin oxidiert wird, wird therapeutisch das chemisch stabilere N-Acetyl-Cystein (NAC) eingesetzt. Die endotheliale Dysfunktion entsteht im Wesentlichen aufgrund einer verminderten NO­Verfügbarkeit und durch eine vermehrte Bildung von ROS.

Durch Supplementierung von NAC lässt sich die Funktionsfähigkeit des Endothels verbessern. NAC-Supplemente haben mehrere vorteilhafte Effekte in der Prävention und Therapie von kardiovaskulären Erkrankungen. Sie senken erhöhte Lipoprotein (a)-Spiegel, reduzieren den Homocystein-Plasmaspiegel und erhöhen das HDL-Cholesterin. Bekanntlich kommt es bei längerer Applikation von NO-Pharmaka wie Glyceroltrinitrat und Isosorbiddinitrat zu einer Nitrattoleranz. Diese kann durch Supplementierung mit NAC vermindert werden.

 

Taurin

Taurin ist ein schwefelhaltiges Aminosäurenderivat. Es wird in der Leber aus Methionin und Cystein gebildet. Taurin ist keine proteinogene Aminosäure, sondern liegt größtenteils in freier, ungebundener Form im Organismus vor. In den Herzmuskelzellen hat Taurin die höchste Konzentration aller freien Aminosäuren und spielt eine wichtige Rolle für den Herzmuskel. Es moduliert die Membranleitfähigkeit für Kalium- und Calciumionen in den Myocardzellen. Taurin hat einen antiarrhythmischen Effekt, der dadurch zustande kommt, dass ein Kaliumabfall in den Myocardzellen verhindert wird.

In Japan wird Taurin in größerem Umfang zur Behandlung einer akuten Ischämie eingesetzt. In einer großen japanischen Studie wurde eine positiv inotrope Wirkung von Taurin nachgewiesen. Taurin wirkt auch blutdrucksenkend, weil es die blutdruckwirksamen Effekte von Angiotensin-2 abschwächt. Außerdem fördert Taurin die Natriurese und Diurese durch seine osmoregulatorische Wirkung in den Nieren. Taurinsupplemente stimulieren die Bildung von Taurocholsäure, wodurch vermehrt Cholesterin über die Galle ausgeschieden wird. Taurin kann also auch zur Cholesterinsenkung beitragen.

 

Glutamin

Glutamin ist die Aminosäure mit der höchsten Konzentration im Blutserum und in der Muskulatur. Katabole Stoffwechselsituationen führen häufig zu einer Glutaminverarmung, die sich in erniedrigten Glutaminkonzentrationen im Blutserum zeigt. Eine Glutaminsupplementierung kann eine Mucosatrophie des Darms verhindern und steigert die intestinale Glutathionsynthese.

In einer placebokontrollierten Doppelblindstudie zeigte eine Glutaminsupplementierung von 80 mg pro kg Körpergewicht bei Patienten mit chronischer Angina pectoris eine deutlich verzögerte ST-Senkung bei Belastung. Experimentell konnte nachgewiesen werden, dass eine Glutaminsupplementierung nach Ischämie sowohl die Bereitstellung von reduziertem Glutathion als auch von ATP deutlich verbesserte.

 

Isoleucin, Leucin, Valin

Die verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAAs = branched chain amino acids) spielen eine wesentliche Rolle für den Muskelstoffwechsel. Über 36 % der kontraktilen Muskelproteine bestehen aus BCAAs.

Erhöhte intrazelluläre Konzentrationen der BCAAs fördern die Bildung von Acetyl-CoA und Succinyl-CoA und verbessern dadurch die ATP-Synthese. In einer Studie mit Angina pectoris-Patienten konnte gezeigt werden, dass die BCAAs mehr als andere Aminosäuren vom Herzmuskel aufgenommen wurden, was eine Funktion als Energieträger nahelegt.

 

Carnitin

Carnitin kann endogen in der Leber aus Lysin und Methionin gebildet werden, wenn ausreichende Mengen der Cofaktoren Vitamin C, Vitamin B6, Niacin und Eisen vorhanden sind. Carnitin ist eine wichtige Substanz für die Energieversorgung des Herzmuskels. Das Herz bezieht ca. 50 – 60 % seiner Energie aus der Verbrennung von Fettsäuren. Glucose trägt zu 30 % und Laktat zu 20 % zur Energieversorgung bei.

Für den Transport der langkettigen Fettsäuren in die Mitochondrien ist Carnitin erforderlich. Durch die Beta-Oxidation werden die Fettsäuren zu Acetyl-CoA abgebaut. Die Carnitinverfügbarkeit ist nicht nur ein entscheidender Faktor für die Fettverbrennung, sondern reguliert auch wesentlich den Glukoseabbau. Für die Bildung von Acetyl-CoA aus Glukose ist der Pyruvatdehydrogenasekomplex (PDH) das geschwindigkeitsbestimmende Enzymsystem. Die Aktivität der PDH wird über das Verhältnis Acetyl-CoA zu Coenzym A reguliert. Die PDH ist inakiv, wenn viel Acetyl-CoA und wenig Coenzym A vorhanden sind. Diese Stoffwechselsituation fördert die Laktatbildung in den Herzmuskelzellen.

Durch eine Carnitin-Supplementierung erhöht sich die Menge an freiem Coenzym A, wodurch der Glukoseabbau verbessert und weniger Laktat gebildet wird. Bei Herzerkrankungen wie KHK und Herzinsuffizienz sind die myocardialen Carnitinkonzentrationen deutlich verringert. Eine Supplementierung mit Carnitin verbesserte in einigen Studien die ischämietypischen EKG-Veränderungen. Nach einem akuten Herzinfarkt konnte durch Applikation von 2 g Carnitin über einen Zeitraum von 28 Tagen eine deutliche Reduktion der Infarktgröße erreicht werden.

Eine Substitution von Carnitin oder Propionyl-L-Carnitin führte in mehreren Studien zu einer Verbesserung der Gehstrecke bei der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit.

 

Fazit:
Aminosäuren sind Biomoleküle mit einem erheblich therapeutischen Potential und sollten deshalb einen festen Platz in einem orthomolekularen Therapiekonzept bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen haben. Allerdings ist für eine erfolgversprechende Therapie mit Aminosäuren in jedem Fall eine vorherige Labordiagnostik zu empfehlen.
 
 
 
Referenzen:
  • Filomena de Nigris et al.: Beneficial effects of antioxidant and L-arginine on oxidation-sensitive gene expression and endothelial NO synthase activity at sites of disturbed shear stress; PNAS February 4, 2003; 1420-1425
  • Guoyao Wu et al.: Arginine Nutrition and Cardiovascular Function; Journal of Nutrition 2000; 130: 2626-2629
  • Uwe Gröber; Orthomolekulare Medizin; WVG 2002
  • Eric R. Braverman: The Healing Nutrients Within, 3. ed.; Basic Health Publication 2003

 

Veröffentlicht:
CO`MED Nr. 8/ 2003; Autor: Dr. med. Hans-Günter Kugler
 

Unsere Empfehlung für eine Mikronährstoffanalyse: DCMS-Herz-Kreislauf-Profil

 

 

 

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