Die Orthomolekulare Medizin (OM) verwendet zur Prävention und zur Behandlung ernährungsabhängiger bzw. chronisch degenerativer Erkrankungen keine körperfremden Substanzen in physiologischer oder pharmakologischer Dosierung. In vielen Fällen ist die OM eine sehr gute Ergänzung zu schulmedizinischen und naturheilkundlichen Therapieverfahren. So lassen sich verschiedene Pathomechanismen durch eine gezielte Therapie mit Mikronährstoffen günstig beeinflussen, z.B. endotheliale Dysfunktion, Entzündungsbereitschaft, Störungen des Neurotransmittermetabolismus, oxidativer Stress, degenerative Veränderungen von Knochen und Bindegewebe, vorzeitige Alterungsprozesse und noch einige mehr.
Zu den orthomolekularen Substanzen gehören auch die Aminosäuren, deren therapeutisches Potenzial erfreulicherweise zunehmend erkannt und auch genutzt wird. Von einer ungezielten Therapie mit hoch dosierten Aminosäuren ist allerdings abzuraten, da diese auch nachteilige Effekte haben kann. Das Verhältnis der Aminosäuren zueinander im Blutserum hat einen starken Einfluss auf die zelluläre Aufnahme der einzelnen Aminosäuren, sodass durch eine ungezielte Supplementierung ein Aminosäurenungleichgewicht bewirkt werden kann. Ein Profil der Aminosäuren im Blutplasma/ Serum spiegelt den dynamischen Fluss wider und liefert wichtige Hinweise für eine individuelle Aminosäuren-Supplementierung.
Kurzportraits der Aminosäuren
Alanin
Alanin ist eine nicht essentielle Aminosäure und neben Glutamin das wichtigste Molekül für den Stickstofftransport im Blut. Alanin wird hauptsächlich von der Muskulatur an das Blut abgegeben, wobei es an den Aminosäuren, die von der Muskulatur an das Blut abgeliefert werden, mit rund 30 Prozent beteiligt ist. Der Alaningehalt der Muskelproteine beträgt nur 6 Prozent. Die Alaninbildung ist also eine bedeutende Stoffwechselleistung der Muskelzellen. Ein Teil des Alanins entstammt direkt dem Proteinabbau. Die Kohlenstoffskelette von Valin, Isoleucin, Asparaginsäure und Glutaminsäure können zu Pyruvat umgewandelt und danach zu Alanin transaminiert werden.
Alanin hat einen Anteil von mehr als 25 Prozent an der Gesamtaminosäurenaufnahme der Leber. Die Aminogruppe des Alanins wird für die Harnstoffproduktion verwendet. Das Pyruvat kann via Oxalacetat in die hepatische Gluconeogenese eingeschleust werden.
Alanin wird überwiegend von der Leber aufgenommen und dient als Substrat für die Glukoneogenese. Die Alaninaufnahme der Leber wird durch das Hormon Glukagon gefördert. Durch eine Alanin-Supplementierung kann der Glukosespiegel erhöht werden. Es gibt Hinweise aus der Sportphysiologie, dass Alaninsupplemente den Blutzuckerspiegel während des Trainings stabil halten können. In einer Untersuchung konnte nachgewiesen werden, dass während des Trainings aufgenommenes Alanin eine Kohlenhydrat konservierende Wirkung hat und die Proteinsynthese steigert. Alanin ist auch Lieferant einer Aminogruppe für die Hämsynthese.
Arginin
Arginin ist eine semiessentielle Aminosäure, die prinzipiell im Organismus eines gesunden Erwachsenen selbst gebildet werden kann. Essentiell ist Arginin bei Säuglingen und Kleinkindern, aber auch bei Erwachsenen im Falle einer Sepsis und einer chronischen Niereninsuffizienz. Arginin ist ein wichtiges Substrat des Harnstoffzyklus, weshalb die Leber auch keine größeren Mengen an das Blut abgeben kann. Die Niere verwendet das von den Darmschleimhautzellen freigesetzte Citrullin zur Argininsynthese. 70 Prozent des endogen gebildeten Arginins werden auf diese Weise hergestellt.
Arginin ist Ausgangssubstanz für die Bildung von Kreatin und via Ornithin auch für die Bildung von Polyaminen; ferner ist es für die Kollagensynthese und für die Wundheilung erforderlich. Das Haarprotein hat einen relativ hohen Arginingehalt, weshalb sich ein Argininmangel besonders auch auf das Erscheinungsbild der Haare auswirkt.
Von besonderer therapeutischer Bedeutung ist die Funktion des Arginins als Ausgangssubstanz für die NO-Synthese. NO ist ein kurzlebiges gasförmiges Signalmolekül, das mittels verschiedener Nitritoxid-Synthasen (NOS) hergestellt wird. In den Blutgefäßen bewirkt NO eine Relaxation der glatten Gefäßmuskulatur, was zu einer Vasodilatation führt. Makrophagen produzieren große Mengen an NO zur Bekämpfung intrazellulärer Erreger. NO spielt zudem eine wichtige Rolle bei der Neurotransmission: Je nach Synapsentyp erhöht oder vermindert es die Freisetzung klassischer Neurotransmitter. NO ist auch mit großer Wahrscheinlichkeit an der Langzeitpotenzierung im Gehirn beteiligt, die bekanntlich für die Gedächtnisbildung erforderlich ist.
Arginin übt vielfältige gefäßschützende Funktionen aus: Es vermindert die Thrombozytenaggregation und hemmt die Adhäsion von Monozyten an die Gefäßwand. In zahlreichen Studien konnte gesichert werden, dass das Arginin eine wichtige antiatherogene Substanz darstellt.
Bei erhöhten Cholesterinwerten kommt es zu einer Störung des NO-Metabolismus und dabei zu einer Beeinträchtigung der Gefäßregulation. Auch verschiedene andere pathogene Faktoren wie erhöhtes Homocystein, oxLDL und ein Antioxidantienmangel stören den NO-Stoffwechsel und erhöhen den Argininbedarf. Es gibt zahlreiche Studien über die Wirksamkeit einer Argininsupplementierung bei verschiedenen Herz-Kreislauf-Erkrankungen, wobei eine effektive therapeutische Dosis bei wenigstens 6 Gramm pro Tag liegt.
Asparagin
Asparagin wird aus Asparaginsäure unter ATP-Verbrauch gebildet. Als NH2-Donator dienen dabei nicht Ammoniumionen, sondern das Glutamin. Asparagin ist im Gegensatz zu Glutamin nicht am Stickstofftransport beteiligt, es spielt aber eine wichtige Rolle für die Bildung von Glykoproteinen. Dabei stellt Asparagin sozusagen die Brücke zwischen dem Protein- und dem Kohlenhydratanteil dar.
Niedrige Asparaginkonzentrationen können häufig bei physischem Stress beobachtet werden.
Asparaginsäure
Asparaginsäure ist eine nicht essentielle Aminosäure mit sehr vielfältigen Stoffwechselfunktionen. Aspartat, das Salz der Asparaginsäure, ist via Oxalacetat ein Schlüsselmolekül für die Aktivität des Citratcyklus.
Bei einer hohen Verfügbarkeit von Asparaginsäure wird dessen Aminogruppe in erheblichem Umfang zur Synthese von Carbamoylphosphat verwendet und damit der Harnstoffzyklus aktiviert. Bei Bedarf kann Asparaginsäure vom Stoffwechsel durch die Transaminierung von Oxalacetat gebildet werden. Ähnlich wie Glutamatreste in Proteinen können auch Aspartatreste mittels Vitamin K carboxyliert werden.
Aspartat ist an der Synthese von Purinen, Pyrimidinen und Nukleotiden beteiligt. Es ist auch eine Vorstufe für die Asparaginsynthese und ein exzitatorischer Neurotransmitter im ZNS.
Aspartat kann wegen seiner Beteiligung am Harnstoffzyklus zur Verbesserung der Ammoniakentgiftung eingesetzt werden. Asparaginsäure wird neben Glutaminsäure und Glutamin auch als Energiesubstrat der Schleimhautzellen des Magen-Darm-Trakts verstoffwechselt und ist auch an der Pyrimidinbiosynthese beteiligt.
Es gibt auch einige Hinweise aus Studien, dass Aspartat bei Erschöpfungszuständen, Müdigkeit und verminderter körperlicher Belastbarkeit positive Effekte zeigen könnte; allerdings ist hierzu die Datenlage nicht eindeutig.
Asparaginsäure kann auch eine Aminogruppe für die Umwandlung von Pyridoxal in Pyridoxamin liefern. Es ist also auch am Vitamin-B6-Stoffwechsel beteiligt.
Citrullin
Citrullin ist keine proteinogene Aminosäure, sondern ein Metabolit des Harnstoffzyklus. Die Bildung von Citrullin ist eine wichtige Stoffwechselleistung der Enterozyten. Ungefähr 13 Prozent des von den Enterozyten aufgenommenen Glutamins wird zu Citrullin verstoffwechselt. Die Citrullinkonzentration im Serum hängt zu 80 bis 90 Prozent von der Citrullinbildung im Darm ab. Eine Glutaminsupplementierung führt auch zu einer vermehrten intestinalen Citrullinproduktion. Das vom Darm freigesetzte Citrullin wird dann von den Nieren zur Argininsynthese verwendet. 70 Prozent des endogen gebildeten Arginins werden auf diese Weise hergestellt.
Die Citrullinkonzentration im Blutserum ist ein wichtiger Marker für die Funktionsfähigkeit der Enterozyten. Bei verschiedenen Darmerkrankungen wie z.B. Zöliakie, Morbus Crohn, Colitis ulcerosa korrelierte die Citrullinkonzentration mit der Enterozytenmasse. Niedrige Citrullinkonzentrationen bei Patienten korrelierten gut mit einer intestinalen Dysfunktion.
Neuere Studien haben gezeigt, dass die Citrullin-Supplementierung eine effektive Maßnahme dafür ist, den Argininspiegel anzuheben, da Citrullin rasch zu Arginin verstoffwechselt wird. Allerdings ist die Stoffwechselkapazität der Argininbildung aus Citrullin begrenzt, bei hohen Citrullindosen ist die Argininbildung nicht mehr so hoch, wie zu erwarten wäre. Möglicherweise hat Citrullin einen gewissen Vorteil gegenüber einer Argininsupplementierung, da es nicht dem Abbaueffekt der Arginase unterliegt, jedenfalls konnten mit einer Citrullinsupplementierung bei Mikrozirkulationsstörungen gute Behandlungsergebnisse erzielt werden.
Cystein
Cystein ist eine schwefelhaltige Aminosäure mit einer freien SH-Gruppe. Prinzipiell kann Cystein aus Methionin gebildet werden, ist also nicht essentiell. Eine Essentialität von Cystein kann sich aber bei einer unzureichenden Methioninverfügbarkeit sowie bei einer Unreife der Leberfunktion oder einer höhergradigen Schädigung der Leber ergeben. Aufgrund seiner SH-Gruppe bildet Cystein leicht Schwefelbrücken, z.B. mit einem zweiten Cysteinmolekül unter Bildung von Cystin, oder mit vielen anderen schwefelhaltigen Biomolekülen. Cystin spielt eine wichtige Rolle für die Struktur und das Wachstum von Haut und Haaren. Über die Bildung von Schwefelbrücken trägt Cystein auch maßgeblich zur Stabilisierung der Tertiärstrukturen vieler Proteine bei. Die SH-Gruppe des Cysteins ist häufiger Bestandteil der katalytischen Zentren von Enzymen.
Cystein wird für die Bildung von Coenzym A benötigt, einem zentralen Stoffwechselmolekül. Cystein ist auch ein Lieferant von reduziertem Schwefel. Die daran beteiligten Reaktionen sind wichtig für die Bildung von Eisen-Schwefel-Clustern in Proteinen. Cystein ist außerdem ein Lieferant für Sulfat. Das aktivierte Sulfat oder 3′-Phosphoadenosin-5′-phosphosulfat (PAPS) wird für Entgiftungsreaktionen und die Bildung verschiedener schwefelhaltiger Biomoleküle benötigt.
Cystein ist ein wesentlicher Baustein des Tripeptids Glutathion, dem wichtigsten intrazellulären Antioxidans. Außerdem ist Glutathion ein wichtiges Regulatormolekül des Zellzyklus. Bei vielen entzündlichen und infektiösen Erkrankungen sowie bei Tumoren ist inzwischen ein Cystein-/Glutamin-Mangelsyndrom festgestellt worden, das mit einer ausgeprägten Immunschwäche einhergeht. Cystein und Glutathion sind von entscheidender Bedeutung für die Entgiftung toxischer Stoffwechselprodukte wie Aflatoxine, Xenobiotika und Schwermetalle. Bei einer Vergiftung mit Paracetamol ist die Steigerung der Glutathionbiosynthese lebenswichtig. Die Glutathionkonzentration kann durch die Gabe von N-Acetyl-Cystein effektiv angehoben werden. NAC ist im Gegensatz von Cystein chemisch stabil und eignet sich in hervorragender Weise für die Cystein-Supplementierung. Es gibt viele Anwendungsgebiete für eine Cystein-/NAC-Supplementierung: Z.B. dient sie zur Erhöhung der NO-Bioverfügbarkeit, zur Verbesserung der Nitrattoleranz, zur Behandlung von Dyslipoproteinämien, zur Steigerung der antioxidativen Kapazität bei Lungenerkrankungen. Außerdem gehört Glutathion zu den wichtigsten Antioxidantien in der Augenlinse und kann diese vor oxidativen Schäden schützen. Inzwischen gibt es vermehrt Hinweise, dass N-Acetyl-Cystein bei verschiedenen psychiatrischen Störungen einen positiven therapeutischen Effekt hat. N-Acetyl-Cystein erhöht die Glutathionkonzentration, außerdem hat es antientzündliche Effekte. NAC wurde erfolgreich bei Suchterkrankungen, Zwangserkrankungen, biopolarer Depression und anderen Störungen als adjuvante Therapie eingesetzt. Viele psychiatrische Störungen gehen mit einem oxidativen Stress einher. Die Neutralisierung des oxidativen Stresses ist sicherlich ein wesentliches Therapieprinzip des NACs.
Glutamin
Glutamin ist mit einem Mengenanteil von 20 Prozent die quantitativ bedeutendste freie Aminosäure im Blutserum und im Muskelgewebe. Es spielt bei einer Vielzahl von Stoffwechselwegen eine wichtige Rolle, z.B. für die Bereitstellung von Stickstoff zur Synthese von Purinen, Pyrimidinen, Nukleotiden und Aminozuckern. Die Synthese von Aminozuckern in Glykoproteinen und Glykanen, z.B. Chondroitinsulfat, Keratansulfat, Dermatansulfat etc., sind von einer ausreichenden Verfügbarkeit von Glutamin abhängig.
Glutamin ist ein wichtiges Energiesubstrat für die Zellen des Gastrointestinaltrakts sowie eine Energiequelle für alle sich schnell vermehrenden Zellen des Immunsystems. Aufgrund seiner Fähigkeit, das Zellvolumen zu stabilisieren, besitzt es einen antikatabolen Effekt. Außerdem ist Glutamin für die Regulation des Säure-Basen-Haushalts von Bedeutung, weil es von den Nieren zur Bildung und Ausscheidung von Ammoniumionen verstoffwechselt wird. Während einer metabolischen Acidose steigt die Ausscheidung von Ammoniumionen um ein Mehrfaches an. Da Glutamin zwei Drittel der Ammoniumionen stellt, kommt es auch zu einem sehr starken Anstieg der Glutaminaufnahme durch die Nieren.
Im Postaggressionsstoffwechsel, z.B. bei Entzündungen oder nach chirurgischen Eingriffen und neurologischen Systemerkrankungen, kommt es zu einer Verarmung des Glutaminpools, die sich z.B. in einem verlängerten Krankheitsverlauf und in einer erhöhten Infektanfälligkeit auswirkt. Auch bei Leistungssportlern besteht ein erhöhter Glutaminbedarf. Es konnte nachgewiesen werden, dass eine Glutaminsupplementierung nach Ausdauerbelastung die Infektanfälligkeit vermindern kann. Glutamin ist eine wichtige Ausgangssubstanz für die Bildung von Glutathion und des Neurotransmitters GABA. Oftmals kann eine Glutaminsupplementierung auch bei Magen-Darm-Erkrankungen wie dem „Leaky-gut-Syndrom“ oder dem „Colon irritabile“ etc. hilfreich sein.
Glutaminsäure
Glutaminsäure ist sozusagen eine wichtige Drehscheibe des Aminosäurenstoffwechsels, was auch daran erkennbar ist, dass die Enzyme des Glutamatstoffwechsels häufig verwendete Parameter der Labormedizin sind. Glutaminsäure ist der Spender oder Empfänger von Aminogruppen in zahlreichen Transaminierungsreaktionen.
Glutaminsäure ist Ausgangssubstanz für die Bildung von Glutamin, Prolin, Arginin und Ornithin sowie von N-Acetyl-Glutamat, einem wichtigen Regulatormolekül des Harnstoffzyklus. Durch seine zentrale Rolle im Stoffwechsel beeinflusst Glutaminsäure die Regulierung des Nährstoffhaushalts auf verschiedenen Wegen: Es reguliert z.B. die Glycogensynthese, die Gluconeogenese und Lipolyse. Eine weitere wichtige Funktion von Glutaminsäure ist die Auffüllung von Metaboliten des Citratzyklus, was besonders in den ersten Minuten einer intensiven körperlichen Beanspruchung eine Rolle spielt.
Glutamat ist der bedeutendste exzitatorische Neurotransmitter im ZNS, außerdem die Vorstufe des inhibitorischen Neurotransmitters GABA.
Glutamat spielt eine zentrale Rolle für die synaptische Plastizität, insbesondere für die Langzeitpotenzierung. Allerdings hat Glutamat auch neurotoxische Eigenschaften, besonders dann, wenn die Energieversorgung der Neuronen beeinträchtigt ist. Bei verschiedenen Erkrankungen sind exzitotoxische Effekte mitbeteiligt, z.B. bei Epilepsien, bei der cerebralen Ischämie und beim Apoplex. In jüngerem Lebensalter und bei bestehenden Lern- und Konzentrationsstörungen kann aber eine Supplementierung der Glutaminsäure zur Verbesserung der Hirnleistungsfähigkeit durchaus auch angebracht sein.
Seit Jahren wird sehr kontrovers diskutiert, inwieweit die Aufnahme von Natriumglutamat mit Übergewicht verbunden ist. Inzwischen gibt es verschiedene Untersuchungen, die einen solchen Zusammenhang nachgewiesen haben, insgesamt ist aber die Datenlage noch nicht einheitlich.
Glycin
Glycin ist die Ausgangssubstanz für die Bildung zahlreicher Moleküle: Glutathion, Cholin, Porphyrine, Purine, Kreatin, Collagen und Elastin. Zu seiner Stoffwechselbedeutung gehört auch seine Beteiligung an der Synthese von Gallensäuren und an Phase-II-Entgiftungsreaktionen. Glycin spielt auch eine wichtige Rolle im Methioninstoffwechsel. Bei einer Beeinträchtigung des Enzyms Glycin-Methyl-Transferase kommt es zu einer Erhöhung des Methioninspiegels und zu einer leichten Vergrößerung der Leber.
Glycin ist ein inhibitorischer Neurotransmitter an Glycinrezeptoren, d.h. es zeigt spasmolytische Effekte; zudem ist es ein Co-Neurotransmitter an NMDA-Rezeptoren.
Glycin hat entzündungshemmende und hepatoprotektive Eigenschaften. Neuerdings gibt es auch Hinweise auf eine antioxidative Wirkung sowie auf einen Schutzeffekt gegen die Bildung von AGEs. Es gibt Hinweise, dass Glycin Gewebeschäden durch chronische Entzündung bei Typ-2-Diabetikern verhindern kann.
Glycin kann bei verschiedenen Symptomen erfolgreich eingesetzt werden, z.B. als spasmolytische Substanz bei Muskelverspannungen; auch bei Gedächtnis- und Aufmerksamkeitsstörungen ist eine positive Wirkung gegeben; es unterstützt ferner die Entgiftungskapazität der Leber und kann entzündliche Prozesse vermindern.
Glycingaben können auch bei auftretenden Panikattacken oder Ängstlichkeit helfen, da diese Aminosäure die Bildung von Noradrenalin im ZNS reduziert. Glycin scheint auch die Schlafqualität zu verbessern, was aus japanischen Publikationen neueren Datums hervorgeht.
Histidin
Histidin wird heute zu den essentiellen Aminosäuren gezählt. Der PK-Wert von Histidin befindet sich im Neutralbereich, dadurch kann es sowohl als Protonen-Donator als auch als Protonenakzeptor auftreten; Histidin hat also Eigenschaften eines Puffers. Aufgrund dieser chemischen Eigenschaften ist Histidin ein wichtiger Ligand in Metallverbindungen wie Hämoglobin, Myoglobin, Carboanhydrase etc. Niedrige Histidinkonzentrationen werden häufig bei Patienten mit chronischen Nierenerkrankungen beobachtet und sind bei diesen Patienten mit oxidativem Stress, mit erhöhter Entzündungsaktivität und einer größeren Sterblichkeit assoziiert. Auch bei adipösen Frauen war die Histidinkonzentration mit oxidativem Stress und der Entzündungsaktivität verbunden. Durch die Zugabe von Histidin konnte bei vaskulären Endothelzellen eine Aktivierung von NF-Kappa-B vermindert oder verhindert werden. Bei verschiedenen „free radical diseases“ wie rheumatoider Arthritis und M. Alzheimer wurden erniedrigte Histidinkonzentrationen nachgewiesen.
Histidin ist die Ausgangssubstanz für die Bildung des Dipeptids Carnosin, das wichtige antioxidative und neuroprotektive Eigenschaften aufweist. Außerdem ist Histidin die Ausgangssubstanz für die Bildung von Histamin, das im Organismus als Gewebshormon und Neurotransmitter weit verbreitet ist.
Histidin spielt eine wichtige Rolle für die Bioverfügbarkeit von Spurenelementen. Es ist nachgewiesen, dass die Histidinaufnahme über die Nahrung die Zinkabsorption im Darm verbessern kann.
Isoleucin, Leucin, Valin
Diese drei Aminosäuren werden aufgrund ihrer chemischen Struktur unter dem Begriff verzweigtkettige Aminosäuren zusammengefasst (BCAAs). Im Gegensatz zu den übrigen Aminosäuren werden sie nicht in erster Linie in der Leber verstoffwechselt, sondern in der Muskulatur. 35 Prozent der Muskelproteine bestehen aus BCAAs. Sie dienen im arbeitenden Muskel als Energielieferanten und sind auch anabole Signalgeber, die die Proteinsynthese fördern.
Leucin aktiviert die Proteinkinase mTOR - einen wichtigen Energiesensor im Stoffwechsel. Möglicherweise könnten über eine vermehrte Zufuhr der verzweigtkettigen Aminosäuren eine Begrenzung der Nahrungsaufnahme und eine Reduzierung des Körpergewichts erreicht werden.
Die BCAAs können zur Reduktion des Aminosäurenkatabolismus und zur Verbesserung der Stickstoffbilanz mit Erfolg eingesetzt werden, weshalb sie bei Erkrankungen mit hohem Proteinabbau, z.B. Tumorerkrankungen, häufig sehr nützlich sind. Besonders auch bei chronischen Lebererkrankungen sollte auf eine ausreichende Zufuhr der verzweigtkettigen Aminosäuren geachtet werden, da diese die Aufnahme der aromatischen Aminosäuren wie z.B. Tryptophan und Tyrosin über die Blut-Hirn´-Schranke verhindern können. Ein erhöhter Bedarf an BCAAs besteht außerdem bei physischem Stress und bei Leistungssport. Supplemente mit BCAAs können möglicherweise die Muskelregeneration nach starkem physischen Stress verbessern.
Vermutlich spielen die verzweigtkettigen Aminosäuren auch eine wichtige Rolle für den Stickstoffaustausch zwischen den Neuronen und den Astrozyten im Gehirn und sind somit am Neurotransmitterstoffwechsel beteiligt.
Lysin
Lysin ist wie Arginin eine basische Aminosäure, die im Vergleich zu den übrigen Aminosäuren im Organismus sehr stark konserviert wird. Zu den Funktionen des Lysins gehört, dass es an der Collagen- und Elastin-Biosynthese beteiligt ist und als Ausgangssubstanz für die Bildung von Carnitin fungiert. Die Leberrezeptoren verfügen über lysinreiche LDL-Regionen, die für die Funktion von LDL erforderlich sind. Lysin dient auch als Stimulator der STH-Sekretion und ist essentiell für die Immunkompetenz; es hat einen positiven Einfluss auf die intestinale Calciumresorption und ist einer der Mikronährstoffe, die bei der Prävention und Therapie der Osteoporose eine Rolle spielen. Auch eine Supplementierung dieser Aminosäure bei Infektionen mit Herpesviren bringt einen positiven therapeutischen Effekt. Lysin ist sozusagen der Stoffwechselgegenspieler des Arginins und kann die Argininaufnahme in die Viren produzierenden Zellen hemmen, weshalb sich die Herpesviren dann nicht vermehren können. Durch eine Supplementierung von einem Gramm Lysin täglich konnte bei Typ-2-Diabetikern eine Reduzierung der postprandialen Glukosekonzentration erreicht werden: Wahrscheinlich wird durch Lysin die Tyrosinkinase des Insulinrezeptors stimuliert. In verschiedenen Studien erwies sich eine Lysinsupplementierung als nützlich zur Beeinflussung mentaler Stresszustände. Lysin ist zwar keine Vorläufersubstanz für die Neurotransmittersynthese, hat aber einen modulierenden Effekt auf das 5-HT4-System. Diese Rezeptoren der Serotoninfamilie sitzen im Verdauungstrakt und im limbischen System und sind an der Regulierung der Stressreaktion beteiligt. Diesbezügliche Untersuchung wurden sowohl mit Lysin allein, als auch mit einer Lysin-Arginin-Kombination durchgeführt.
Methionin
Methionin ist eine schwefelhaltige essentielle Aminosäure. Der Methioninstoffwechsel findet ganz überwiegend in der Leber statt. Ein Hauptstoffwechselweg des Methionins ist die Bildung von Cystein und via Cystein auch für die Bildung des Tripeptids Glutathion.
Aus Methionin wird unter ATP-Verbrauch S-Adenosyl-Methionin (SAM) gebildet, der wichtigste Molekülgruppendonator im Stoffwechsel. Bis dato wurden mehr als 40 SAM-abhängige Methyltransferasen identifiziert. Zu den Verbindungen, deren Methylgruppen von SAM stammen, zählen: Carnitin, Cholin, Kreatin, Adrenalin, Melatonin, methylierte Basen, Methylhistidin u.v.m.
Bei den Transmethylierungen geht SAM in S-Adenosylhomocystein über, aus dem dann das Homocystein entsteht. Homocystein wird entweder zu Methionin zurückverwandelt (remethyliert) oder durch Transsulfurierung zu Cystein verstoffwechselt. Methionin ist auch eine wichtige Protonen- und Schwefelquelle im Stoffwechsel. Ein großer Anteil der Säure im Urin entsteht durch den Abbau von Methionin und Cystein. Eine hohe Zufuhr schwefelhaltiger Aminosäuren kann den Verlust von mineralischer Knochensubstanz beschleunigen.
Verschiedene endogene Substanzen wie Katecholomine, Steroidhormone und Xenobiotika, z.B. Paracetamol, werden durch Sulfatierung entgiftet. Methionin besitzt lipotrophe Eigenschaften, d.h. es kann eine übermäßige Fetteinlagerung in der Leber verhindern; ferner wird es bei Harnwegsinfekten zur Harnansäuerung verwendet und kann außerdem bei Allergien zur Beschleunigung des Abbaus von Histamin beitragen.
Der Schwefel im Methionin ist stark anfällig für Oxidation. Oxidative Methionin-Schäden in Proteinen werden durch ein spezielles Enzym repariert.
Ornithin
Neben Arginin und Citrullin ist auch Ornithin ein Metabolit des Harnstoffzyklus. Eine Supplementierung von Ornithinaspartat ist eine bewährte und häufig durchgeführte Maßnahme bei Patienten mit Leberzirrhose. Diese Substanz führt zu einer deutlichen Besserung der Leberfunktion. Bei leichten Leberfunktionsstörungen kann eine Ornithinsupplementierung den Heilungsverlauf begünstigen. Ebenso wie Arginin kann Ornithin die Hypophyse zu einer verstärkten Sekretion von STH anregen, die aber nur bei ziemlich hohen Dosierungen zuverlässig nachgewiesen ist.
Phenylalanin/ Tyrosin
Phenylalanin, eine essentielle Aminosäure, wird für die Proteinsynthese benötigt und ist gleichzeitig Vorstufe für die Bildung von Tyrosin. Bei Frühgeborenen und bei manchen Neugeborenen ist Tyrosin eine essentielle Aminosäure, da die Bildung von Tyrosin aus Phenylalanin noch nicht erfolgen kann. Tyrosin ist die Vorstufe der Neurotransmitter Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin sowie der Schilddrüsenhormone Tyroxin und Trijodthyronin; außerdem wird es für die Bildung des Coenzyms Q10 und des Farbpigments Melanin benötigt.
Eine Verminderung der Proteinzufuhr unterhalb des Bedarfs verlangsamt die Umwandlung von Phenylalanin zu Tyrosin.
Im Frühstadium des M. Parkinson kann eine Tyrosinsupplementierung zur Erhöhung der Dopaminkonzentration sinnvoll sein. Da ein Mangel an Noradrenalin auch bei Depressionen eine Rolle spielen kann, ist eine Tyrosinsupplementierung bei manchen depressiven Patienten hilfreich. Der Tyrosinbedarf kann auch bei chronischen Stresssituationen aufgrund des vermehrten Katecholaminverbrauchs erhöht sein. Durch eine Tyrosinsupplementierung können dann Hirnleistungsfähigkeit und Aufmerksamkeit verbessert werden.
Eine Tyrosinsupplementierung kann auch bei Depressionen in Frage kommen, wenn eine Dysfunktion des noradrenergen Systems vorliegt. Tyrosin wurde auch als therpeutische Substanz bei ADHS untersucht. In zwei Studien konnte durch eine Tyrosinsupplementierung eine anfängliche Besserung der ADHS-Symptomatik beobachtet werden, allerdings zeigten sich keine günstigen Langzeiteffekte.
Prolin
Prolin ist eine nicht essentielle Aminosäure, die aus Glutamat gebildet werden kann. Aus Prolin entsteht oftmals Hydroxyprolin, ein wichtiger Bestandteil der Collagene. Die Collagene haben immerhin einen Anteil von 30 Prozent an der Gesamtproteinmenge des menschlichen Organismus. Hydroxyprolin wird beim Abbau der Knochencollagene durch Osteoklasten freigesetzt, in der Leber verstoffwechselt und/oder über den Urin ausgeschieden. Hydroxyprolin im Urin ist ein Marker für den Knochenabbau. Eine Prolinsupplementierung ist häufig bei Wundheilungsstörungen sowie zur Prävention der Osteoporose und Faltenbildung zielführend.
Nicht selten finden sich im Blutserum auch erhöhte Prolinkonzentrationen, die dann meist ein Hinweis auf chronisch hohen Alkoholkonsum oder auf einen zirrhotischen Umbau der Leber sind.
Es gibt in den letzten Jahren zunehmend Hinweise dafür, dass Prolin ein besonderes Stresssubstrat im Zellstoffwechsel darstellt. Die Oxidation von Prolin zu P5c führt zu einer Einspeisung von Elektronen in die Elektronentransportkette, die dann zur ATP-Bildung herangezogen werden. Der energetische Status der Zelle wird dadurch verbessert. Der Prolinzyklus kann also einen Beitrag zur Energieversorgung der Zelle liefern, was in einem gesunden Stoffwechsel kaum eine Rolle spielt, wohl aber bei verschiedenen Erkrankungen.
Im Gehirn existiert ein spezifischer Carrier für Prolin, so dass Prolin möglicherweise ein wichtiges Regulatormolekül im Hirnstoffwechsel darstellt. Eine Funktion in einigen Gehirnregionen könnte darin bestehen, Glutamat, GABA und Aspartat bereitzustellen. Außerdem ist Prolin im Dünndarm eine wichtige Ausgangssubstanz für die Argininsynthese.
Serin
Serin ist eine nicht-essentielle Aminosäure; sie lässt sich leicht in Glycin und dieses wieder in Serin umwandeln. Serin ist die Ausgangssubstanz für die Bildung von Cholin, Acetylcholin und Phospholipiden. Dazu gehören Phosphatidylserin, Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Sphingolipide, Ceramide und Myelin.
Serin spielt eine bedeutende Rolle beim Methionin-/Homocysteinmetabolismus. Die Methylgruppe des Serins wird für die Bildung von 5-Methyl-THF aus THF benötigt. Somit ist die Remethylierung des Homocysteins von einer ausreichenden Verfügbarkeit des Serins abhängig. Außerdem ist Serin an der Cysteinbildung aus S-Adenosyl-Homocystein beteiligt. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch eine Serinsupplementierung der Homocysteinanstieg nach Methioninbelastung wesentlich geringer ausfällt. Eine Serinsupplementierung kann auch zur Verbesserung der Cholin-/Acetylcholinsynthese infrage kommen.
Serin ist in Glykosaminoglykanen z.B. Chondroitinsulfat, Dermatansulfat, Heparinsulfat etc. ein wichtiges Bindeglied zwischen dem Kohlenhydrat- und Proteinanteil des Moleküls. Serin ist auch erforderlich für die Bildung von Selenocystein, das wiederum für die Synthese von Selenoproteinen benötigt wird.
Es gibt Hinweise aus Studien, dass bei psychotischen Patienten das Serin-/Cysteinverhältnis aus dem Gleichgewicht ist: Serin ist im Verhältnis zu Cystein deutlich höher als bei gesunden Probanden.
Es wurde auch nachgewiesen, dass bei Einnahme von Serin die Serumkonzentrationen bei psychotischen Patienten sehr viel stärker ansteigen als bei gesunden Probanden. Bei Psychosen könnte also eine Störung des Serinstoffwechsels vorliegen. Deshalb sollte Serin bei solchen Patienten nicht supplementiert werden.
Man hat inzwischen erhebliche Mengen von D-Serin im Gehirn nachgewiesen. D-Serin wirkt als bedeutender Modulator der glutamatergen Neurotransmission. Serin wird in den Astrozyten aus L-Serin gebildet mittels des Enzmys Racemase. D-Serin erwies sich als starker Aktivator von NMDA-Rezeptoren und spielt auch bei der Entwicklung von Nervenzellen und in der Netzhaut eine bedeutende Rolle.
Taurin
Taurin ist ein Aminosäurenderivat, das aus Cystein gebildet wird. Ca. ein Drittel des Cysteins wird normalerweise im menschlichen Stoffwechsel zu Taurin umgewandelt. Taurin ist nicht an der Proteinsynthese beteiligt, sondern befindet sich in freier Form im Blut und in den Geweben. Nach Glutamin hat Taurin die höchste Konzentration im Pool freier Aminosäuren. Verschiedene Gewebe sind besonders taurinreich, z.B. das ZNS, die Retina, die Lymphozyten und die Thrombozyten. Für Frühgeborene und Kleinkinder ist Taurin essentiell. Im Rahmen einer Mikronährstofftherapie gibt es für Taurin viele verschiedene Indikationen.
Taurin bildet mit Gallensäuren Konjugate und verbessert damit die Ausscheidung von Gallensäuren, wodurch das Risiko für Gallensteine gesenkt wird. Es vermindert auch die Hepatotoxizität verschiedener Xenobiotika. Einige Funktionen von Taurin werden über Calcium vermittelt, z.B. die Modulation der Signalübertragung, die positiv inotrope und antiarrhythmische Wirkung am Herzmuskel, die Stabilisierung neuraler Membranen in Retina und ZNS und die Verminderung der Thrombozytenaggregation. Inzwischen wird Taurin sowohl als Neurotransmitter als auch als Neuromodulator eingestuft. Zu den Anwendungsgebieten einer Taurinsupplementierung gehören Augenerkrankungen, z.B. die Makuladegeneration und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Diabetiker haben im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen teilweise erniedrigte Taurinspiegel. Eine Supplementierung mit Taurin hat möglicherweise einen günstigen Effekt hinsichtlich einer Prävention diabetischer Spätschäden, einschließlich Retinopathien, Nephropathien, Neuropathien und Kardiomyopathien. Bei chronischen Nierenerkrankungen sind die Taurinspiegel meist auch deutlich reduziert. Taurin schützt die Membranen der Glomeruli und des Tubulusepithels. Hilfreich ist Taurin auch bei entzündlichen Lungenerkrankungen.
Es gibt ein Dipeptid aus Taurin und Glutamat, das sich Glutaurin nennt. Vermutlich ist dieses Dipeptid an der Nervenerregbarkeit beteiligt, möglicherweise auch an der Regulierung der Schilddrüse und der Nebenschilddrüse.
Threonin
Threonin ist eine essentielle Aminosäure, aus der Glycin und Serin gebildet werden können; Threonin kann auch O-glykosidische Verbindungen mit Kohlenhydraten erzeugen. Besonders threoninreiche Moleküle sind die Mucine, organische Schleimstoffe zum Schutz der Schleimhäute. Threoninreiche Verbindungen sind sehr Proteolyse-stabil, d.h. sie werden nur schwierig abgebaut.
Niedrige Threoninkonzentrationen im Blutserum/Plasma sind oftmals ein Hinweis auf Maldigestion und/oder Pankreasinsuffizienz. Die Schleimstoffe des Darm bestehen bis zu 30 Prozent aus Threonin. Alle Faktoren, die eine vermehrte Bildung von Schleimstoffen notwendig machen, z.B. Schleimverluste, bewirken deshalb auch einen erhöhten Threoninbedarf. Es findet kein signifikantes Threoninrecycling im Darm statt, sodass ein großer Teil des durch die Nahrung aufgenommenen Threonins vom Magen-Darm-Trakt beansprucht wird.
Threoninsupplemente können auch mit Erfolg zur Dämpfung der neuromuskulären Erregbarkeit und zur Stärkung des Immunsystems eingesetzt werden.
Tryptophan
Tryptophan ist eine essentielle Aminosäure und gleichzeitig die Aminosäure, die in Nahrungsmitteln am seltensten vorkommt. Sie ist die Ausgangssubstanz für die Bildung des Neurotransmitters Serotonin und des Epiphysehormons Melatonin. Serotonin ist ein wichtiger Neurotransmitter, der über verschiedene Rezeptorentypen ganz unterschiedliche biologische Wirkungen entfaltet. Serotonin ist z.B. an der Regulierung des Schlaf-Wach-Rhythmus, der Stimmungslage, der Schmerzempfindung, der Appetitkontrolle und des Endokrinums beteiligt. Durch eine Tryptophansupplementierung kann die Serotoninkonzentration im ZNS effektiv angehoben werden. Dabei ist es zweckmäßig, Tryptophan zusammen mit Kohlenhydraten einzunehmen. Tryptophan ist die einzige Aminosäure, deren Konzentration durch die Insulinwirkung nicht vermindert wird und die deshalb eine größere Chance hat, durch die Blut-Hirn-Schranke ins ZNS zu gelangen.
Aus Tryptophan kann auch Niacin gebildet werden, wobei man davon ausgeht, dass 60 mg Tryptophan benötigt werden, um 1 mg Niacin zu erzeugen.
Niedrige Tryptophankonzentrationen treten sehr häufig auf und sind meist mit psychischen Befindlichkeitsstörungen wie Depressionsneigung, Nervosität, Ängstlichkeit etc. assoziiert.
Bei einer Supplementierung der aromatischen Aminosäuren Tryptophan, Tyrosin und Phenylalanin bei chronischen Lebererkrankungen ist äußerste Vorsicht geboten, da es dadurch möglicherweise zur Bildung so genannter falscher Neurotransmitter oder zu Neurotransmitter-Imbalancen kommen kann.
Bei der Fructosemalabsorption entstehen Fructose-Tryptophan-Komplexe, wodurch dem Stoffwechsel Tryptophan entzogen wird und somit nicht mehr für die Resorption und zur anschließenden Serotoninsynthese zur Verfügung steht. Wegen der Tryptophan-Resorptionsstörung besteht dann oftmals auch ein Heißhunger nach Kohlenhydraten. Möglicherweise kommt es auch bei der Milchzuckerunverträglichkeit zu einer vermehrten Bildung von Laktose-Tryptophan-Komplexen im Darm.
Für den Tryptophanabbau spielen zwei Enzyme eine wichtige Rolle, nämlich die Tryptophan-2,3-Dioxygenase (TDO) und die Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO). Proentzündliche Zytokine führen häufig zu einer starken Aktivierung von IDO und dadurch zu einem beschleunigten Tryptophanabbau. Mit zunehmendem Lebensalter ist ein beschleunigter Tryptophanabbau zu beobachten, erklärbar wahrscheinlich aufgrund einer Aktivierung von IDO durch Zytokine. Chronischer Stress scheint den TDO-Abbauweg zu aktivieren; die Verminderung der Tryptophanverfügbarkeit könnte eine Erklärung für Depressionen nach anhaltendem Stress sein.
Update: 03.09.2015
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