Mitochondrien – Zelltraining für mehr Energie

Mitochondrien mehr Energie - Frau steht vor Bergkulisse unter perfektem Himmel

Wichtiger Hinweis: Dieser Artikel wurde durch einen von PRIMAL STATE lizenzierten Autor verfasst und durch den wissenschaftlichen Beirat auf seinen Wahrheitsgehalt überprüft und bestätigt.

Übersicht

Lesedauer: etwa 7 Minuten  /  Niveau: Einsteiger

In diesem Artikel wirst Du lernen was Mitochondrien sind, wofür wir sie benötigen und Du erfährst warum es sich lohnt die Mitochondrien zu optimieren. Zusätzlich lernst Du den Mechanismus der mitochondrialen Biogenese kennen und kriegst direkt praxiserprobte Biohacks an die Hand, wie Du die Funktion und die Menge der Mitochondrien verbessern kannst.

Wenn Du Deine Leistungsfähigkeit, sei es körperlich oder geistig, erhöhen möchtest, stößt Du früher oder später auf die Bedeutung der Mitochondrien in Deinem Körper. So bin auch ich – verhältnismäßig spät – auf die ungeheure Bedeutung gestoßen und habe seitdem viel ausprobiert.

Einiges hat geklappt, anderes wiederum ging in die Hose. Um Dir den Einstieg in dieses spannende Thema so einfach wie möglich zu machen, zeige ich Dir wissenschaftlich fundierte Methoden, um die Aktivität der Mitochondrien zu erhöhen und die Anzahl dieser zu erhöhen.

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien – die Kraftwerke der Zellen – sind kleine Zellorganellen, die unter anderem für die Produktion von ATP (Adenosintriphosphat) verantwortlich sind. ATP ist der Energieträger, den all unsere Zellen benötigen, um richtig zu funktionieren.

Pro Zelle hast Du nicht nur ein Mitochondrium, sondern tausende, von denen jedes einzelne individuell vom Energiebedarf der Zelle abhängig ist. Wie der Körper, der sich im ständigen Ab- und Aufbau befindet (Katabol und Anabol), befinden sich auch Mitochondrien in einem fortwährenden Prozess, in dem sie sich vermehren, verbrauchen, wachsen oder abbauen.

Je größer der Energiebedarf einer Zelle, desto mehr Mitochondrien werden gebildet und umgekehrt.

Warum sollten wir unsere Mitochondrien optimieren?

Das ATP wird von den Mitochondrien aus den bekannten Makronährstoffen “Kohlenhydrate” und “Fette” gebildet, wobei die Verbrennung von Glukose (Kohlenhydrate) für Mitochondrien als energetisch “einfacher” gilt. Allerdings entstehen bei der “Glukoseoxidation”, also der Verbrennung von Glukose, mehr freie Radikale als bei der Fettverbrennung.

Deswegen wird der Alterungsprozess der Mitochondrien durch diese Art der Energiegewinnung beschleunigt. Veraltete Mitochondrien verlieren nach und nach die Fähigkeit effektiv Fettsäuren zu verbrennen und sind so immer mehr auf Glukose zur Energiegewinnung angewiesen.

Hierbei kann es zu einem Teufelskreis kommen, da der Selbstzerstörungsprozess durch glukosebedingt entstehenden freien Radikalen immer schneller voran getrieben wird. Die daraus resultierenden Folgen sind unter anderem starke Abhängigkeit von Zucker und Kohlenhydraten sowie wachsende Fettablagerungen.

Im steigenden Alter wird die Fähigkeit des Körpers zur effektiven Energiegewinnung beeinträchtigt – ob dies nun Ursache oder Merkmal für den Alterungsprozess ist, konnte noch nicht abschließend geklärt werden.

Einige neurodegenerative Erkrankungen, Diabetes mellitus, Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Adipositas sind Erkrankungen, an denen eine mitochondriale Schädigung wesentlich beteiligt sein kann.

Man geht davon aus, dass Umwelteinflüsse und Erkrankungen selbst die Funktion von Mitochondrien abschwächen oder ganz zerstören können und sich dadurch die Energieversorgung der Zellen und Organe verschlechtert. Dieses Phänomen hat den Namen “Mitochondriopathie”.

Wie vermehren wir Mitochondrien?

Erhöht sich der Energiebedarf oder sinkt die Energiezufuhr in den Zellen, wird ein spezielles Protein aktiv, das die Zelle schützt und die Energieproduktion erhöht (zusätzlich kann die Vermehrung der Mitochondrien “angeordnet” werden).

Anders ausgedrückt: eine Zelle reagiert flexibel auf äußere Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel Nahrungsknappheit, denn es muss immer eine gewisse minimale ATP-Produktion garantiert werden, um das Überleben des Organismus zu gewährleisten.

Der Name dieses speziellen Proteins ist AMPk. Es dient als Sensor für den aktuellen Energiestatus der Zelle. Zusammen mit Sirt1 aktiviert AMPk das sogenante PGC1-alpha. Ein Protein, das für die Vermehrung der Mitochondrien verantwortlich ist und Gene aktiviert, die für den Fettstoffwechsel zuständig sind.

Grundvoraussetzung für gesunde Mitochondrien und ATP Bildung

Für die Produktion von ATP – also Energie – sind Enzyme, Kalzium, Magnesium* und Phosphor wichtig.

Die Enzyme enthalten Eisen und können nur dann gebildet werden, wenn eine ausreichend große Menge davon im Körper vorhanden ist. Im Zweifelsfall kannst Du Deine Eisenwerte beim Arzt checken lassen.

Kalzium und Phosphor werden in der Regel genügend durch die Ernährung aufgenommen. Ist allerdings der Vitamin D Wert zu niedrig, kann es zu einer Störung der Aufnahme von Kalzium und Phosphor im Darm kommen. Dies kann zu einer möglichen Unterversorgung führen.

Magnesium* ist ein weiterer wichtiger Bestandteil im Energiestoffwechsel. Führe aus diesem Grund immer genügend Magnesium zu. Eine Magnesiumverbindung, die vom Körper gut aufgenommen und sehr preiswert erworben werden kann, ist Magnesiumcitrat oder besser noch eine Kombination aus Magnesiumcitrat und -Bisglycinat.

*(EG) Nr. 1924/2006: Magnesium unterstützt einen normalen Energiestoffwechsel.

 

Welche Biohacks gibt es für mehr Mitochondrien?

Wie können wir diese Erkenntnis nun mithilfe von Biohacking nutzen und praktisch umsetzen?

Kältetraining

Eines meiner Lieblingsthemen ist, den Körper frieren zu lassen – sei es durch kalt duschen oder Eisbäder. Der Gedanke, durch das Kältetraining die richtigen Reize zu setzen und den Körper auf Zellebene zu trainieren, begeistert mich.

Die vielen hormonellen und gesundheitlichen Vorteile sind sehr überzeugend. Man hat darüber hinaus festgestellt, dass durch das Kältetraining PGC-1 induziert werden kann, welches über mehrere Wege die mitochondriale Biogenese und Atmung in den Muskelzellen stimuliert.

Darüber hinaus spielt bei regelmäßiger Kälteexposition die chemische, beziehungsweise kalte, Thermogenese eine größere Rolle. Dabei handelt es sich um die Fettoxidation im braunen Fettgewebe. Dieses Fettgewebe ist besonders bei Babys ausgeprägt und bildet sich im Erwachsenenalter immer weiter zurück.

Der Clou: Dieses Fettgewebe besitzt, im Gegensatz zum weißen Fettgewebe (Bauch, Po etc.), eine Vielzahl an Mitochondrien, die direkt das Fett oxidieren und dadurch Wärme erzeugen. Trotz Rückbildung hat man in vielen Studien herausfinden können, dass dieses braune Fettgewebe wieder aktiviert werden kann und somit für die Wärmeerzeugung im Körper eine große Rolle spielt.

Höhentraining

Das Höhentraining ist eine, gerade bei Sportmannschaften und Leistungssportlern, weitgehend bekannte Trainingsform, die sich durch eine “sauerstoffarme Trainingsumgebung” auszeichnet. Die geringe Sauerstoffsättigung sorgt dafür, dass unter anderem Veränderungen des Herz-Kreislaufsystems, Atmungssystems und des Blutsystems stattfinden.

In bergigen Regionen haben heimische Tibeter beispielsweise zehnmal so viel Stickstoffmonoxid (NO) im Blut wie Menschen, die knapp über dem Meeresspiegel leben. Diese hohe Stickstoffmonoxidanreicherung  führt zu einer Verdopplung des Blutflusses im Vergleich zu deutschen Verhältnissen und zu einer optimierten Versorgung mit Sauerstoff.

Doch kommen wir zurück zu den Mitochondrien – Tatsächlich finden wir auch beim Höhentraining interessante Anpassungsmechanismen dieser kleinen Energiespender: bereits nach Minuten und wenigen Stunden zeigen sie Veränderungen, die weit vor denen der Blutneubildung liegen.

Sie passen sich den Umwelteinflüssen an, um so den Körper in einem physiologisch vorteilhaften Bereich zu halten. Man konnte unter anderem feststellen, dass Höhentraining die mitochondriale Fähigkeit der Fettsäure-Oxidation steigert, also der Fettverbrennung.

Wird im Höhentraining – auch Hypoxietraining – ein optimaler Belastungsbereich eingehalten, verläuft der Anpassungsprozess der Mitochondrien so, dass eine Leistungssteigerung entsteht.

Wenn allerdings der Umfang und die Intensität dieser Belastung in einem nicht physiologischen Bereich abläuft, bleiben die erwarteten Effekte aus. Um dieser Schwierigkeit etwas zu umgehen und dennoch in höheren Intensitäten trainieren zu können, hat man sich zur Optimierung der “Zell-Kraftwerke” ein ganz besonderes Trainingsprogramm ausgedacht, das den wunderschönen Namen “Intermittierendes Hypoxytraining” trägt.

Das Wort “intermittierend” werden regelmäßige Leser sicherlich bereits vom “Intermittierenden Fasten” kennen. Anstelle eines Dauerreizes werden die Belastungsreize intensiver gesetzt, aber durch Pausen unterbrochen.

Der Vorteil an dieser Methode ist, dass ein starker Trainingsreiz gesetzt wird, der eine Kaskade von den genannten vorteilhaften Anpassungsmaßnahmen auslöst.

Ausdauertraining

Ausdauertraining fördert die Bildung neuer Mitochondrien in den Muskelfasern. Wenn wir uns an die Mechanismen der Neubildung von Mitochondrien erinnern, ist  folgender Schluss nur logisch: Erhöht sich der Energiebedarf der Zelle, müssen mehr Mitochondrien gebildet werden, um die “oxidative Kapazität” zu erhöhen und genügend Energie bereitstellen zu können.

Aber Achtung: Die Einnahme von Antioxidantien nach körperlichem Training kann die mitochondriale Biogenese reduzieren.

Interessant ist auch, dass körperliches Training nicht nur die mitochondriale Biogenese in den Muskelzellen voran treibt, sondern auch im Gehirn viele neue Mitochondrien gebildet werden.

Der Grund liegt womöglich in der hohen Energieaufwendung des Gehirns für die motorische Steuerung.

Ketogene Ernährung

Eine ketogene Ernährung oder Ketose ist eine Ernährungsform, in der die Kohlenhydrate so stark reduziert werden, dass der Körper auf Fett als Energiequelle zurückgreifen muss. Wenn Du mehr darüber erfahren möchtest, lies Dir diesen Artikel durch.

Man hat in einer interessanten Studie, die den Energie-Stoffwechsel während einer ketogenen Diät untersucht hat, festgestellt, dass nach drei-wöchiger konstant ketogener Ernährung die mitochondriale Dichte im Hippocampus um sage und schreibe 46% gestiegen ist.

Im Lichte dieser Erkenntnis untersuchten und bewiesen die Wissenschaftler, dass die Produktion sogenannter “Energie Metaboliten” (ein Zwischenprodukt im Stoffwechsel, das auf einen Energieumsatz hinweist) erhöht war.

Kalorienrestriktion

Wie Du bereits weißt baut sich der Körper neue Mitochondrien, wenn er nicht genügend Energie herstellen kann, beziehungsweise der Energiebedarf steigt. Durch Kalorienrestriktion können wir diesen Energiemangel wunderbar künstlich herstellen.

In einer großen Beobachtungsstudie wurden die Einwohner in Okinawa untersucht, weil man herausfinden wollte, warum die Menschen dort so lange leben. Denn das Besondere an dieser Region ist, dass dort vier- bis fünfmal so viele Hundertjährige leben wie in anderen Industriestaaten.

Während dieser Beobachtungsstudie hat man herausgefunden, dass die Anwohner rund 20% weniger Kalorien zu sich nahmen als im restlichen Japan.

Man fand bei diesen Menschen häufiger Langlebigkeitsgene wie beispielsweise Sirt1, das durch diese Kalorienrestriktion aktiviert worden sein könnte und unter anderem an der mitochondrialen Biogenese beteiligt ist.

Allerdings hat diese Art der Ernährung auch unangenehme Nebenwirkungen.

Bei einer stark kalorienreduzierten Diät nimmt die Knochenmasse ab, die Muskelkraft lässt nach und es stellt sich eine signifikante Reduktion der Geschlechtshormone und der Schilddrüsenhormone ein.

Intermittierendes Fasten

Weil ich Kalorienrestriktion nicht sehr sexy finde (Und das nicht nur wegen der Verminderung an Muskelmasse 😉 ), ist intermittierendes Fasten für mich die richtige Wahl. Hier vereine ich die vielen Vorteile einer Kalorienrestriktion ohne die Schattenseiten in Kauf nehmen zu müssen.

Welche Vorteile das sind? Es verbessert unter anderem die Fähigkeit der Mitochondrien zur Fettsäure-Oxidation, es vermindert oxidativen Stress, fördert die Insulinsensitivität und verlangsamt dadurch die Zellalterung.

Dazu sage ich “Ja, will ich haben!”. Was Du dafür tun musst? Das erfährst Du im Artikel “Intermittierendes Fasten – Gesünder und länger leben “.

Irgendwelche Supplements? Natürlich!

Und weil Biohacker oft nach dem Prinzip “wenig Aufwand und großer Nutzen” handeln, habe ich eine Liste potenter Wirkstoffe zur Erhöhung der mitochondrialen Dichte und Effizienz für Dich zusammengetragen:

Alpha-Liponsäure – Unter anderem Bestandteil im Nootropika “Solidmind – Focus”, Alpha Liponsäure fördert die mitochondriale Funktion, vermindert oxidative Schäden und erhöht die metabolische Rate.

PQQ – PQQ ist noch nicht lange bekannt und wurde erst 2003 “als erstes Vitamin seit 55 Jahren” entdeckt. Es erhöht unter anderem das Wachstum und die Energieproduktion der Mitochondrien.

Coenzym Q10 (Ubiquinol) – CoQ10 ist wesentlich am Energiestoffwechsel beteiligt und wird vom Körper selbst hergestellt. Mit dem steigenden Alter nimmt die CoQ10 Konzentration allerdings immer weiter ab. Bei einer Nahrungsergänzung ist zu beachten: Ubiquinol (Eine Form von CoQ10) weist eine wesentlich höhere Bioverfügbarkeit als das herkömmliche Ubiquinone auf, welches in billigen CoQ10 Präparaten zu finden ist.

Resveratrol – Resveratrol war einige Zeit das Aushängeschild der Weinindustrie und Grund für die Behauptung, dass ein Glas Wein am Tag gesund sei. Tatsächlich konnten bei Resveratrol ähnliche lebensverlängernde Effekte und positive Reaktionen auf die Mitochondrien wie bei einer kalorienreduzierten Ernährung beobachtet werden – selbst bei einer hoch-kalorischen Ernährungsweise. (Aus diesem Grund ist Rotwein noch lange nicht gesund, denn die negativen Eigenschaften von Alkohol überschatten die Vorteile des Resveratrol 😉 )

Kreatin – Was haben Silicon Valley Programmierer und Bodybuilder gemeinsam? Viele von ihnen benutzen Kreatin, die einen zur Erhöhung ihrer Mentalleistung, die anderen zur Verbesserung ihrer Kraft. Es spielt eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel und ist unter Kraftsportlern extrem beliebt. Umfassende Information zu Kreatin stellt die Uni Köln zur Verfügung “Der geheime Kraftstoff der Muskelzellen KREATIN von Gilles Klein

Zusammengefasst: Alles über Mitochondrien

  • Mitochondrien sind die Kraftwerke unserer Zellen.
  • Sie stellen aus Fett und Kohlenhydraten ATP her.
  • Die Mitochondrien sollten gepflegt werden, weil eine Einschränkung einen Leistungsabfall und diverse Krankheiten zur Folge haben.
  • Mitochondrien vermehren sich, um immer genug Energie zur Verfügung stellen zu können.
  • Grundvoraussetzung für gesunde Mitochondrien müssen gegeben sein. (Enzyme, Kalzium, Magnesium, Phosphor)
  • Es gibt viele Biohacks zur Optimierung der Mitochondrien. (Kälteexposition, Höhentraining, Ausdauertraining, ketogene Diät, Kalorienrestriktion, Intermittierendes Fasten, Supplemente)

Abschließend

Du hast jetzt viele Werkzeuge an der Hand, mit deren Hilfe Du Deine mitochondriale Dichte und Effektivität steigern und dadurch Deine Gesundheit und Leistungsfähigkeit auf ein neues Level heben kannst.

Wie wendest Du nun all diese Werkzeuge und Informationen an? Ich habe zu den meisten Biohacks einen Artikel hinterlegt, der ein Protokoll oder eine Anleitung dazu enthält, wie Du die Techniken am besten in Deinen Alltag integrierst.

Die Kombination aus mehreren Biohacks kann eine wahre Wunderwaffe sein, da sich die einzelnen Effekte gegenseitig potenzieren. Ich persönlich nutze “Intermittierendes Fasten” und “Kalte Thermogenese” regelmäßig (täglich), um meine Mitochondrien auf Hochtouren zu bringen. Probier einfach aus was für Dich am besten funktioniert.

In diesem Sinne: Viel Erfolg beim Training auf “Zellebene”.

Einzelnachweise

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    Viele Grüße, Janis

    Gründer & Geschäftsführer
    von Primal State