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Mitochondrien
Wissenschaft
10.12.2020

Unsere Zellen als Kraftwerke: Mitochondrien liefern die Energie fürs nächste Jahr

Ausgebrannt am Ende eines anstrengenden Jahres und keinen Plan, woher Ihr die Energie für 2021 nehmen sollt? Wie wäre es mit den Zellen? Denn praktischerweise haben wir unendlich viele kleine Zellkraftwerke – die sogenannten Mitochondrien – in unserem Körper, die für uns Energie erzeugen. Und die können wir mit Kälte anfeuern.

Wir haben 30 Billionen Zellen in unserem Körper, aber habt Ihr Euch schon einmal gefragt, wie diese angetrieben werden? Nun, wir verraten es Euch heute. Unsere Zellen haben ihre eigenen kleinen Zellkraftwerke, die sogenannten Mitochondrien. Das sind kleine Zellorganellen oder, wenn Ihr so wollt, Organe unserer Zellen, die die Energie für alle Aktivitäten liefern. Je aktiver die Aufgabe einer Zelle ist, desto mehr Mitochondrien hat sie. Denn: Die Mitochondrien sammeln sich intelligenterweise dort, wo sie gebraucht werden. So haben hochstoffwechselaktive Leberzellen beispielsweise bis zu 2000 kleine Zellkraftwerke und bei Herzmuskelzellen besteht sogar ein Drittel ihres gesamten Zellvolumens aus den Mitochondrien.

Energie aus unseren kleinen Zellkraftwerken

Obwohl sie nur rund ein Mikrometer groß sind – man kann sie übrigens unter einem guten Lichtmikroskop bereits erkennen –, findet in den kleinen bohnenförmigen Kraftwerken ganz schön viel Platz. Von einer Doppelwand umhüllt, befindet sich in ihrem Inneren die sogenannte Matrix, die auch als „Mutterboden“ bezeichnet wird. Sie enthält die mitochondriale DNA.

Während die äußere Hülle, oder Membran, das Mitochondrium schützt und den Stoffaustausch nach außen hin regelt, sitzen aufgereiht auf der inneren Membran Unmengen von Miniaturkraftwerken. Außerdem tummeln sich hier spezielle Transportproteine, die die Zufuhr der Brennstoffe steuern. Diese Brennstoffe sind Spaltprodukte unserer Nahrung, die von den Transportproteinen ins Innere des Mitochondriums geschleust werden. Unsere Mitochondrien verbrennen sie dort, um Energie zu erzeugen.

Damit all dies auf engstem Raum Platz findet, ist die innere Membran unserer Energieerzeuger in Falten gelegt. Sie sieht damit quasi aus wie das Blatt des Split-Blatt-Philodendrons oder wie ein Kamm. Von diesem Bild leitet sich auch ihr Name ab: Cristae – was vom lateinischen Wort „crista“ stammt und eben Kamm bedeutet.

Die Mitochondrien sind also bioenergetische Fabriken und produzieren unseren Energieträger: das Adenosintriphosphat, oder kurz ATP – das haben wir übrigens mit allen Lebewesen gemein. Sehr vereinfacht gesagt, kommt es hier zu einer Art Knallgasreaktion, bei der viel Energie freigesetzt und in den ATPs gespeichert wird.

Die körpereigene Energie-Produktion wissenschaftlich erklärt

Das funktioniert so: Negativ geladene Elektronen – Spaltprodukte unserer Nahrung – werden in den Mitochondrien über eine Kaskade von vier verschiedenen Enzymkomplexen, die auf der inneren Membran sitzen, zu einem Sauerstoff-Molekül weitergereicht. Dabei wird jeweils ein wenig Energie freigesetzt, die von den ATPs aufgenommen wird. Zum Sauerstoff (O2) und den negativ geladenen Elektronen (e) kommen anschließend positiv geladene Protonen in Form von Wasserstoff (H+) hinzu. Das löst eine kleine Knallgasexplosion aus – gut dosiert, versteht sich, damit es nicht zum Super-GAU kommt. Die Teilchen reagieren miteinander, verbinden sich zu Wasser (H2O) und setzen dabei weitere Energie frei. Wer ganz genau wissen möchte, wie dies chemisch vor sich geht, hier die Gleichung: O2 + 4 e+ 4 H+ à 2 H2O.

Weil bei diesem Prozess Sauerstoff verbraucht wird, haben WissenschaftlerInnen den Vorgang „Atmungskette“ getauft. Die ATPs speichern anschließend rund 40% der freigesetzten Energie der Atmungskette in einer chemischen Verbindung. Die restlichen 60% gehen als Wärme verloren. Wird diese Verbindung zu einem späteren Zeitpunkt geknackt, wird die gespeicherte Energie wieder freigesetzt. Ganz ähnlich wie bei den bekannten Knicklichtern, die bei Feiern wie Silvester gerne verteilt werden. Knickt man diese, reagieren die Stoffe im Inneren miteinander und sie beginnen zu leuchten – die Energie wird also freigesetzt.

Ein ziemlich ausgefuchster Trick, den sich die Natur hier ausgedacht hat, um unsere Zellen mit Energie zu versorgen. Ganz ohne Unterstützung kommt er aber nicht aus. Um korrekt zu funktionieren, brauchen unsere Mitochondrien Elektronen und Protonen, die sie wie bereits erwähnt aus Spaltprodukten unserer Nahrung beziehen. Und dafür – Ihr ahnt es bereits – sollten wir uns gesund ernähren.

Zellschäden durch freie Radikale

Außerdem entstehen als Zusatzprodukte dieses Energiegewinnungsprozesses die bereits bekannten – und leider in Mengen schädlichen – freien Radikale. Denn wird der Sauerstoff irrtümlicherweise mit nur einem statt zwei Elektronen angereichert, nennt man ihn „freies Radikal“. Wie hier berichtet, übernehmen die freien Radikale zwar eine wichtige Funktion im Körper, sollten aber in Balance gehalten werden, um keine Schäden zu verursachen. Wer das Gedächtnis noch mal auffrischen möchte, kann im Artikel Genaueres dazu nachlesen.

Wie können wir unsere Mitochondrien sonst noch bei ihrer harten Aufgabe unterstützen und so die Energieversorgung sicherstellen? Nun, ganz einfach: Indem wir auf unsere Zellen schauen, denn die Mitochondrien sind Teil unserer Zellen. Das bedeutet, wir sollten neben der bereits angesprochenen gesunden Ernährung, auf ausreichend Bewegung und Stressreduktion achten.

Tipps für gesunde Zellen

Passend zur Jahreszeit haben wir außerdem noch einen speziellen Tipp für Euch: Mit Kältetraining könnt Ihr Eure Energieproduktion ankurbeln! Denn Kälte stimuliert den Hauptschalter unseres Energiestoffwechsels, PGC-1-alpha, der nicht nur unsere Mitochondrien aktiviert, sondern auch eine vermehrte Bildung von Mitochondrien anregen kann.

Was müsst Ihr dafür tun? Am besten mehrfach wöchentlich barfuß eine kurze Runde im Schnee drehen – oder für tiefer gelegene Wohnorte auf der kalten Wiese im Garten. Alternativ könnt Ihr es auch mit einer kalten Dusche versuchen. Die kostet zwar einiges an Überwindung, aktiviert aber unsere kleinsten Energiekraftwerke ebenso und macht nebenbei noch wach und regt den Kreislauf an. Kalt ist hierbei das richtige Stichwort, denn eiskalt muss sie dafür nicht sein. Tatsächlich hilft schon eine regelmäßige kühle Dusche, um die Mitochondrien anzuregen und uns mit wertvoller Energie zu versorgen.

Wie bei der Knallgasexplosion der Mitochondrien kommt es auch hier auf die Dosierung an: Erst einmal langsam herantasten, um die Immunzellen nicht komplett zu überfordern. Da reichen ein paar Sekunden kaltes Abduschen am Ende oder ein kurzer Gang im Garten.

Wer mehr zur Heilkraft der Kälte wissen will, dem empfehlen wir übrigens das 2020 erschienene Buch von Dr. Josephine Worseck „Die Heilkraft der Kälte – Mit Kälte das Immunsystem stärken, Stress reduzieren und leistungsfähiger werden“. Wer mehr zur Funktion unserer Zellen und den Mitochondrien als Energieerzeuger lernen will, kann sich das Buch von Nina Ruge und Dr. Dr. med. Dominik Duscher „Altern wird heilbar-Jung bleiben mit der Kraft der drei Zellkompetenzen“, ebenfalls 2020 erschienen, besorgen.

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