Wir bereuen nie, zu wenig gegessen zu haben. -Thomas Jefferson
Der einzige Weg, um gesund zu bleiben, besteht darin, zu essen, was man nicht will, zu trinken, was man nicht mag, und zu tun, was man nicht möchte. -Mark Twain
In unserem Bestreben, die vielen Beiträge zum menschlichen Altern zu verstehen, betrachten wir in diesem Blog freie Radikale von Sauerstoff. Jede Zelle in unserem Körper braucht Sauerstoff, um zu überleben. Zur gleichen Zeit sind einige Formen von Sauerstoff toxisch für unsere Zellen und scheinen eine wesentliche Menge der zellulären Schädigung zu erzeugen, die wir mit dem Altern assoziieren. Wie unsere Zellen mit dem Sauerstoff umgehen, hängt davon ab, ob er als lebenserhaltende Energie oder als lebensbedrohlicher Schaden fungiert. Ein Großteil unserer Interaktion mit Sauerstoff erfolgt in winzigen Strukturen in unseren Zellen, den Mitochondrien. Mitochondrien wirken wie kleine Kraftwerke, indem sie Sauerstoff und Fette oder Zucker verbrennen, um die Energie zu produzieren, die unsere Zellen am Leben erhält. In diesem Stadium vereinigen Mitochondrien Sauerstoff mit zwei Wasserstoffatomen zu Wasser. Während dieser chemische Prozess im Allgemeinen gut kontrolliert wird, gehen manchmal Dinge schief. Ein unglücklicher gelegentlicher Nebeneffekt ist die Bildung von toxischen Sauerstoff- “Schadstoffen”, die als freie Radikale bezeichnet werden.
Ein freies Radikal ist ein Molekül, das ein Elektron von einem oder mehreren seiner Atome verloren hat. Elektronen sind in Paaren viel stabiler, so dass ein Sauerstoffatom mit nur einem Elektron (ein freies Radikal) schamlos ein Elektron aus einer nahegelegenen Quelle stehlen wird. Dies erzeugt ein weiteres instabiles Molekül (dasjenige, das durch das ursprüngliche freie Radikal angegriffen wird), das sich dann mit anderen Molekülen in einer chemischen Kettenreaktion, der Oxidation, begibt. Der durch den chemischen Oxidationsprozeß verursachte Abbau ist sichtbar im Rost eines Stahlrohres oder der braune Verfärbung auf einem Stück Apfel oder Avocado in der Luft. Unter bestimmten Umständen sind diese oxidativen Reaktionen für unsere Gesundheit vorteilhaft. Zum Beispiel setzen unsere weißen Blutkörperchen freie Radikale frei, um pathogene Bakterien abzutöten. Wenn freie Radikale jedoch nicht enthalten und kontrolliert sind, können sie weit verbreitete Schäden an Proteinen, Zellmembranen und unserer DNA verursachen.
Unsere Mitochondrien sind der Hauptort der Produktion freier Radikale und daher die Hauptursachen für oxidative Schäden. Wenn Mitochondrien stärker geschädigt werden, produzieren sie weniger Energie und erzeugen mehr freie Radikale, wodurch ein Teufelskreis entsteht. Schließlich wird der Schaden so groß, dass unsere Zellen zu Fehlfunktionen neigen, was viele der mit dem Altern verbundenen Veränderungen erklären könnte. Freie Radikale und der Schaden, den sie verursachen, sind mit Alter, Malignität, Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, Schizophrenie, bestimmten Muskelerkrankungen, Katarakten, Taubheit und Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht worden. Zusätzlich zu den natürlich von unseren eigenen Körper produziert, begegnen wir auch freie Radikale in unserer Umwelt von der Sonne, Herstellung von Schadstoffen, Zigarettenrauch und anderen Quellen.
Weil der Umgang mit Sauerstoff ein so gefährliches Unterfangen ist, haben unsere Körper ausgeklügelte chemische Prozesse entwickelt, um freie Radikale zu löschen. Dazu gehören Nährstoffe wie Beta-Carotin und die Vitamine C und E sowie zelluläre Enzyme wie Superoxiddismutase, Katalase und Glutathionperoxidase. Moderate Kalorienrestriktion kann auch die Produktion von freien Radikalen im Körper reduzieren. Die maximale Lebensdauer einer Vielzahl von Säugetieren wurde direkt mit ihrer relativen Produktion eines Antioxidans, bekannt als Superoxid-Dismutase (SOD), korreliert. SOD wandelt im Wesentlichen ein sauerstofffreies Radikal in normalen Sauerstoff und Wasser um. Beim Menschen können Mutationen in den Genen, die SOD produzieren, amyotrophe Lateralsklerose (auch bekannt als ALS- oder Lou-Gehrig-Krankheit) verursachen. Keine Verteidigung ist die ganze Zeit perfekt und einige Schäden durch freie Radikale treten unvermeidlich auf, was schließlich zu Zellalterung und Zelltod führt.
Wenn wir älter werden, werden einige der natürlichen antioxidativen Mechanismen des Körpers geschwächt. Übung kann helfen, einige dieser Verluste umzukehren, aber nicht alle Übungen sind gleich. Anstrengende körperliche Betätigung erhöht die Produktion von freien Radikalen, aber regelmäßige körperliche Aktivität schützt vor Schäden durch freie Radikale, indem sie die Abwehrkräfte verstärkt. Der wichtige Punkt, der daraus zu ziehen ist, ist, dass gelegentliche, intensive Übungen eines normalerweise sitzenden “Wochenendkriegers” die antioxidativen Abwehrkräfte überwältigen können. Dieser Umstand führt zu erhöhten Schäden durch freie Radikale und kann mehr schaden als nützen. Der Schlüssel ist, systematisch ein Übungsprogramm aufzubauen und es ist noch wichtiger, jeden Tag Sport zu treiben, um die positiven Auswirkungen zu erhalten. Das Nettoergebnis kann eine Verringerung der Schäden durch freie Radikale in Kombination mit verbesserten Wachstums- und Reparaturmechanismen sein.
Die Evolution zu unserem Vorteil nutzen
Vor etwa zweieinhalb Millionen Jahren standen unsere Vorfahren vor der gewaltigen Aufgabe, genug Nahrung zu finden, um Leben und Familie täglich zu versorgen. Die hauptsächlichen täglichen Aktivitäten waren das Sammeln, Jagen und Spazieren über weite Strecken, um neue Essensorte zu finden. Die Jagd bestand darin, 40 bis 100 Yards mit Höchstgeschwindigkeit zu sprinten, um Beute zu fangen und zu töten, vielleicht durch Werfen eines Felsens oder eines gespitzten Stocks. Dann müssten sie das Tier zurück ins Lager tragen. Diese beiden Arten von körperlicher Aktivität – kurze, intensive Bursts und längere Ausdaueraktivitäten – stellen sehr unterschiedliche Anforderungen an den Körper. Infolgedessen entwickelte sich der Mensch je nach Situation unterschiedlich stark.
Die wichtige Lektion für uns ist, dass verschiedene Arten von Bewegung verschiedene chemische Prozesse im Körper anregen. Wenn wir Aktivitäten ausführen, die dem Sammeln von Nahrung oder dem Gehen auf langen Strecken ähneln, verwendet der Körper Fett als Brennstoff. Sprint- und Rapid-Response-Aktivitäten verwenden dagegen Glukose. Dies liegt daran, dass der Skelettmuskel normalerweise Fett verbrennt, weil Fett dichter ist und effizienter metabolisiert werden kann, aber aufgrund physikalischer Einschränkungen gibt es eine Grenze für die Geschwindigkeit, mit der wir Fett verbrennen können. Wie wir alle wissen, wird Fett nicht im Muskel gespeichert, sondern in Fettzellen, die hauptsächlich in der Taille, dem Gesäß und den Oberschenkeln liegen. In Phasen mit geringem Stoffwechselbedarf muss das Fett über große Transportermoleküle, sogenannte Triglyceride, durch den Blutkreislauf zum Muskel transportiert werden. Strukturell ähneln diese Verbindungen einem Drachen mit drei langen Fettsäureschwänzen und dienen dazu, Fette im Blut löslich zu machen. Wie massive 18-Wheelers auf einer engen Bergstraße können sich nur wenige Triglyceride gleichzeitig durch die Muskelkapillaren schlängeln, um den Treibstoff abzugeben. Neue Kapillaren können mit regelmäßiger Bewegung hinzugefügt werden, aber es gibt immer noch eine Grenze für den Fettstoffwechsel, der auftreten kann.
Wenn die metabolischen Anforderungen größer sind, als durch Fett geliefert werden können (z. B. wenn eine Person ein verletztes Tier verfolgt oder mit hoher Intensität trainiert), beginnen die Mitochondrien, sowohl Glukose als auch Fett zu verwerten. Unsere Körper bereiten sich auf diese schnelle Energieantwort vor, indem sie Glukose in den Muskelzellen in Form von Glykogen speichern; Während einer intensiven Aktivität bauen Muskelzellen ihre Glykogenspeicher ab, um Milchsäure zu produzieren.
Zusammengefasst sind Bewegung und gute Ernährung die zwei wichtigsten Werkzeuge, die wir haben, um die mit dem Altern verbundenen Schäden durch freie Radikale zu verhindern. Übung kann tatsächlich einige dieser Verluste rückgängig machen, indem sie das antioxidative Verteidigungssystem des Körpers erhöht. Auf diese Weise erhöht die Übung die Effizienz der Sauerstoffnutzung und reduziert die Anzahl der produzierten freien Sauerstoffradikale. Darüber hinaus enthalten einige Lebensmittel wie Obst, Gemüse, grüner Tee und dunkle Schokolade einen hohen Gehalt an Antioxidantien, um den Prozess zu unterstützen. Beim Menschen bleibt unklar, ob die Bemühungen, freie Radikale zu bekämpfen, wie eine Ernährung, die reich an Antioxidantien ist, oder antioxidative Präparate einnehmen, tatsächlich die Krankheit reduzieren und das Leben verlängern können.
