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Antioxidatives Schutzsystem

Die Moleküle des antioxidativen Schutzsystems

Zellen verfügen über eine ganze Reihe von Molekülen, die antioxidative Eigenschaften haben und Radikale oder ROS abfangen können. Dazu zählen vor allem Vitamine wie das Vitamin E oder Vitamin C und das kleine Peptid Glutathion, aber auch mit Einschränkungen das Chinon-Derivat Ubichinon (Coenzym Q10), Carotinoide und Übergangsmetalle, die als Spurenelemente über die Nahrung aufgenommen werden.

Wirkungsweise

Als möglicher Redoxpartner für die Übertragung von Elektronen können diese Moleküle neben dem Schutz vor oxidativem Stress aber auch noch andere Funktionen übernehmen, wie am Beispiel von Vitamin C gezeigt wird. Anders als Enzyme, die eine Reaktion zwar beschleunigen, aber nicht selbst verbraucht werden, müssen diese Antioxidanzien die abgegebenen Elektronen bzw. Wasserstoff-Atome zurückerhalten, um regeneriert wieder am Kreislauf teilnehmen zu können.

Die Interaktionen der antioxidativen Moleküle können mit einer Zahnrad-Maschinerie verglichen werden, bei dem die einzelnen Komponenten ineinander greifen. Carotinoide können Singulett-Sauerstoffe entgiften, Ubichinone sind im Inneren einer Membran aktiv und interagieren mit Vitamin E (Tocopherol). Vitamin E, als wichtigstes Antioxidans für Lipide und äußere Membranbereiche, wird durch die Reaktion mit einem Radikal selbst zum Tocopherol-Radikal. Vitamin C kann das Vitamin E jedoch durch die Übernahme des Radikalcharakters regenerieren. Durch eine Reaktion mit Glutathion wird seinerseits das Vitamin C regeneriert. Das oxidierte Glutathion wird als Glutathion-disulfid mit Wasserstoffen aus dem Pentose-phosphat-Weg recycelt. So entsteht eine Redoxkette, in der ein Radikal sukzessive von einer Membran in das Zellplasma weitergereicht und letztendlich mit Wasserstoff "verbrannt" wird.

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Abb.1
Vereinfachtes mechanisches Modell des antioxidativen Schutzsystems
© Wiley-VCH

Die Animation zeigt einen vereinfachten idealisierten Transport eines Radikals von seiner Entstehung im lipophilen Millieu einer Zellmembran bis zur "Entsorgung" mittels NADP/NADPH + H+ in einem hydrophilen Bereich der Zelle. Um die Auswirkung eines mangelhaften Versorgungsstatus zu veranschaulischen wird symbolisch ein Vitamin C-Mangel dargestellt. Ein Abbruch der Reaktionsfolge kann aber auch durch einen Mangel an Vitamin E erreicht werden.

Ebenso wie die komplexen Wechselwirkungen vieler antioxidativer Stoffe in der Ernährung oft noch nicht bekannt sind, bestehen über die bestmögliche Ernährung zum Erhalt eines effizienten antioxidativen Schutzsystems unterschiedliche Meinungen. Der sich selbst recycelnde Aufbau des System legt jedenfalls nahe, dass in einer Redoxkette alle Kettenglieder vorhanden sein müssen, um einen effizienten Radikaltransfer zu gewährleisten.

Die Zufuhr eines einzelnen Antioxidans allein macht noch kein effizientes antioxidatives Schutzsystem aus.

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