Читать книгу Die Mito-Medizin - Lee Know - Страница 13

Jedes Kind weiß, dass wir atmen und essen müssen, um zu überleben. Aber warum eigentlich? Warum (beziehungsweise wie) gewinnen wir lebensspendende Energie, wenn wir den Körper mit Sauerstoff und Nahrung versorgen? Die Zellatmung ist die wichtigste Aufgabe der Mitochondrien. Die Enzyme des Citratzyklus und der Elektronentransportkette nehmen Moleküle auf, die bei der Verdauung unserer Nahrung entstehen, und kombinieren sie mit Sauerstoff (O₂). Dabei wird Energie frei. Dieser Kombinationsprozess kann in der Zelle nur in den Mitochondrien ablaufen. Nur so erhält die Zelle ihre Energie.

Den meisten Menschen würde diese Erklärung ausreichen. Um zu begreifen, wie wichtig dieser Vorgang für Gesundheit und Krankheit ist – der Grund, weshalb Sie dieses Buch lesen –, müssen wir an dieser Stelle jedoch weiter in die Tiefe gehen.

Beginnen wir mit den Ausgangsstadien des Glukosestoffwechsels, der Glykolyse, die im Zytosol abläuft. Hier wird die Glukose (also der Zucker) über eine bestimmte Abfolge chemischer Reaktionen in das Molekül Pyruvat umgewandelt. Das Pyruvat wird anschließend in die Matrix der Mitochondrien transportiert, wo es über eine weitere Reaktionskette zu Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) wird. Danach beginnt die eigentliche Magie, denn Acetyl-CoA ist das Ausgangsprodukt für den Zitronensäurezyklus, in dem die abschließende Energiegewinnung aus der Nahrung optimiert wird. Bei diesem Schritt entsteht Kohlendioxid (CO₂), das wir ausatmen, sowie zwei Energiemoleküle: NADH und FADH₂. Auch beim Abbau von Fettsäuren entsteht Acetyl-CoA, das gleichfalls den Zitronensäurezyklus durchläuft.

Die nächste Phase nennt sich oxidative Phosphorylierung und findet in der inneren Mitochondrienmembran statt. Die reaktionsfreudigen Elektronen aus NADH und FADH₂ werden über diverse Carrier in der Transportkette weitergereicht und reagieren letztlich mit Sauerstoff. Dabei entsteht Wasser. Bei jedem Schritt in der Atmungskette pumpt die Energie, die bei diesen Transferreaktionen von den Elektronen abgegeben wird, Protonen (Wasserstoffatome) aus der Matrix in den Intermembranraum. Dabei entsteht eine hohe Protonenkonzentration zwischen den Membranen und eine niedrige Konzentration in der Matrix. Dieser Konzentrationsunterschied (der Gradient) ist gespeicherte potenzielle Energie. Die hohe Protonenkonzentration im Intermembranraum will „stromabwärts“ in die Matrix fließen. Das erfolgt über spezialisierte Kanäle, die dann Adenosintriphosphat (ATP) erzeugen, die universelle Energiewährung, die alle Zellen verwenden, um ihren Aufgaben nachzugehen. Dieser Vorgang entspricht einem Reservoir (Intermembranraum) hinter einem Staudamm (innere Membran), in das Wasser (Protonen) gepumpt wird. Wenn das Wasser über einen Kanal im Damm abgeleitet wird, treibt es die Turbinen an, die hydroelektrische Energie produzieren (siehe Abbildung 1.2).

Abbildung 1.2 Der Prozess der Energieproduktion in den Mitochondrien entspricht den Grundprinzipien eines Wasserkraftwerks. Wenn Wasser (Protonen) in ein Reservoir (Intermembranraum) läuft, das von einem Damm (innere Membran) abgesperrt ist, baut sich Druck auf. Dieser Druck bringt das Wasser dazu, durch einen Kanal im Damm abzufließen, wobei es die Turbinen antreibt, damit hydroelektrische Energie entsteht.

Das ist ein sehr effizienter Weg, die in der Nahrung gespeicherte Energie zur ATP-Produktion zu nutzen. Letztlich dienen all die unverzichtbaren Prozesse, über die sich der Körper am Leben hält (z. B. Atmen und Essen), dem Zweck, die Mitochondrien mit den Substanzen zu versorgen, aus denen sie Energie erzeugen. Aus etwas ernüchternder, reduktionistischer Sicht könnte man auch behaupten, wir wären nur dazu da, um unsere Mitochondrien am Leben zu erhalten.