Oxidativer Stress

Oxidativer Stress: Was ist das?

Was unter Stress zu verstehen ist, wissen die meisten aus eigener Erfahrung aus dem Berufsleben oder dem Alltag. Was viele jedoch nicht wissen ist, was oxidativer Stress ist, auch wenn der Begriff immer häufiger zu lesen und zu hören ist.

Auch wenn wir sie nicht direkt sehen können, finden Stressreaktionen regelmäßig nahezu überall im Stoffwechsel des menschlichen Organismus statt: Oxidativer Stress bezeichnet hier einen Zustand des Ungleichgewichts zwischen freien Radikalen (Oxidantien) und Radikalfängern (Antioxidantien). Durch dieses Ungleichgewicht kann es zu Schädigungen an den Zellen, beispielsweise die der Haut, kommen. Oder aber die Zellen sind nicht mehr in der Lage, bestimmte Funktionen auszuführen.
 

Was sind „freie Radikale“ und woher kommen sie?

Was sind freie Radikale? Mit Radikalen sind hier chemische aggressive reaktive Sauerstoffverbindungen gemeint, denen ein Teilchen (Elektron) fehlt. Dieses Ungleichgewicht macht sie sehr reaktionsfreudig – anders ausgedrückt: „radikal“, also gefährlich. Sie haben ständig das Bestreben, das ihnen fehlende Elektron von einem Nachbarmolekül zu stehlen. Dieser Prozess wird Oxidation genannt. Das Nachbarmolekül wird beschädigt und raubt sich von einem weiteren Nachbarmolekül ein Elektron. 

Wann entstehen freie Radikale? Im Körper entstehen z. B. durch UV-Strahlung, starke körperliche Belastung, psychischen Stress oder beispielsweise Entzündungen sogenannte freie Radikale. Dass der Körper freien Radikalen ausgesetzt ist, ist zunächst einmal ein völlig natürlicher Vorgang. Der Körper hat Schutzmechanismen, um diese freien Radikale abzufangen damit sie keinen Schaden anrichten können. Das Risiko, dass oxidativer Stress entsteht, ist abhängig vom Ausmaß der Belastung und der Fähigkeit des Körpers, diese abzufangen. 

Wenn zu viele freie Radikale im Körper entstanden sind, kann  eine Kettenreaktion schädigender Prozesse entstehen. Dies nennt man dann oxidativen Stress. Beim Sonnenbrand beispielsweise wird die Haut durch UV-Strahlen verstärkt schädlichem oxidativem Stress ausgesetzt. Die Wirkung der entstehenden reaktiven Sauerstoffspezies wird kurzfristig durch Rötung deutlich, hinterlässt aber auch langfristig Spuren: die Haut kann durch den oxidativen Stress schneller altern. 
 

Antioxidantien versus Oxidantien: Mit Antioxidantien in den Kampf gegen freie Radikale. Was sind Radikalfänger bzw. Antioxidantien?

Die sogenannten Antioxidantien sind das Gegengewicht zu den schädigenden freien Radikalen: Sie können als Radikalfänger freie Radikale abfangen und so die Kettenreaktionen oxidativer Prozesse im Körper unterbrechen. Sie schützen die Körperzellen vor den negativen Folgen des oxidativen Stresses und verhindern beispielsweise DNA-Schäden.

Was sind Antioxidantien?

Antioxidantien, das bekannteste ich sicher Vitamin C, verhalten sich antioxidativ. Anders ausgedrückt wirken sie also gegen den oxidativen Stress. Diese antioxidative Eigenschaft rührt daher, dass die Antioxidantien mit freien Radikalen eine Verbindung eingehen können und ihnen das fehlende Elektron schenken. Auf diese Weise wird das Antioxidans allerdings verbraucht. Es ist also wichtig, regelmäßig Antioxidantien zuzuführen, um freie Radikale zu bekämpfen und schädlichem oxidativen Stress entgegenzuwirken. Dabei kann gesunde Ernährung eine wichtige Rolle spielen. 

Oxidationsprozesse sichtbar gemacht am Beispiel eines Apfels

Nicht nur die Zellen des menschlichen Körpers können durch die Entstehung von Sauerstoffradikalen von oxidativem Stress betroffen sein. Vergleichbare Prozesse finden auch statt, wenn man beispielsweise einen Apfel aufschneidet:

Wie der menschliche Körper auch, besteht ein Apfel aus einer Vielzahl einzelner, winzig kleiner Zellen. Durch das Aufschneiden werden die betroffenen Zellen des Fruchtfleischs zerstört. Es gelangt Sauerstoff an das Fruchtfleisch und die dort beheimateten Enzyme (allen voran die Polyphenoloxidase) sowie die sekundären Pflanzenstoffen wie Flavonoide bzw. Polyphenole. Diese sekundären Pflanzenstoffe sollen die Frucht schützen. Durch die Oxidierung der Polyphenole entsteht eine gelbliche Substanz namens Chinon, die danach zu bräunlichem Melatonin umgewandelt wird – was die Anschnittstelle braun werden lässt. Die beteiligten Enzyme wirken dabei als Reaktionsbeschleuniger. Je nach vorhandener Menge wird die Anschnitt-Stelle schneller oder langsamer, intensiver oder weniger intensiv braun.

Verhindern lässt sich diese, durch die Einwirkung von Oxidantien entstehende, Braunfärbung bekanntermaßen durch Zitronensaft. Das im Saft der Zitrusfrucht enthaltene Vitamin C (Ascorbinsäure) reagiert anstelle der Flavonoide mit dem Sauerstoff, nimmt also den Platz der Flavonoide ein. Außerdem verändert es den pH-Wert an der Anschnittstelle. Das hat zur Folge, dass die Apfel-Enzyme nicht mehr so stark wirken können. Dadurch kommt es zu einer reduzierten, langsameren und weniger intensiven Braunfärbung des angeschnittenen Apfels. 

Dass die Ascorbinsäure jedoch hauptverantwortlich für den Erhalt der natürlichen Farbe ist, legt der Vergleich von Zitronensaft und reinem Vitamin C nahe: Zitrone und Vitamin C sorgen in gleichem Maße dafür, dass der Apfel nicht braun wird und weiterhin frisch aussieht. Beim Zitronensaft könnten theoretisch also auch andere Inhaltsstoffe für das Ausbremsen der Braunfärbung verantwortlich sein – bei der reinen Ascorbinsäure ist dies hingegen nicht der Fall.  

Aber liegt die verlangsamte Braunfärbung wirklich am Vitamin C oder nicht doch an der Veränderung des pH-Wertes? Diese Frage klärt wiederum der Vergleich von Ascorbinsäure und Essig: Trotz des sauren pH-Wertes des Essigs wird die beträufelte Anschnittstelle braun. Der Vergleich Essig mit Ascorbinsäure zeigt folglich: Die antioxidative Wirkung des Vitamin C ist verantwortlich dafür, dass der Apfel nicht braun wird – ein niedriger pH-Wert ist dafür allein nicht ausreichend.

Das Braunwerden lässt sich nur solange verhindern, wie die antioxidative Wirkung anhält, also so lange, bis sämtliches Vitamin C oxidiert ist. Diese Wirkung von Vitamin C machen sich auch die Lebensmittelproduzenten zunutze, indem sie Nahrungsmitteln den Lebensmittelzusatzstoff E300 zufügen. E300 ist nichts anderes als Ascorbinsäure – das ist ein anderes Wort für Vitamin C. Durch seine antioxidativen Effekte sorgt es dafür, dass Lebensmittel länger haltbar sind.