Der Nrf2-Weg und die Ernährung: Was Sie wissen müssen

Wussten Sie, dass Ihr Körper einige seiner eigenen Antioxidantien herstellt?

Das ist richtig, Antioxidantien sind nicht ausschließlich in einer Ergänzungsflasche zu finden, wir produzieren unsere eigenen „endogenen“ Antioxidantien, um unsere Zellen vor Schäden zu schützen.

Oxidativer Stress schädigt die Zellen, so dass der Körper als Schutzmechanismus, um sicherzustellen, dass der zelluläre Stress nicht zu hoch wird, Enzyme wie Superoxiddismutase 2 (SOD2) oder bestimmte nützliche Nährstoffe wie Glutathion produziert. Diese direkt wirkenden Enzyme und Nährstoffe sind großartig im Kampf gegen das Feuer von oxidativem Stress, weshalb der Körper mehr von ihnen macht, wenn er sich angegriffen fühlt. Wenn der oxidative Stress zu hoch wird, wird der Nrf2-Signalweg aktiviert.

Der Nrf2-Signalweg ist das System, das der Körper einschaltet, wenn er seine „hauseigenen Antioxidantien“ herstellen möchte, und es gibt Nährstoffe, an die wir uns wenden können, um diesen Signalweg ebenfalls zu aktivieren.

Nährstoffe, von denen bekannt ist, dass sie Nrf2 aktivieren, umfassen:

• Sulforaphan aus Brokkolisamenextrakt;
• Curcumin aus der Kurkuma-Pflanze;
• und Carotinoide wie Zeaxanthin und Lutein.

Bevor wir uns mit der Bedeutung des Nrf2-Signalwegs und seiner Aktivierung befassen, werden wir uns ein wenig damit befassen, was passiert, wenn unser Körper auf zellulärer Ebene Energie erzeugt.

Zelluläre Energieerzeugung produziert freie Radikale

Die meisten Verbindungen und Moleküle in unserem Körper existieren in einem relativ stabilen Zustand, deshalb brauchen wir Enzyme (betrachten Sie sie als molekulare Kraftwerkzeuge), um sie abzubauen oder in andere nützlichere Moleküle umzuwandeln. So produziert der Körper Energie.

Die Nebenprodukte des Energiestoffwechsels sind jedoch schädliche freie Radikale.

Freie Radikale sind instabil

Diese freien Radikale sind chemisch instabil und hochreaktiv. Zwei häufige Beispiele sind O2- manchmal Superoxid und H2O2 oder Wasserstoffperoxid genannt. O2 ist die normale stabile Form von Sauerstoff, aber wenn in einigen Reaktionen im Körper beteiligt O2- gebildet wird. Dieses kleine Zeichen bedeutet, dass ein zusätzliches Elektron hinzugefügt wurde. Superoxid ist daher hochreaktiv, da es versucht, einen Weg zu finden, dieses zusätzliche Elektron zu verlieren, und der einzige Weg, dies zu tun, besteht darin, es auf ein anderes Molekül oder eine andere Verbindung zu übertragen.

Antioxidantien reinigen freie Radikale

Hier treten Antioxidantien ein, es ist ihre Funktion, diese hochreaktiven Spezies aufzuwischen, um sicherzustellen, dass sie mit keinem der wichtigen Moleküle in einer Zelle interagieren. Wenn jedoch die antioxidative Funktion im Körper von freien Radikalen überwältigt wird, kann oxidativer Stress auftreten. 1

Freie Radikale sind ein notwendiger Bestandteil der Energieproduktion

Es ist wichtig zu verstehen, dass freie Radikale an sich nicht schlecht sind, ihre Bildung ein wesentlicher Bestandteil der zellulären Energieerzeugung ist und eine wichtige Rolle bei anderen Funktionen wie der Abtötung von Bakterien spielt.2 Ihr Ziel sollte es also niemals sein, freie Radikale zu entfernen, sondern sicherzustellen, dass Ihr System im Gleichgewicht ist.

Oxidativer Stress und Krankheit

Ziel ist es also nicht, die Produktion freier Radikale zu stoppen, sondern im Gleichgewicht zu bleiben, damit der Körper ausreichend Gelegenheit hat, diese Verbindungen zu neutralisieren.

Chronischer oxidativer Stress, bei dem der Stress die körpereigenen Systeme zur Reinigung überwältigt, ist jedoch mit mehreren Krankheiten verbunden, darunter Parkinson, Alzheimer, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und verschiedenen Krebsarten.3456 Die genauen Auswirkungen sind aufgrund der langen Zeitskalen, die an der Entwicklung dieser Krankheiten beteiligt sind, schwer zu bestimmen, aber es ist ein Bereich sehr aktiver Forschung.

Weitere wichtige Bereiche von Interesse sind diätetische und Umweltexpositionen. Auf einer Basisebene können Dinge wie Alkohol und Tabak oder eine fleischreiche Ernährung den oxidativen Stress erhöhen. Diese sind jedoch relativ leicht zu vermeiden, und wenn Sie diesen Blog lesen, besteht die Möglichkeit, dass Sie bereits positive gesundheitliche Entscheidungen treffen. Es gibt jedoch andere Faktoren, die schwieriger zu vermeiden sind, wie Luftverschmutzung, übermäßige Exposition gegenüber Pestiziden, Herbiziden oder Schwermetallen.78910 In diesen Fällen kann chronischer oxidativer Stress erzeugt werden, der die vorhandenen antioxidativen Abwehrkräfte überfordert.

Bekämpfung von chronischem oxidativem Stress

Wir wissen also, dass endogene Antioxidantien wie Glutathion freie Radikale eins zu eins aufheben können und dass Enzyme wie die Enzymfamilien SOD oder Glutathionperoxidase (GPX) oxidativen Stress schnell reduzieren können.

Aber was passiert in einem chronischen System, in dem diese Abwehrkräfte überfordert sind?

Der Nrf2-Signalweg und die antioxidative Aktivität

Nuclear factor Erythroid 2 -related factor 2, bekannt unter dem viel leichter zu merkenden Akronym Nrf2, ist ein Transkriptionsfaktor, der ein wichtiger Regulator des Zellschutzes ist, einschließlich antioxidativer Reaktionen.11

Transkriptionsfaktoren sind eine Klasse von Proteinen, die an DNA binden und die Expression bestimmter Gene induzieren, im Fall von Nrf2 stimuliert der Weg die Produktion von starken Antioxidantien wie: NAD(P)H:Chinonoxidoreduktase 1 (NQO1) und Glutathion-S-Transferasen (GSTs) und viele andere, wie in der folgenden Tabelle gezeigt. 12 13

Tabelle 1 – Durch NRF2 aktivierte Gene. Adaptiert von: Baird, L. und Dinkova-Kostova, A.T. Arch. Toxicol. 85,241-272 (2011)

Nrf2 in der Gesundheit

In der Gesundheit existiert Nrf2 im Zytosol einer Zelle oder in der Region außerhalb des Zellkerns, wo es nicht mit DNA interagieren kann. Es wird hier von einem anderen Protein namens Keap1 gehalten, das verhindert, dass es in den Zellkern gelangt. 14

Entzündung stimuliert die Nrf2-Aktivierung

Keap1 enthält mehrere Sensoren für reaktive Sauerstoffspezies sowie Rezeptorregionen für andere Zellproteine, die mit Zellstress assoziiert sind.15

Wenn diese Rezeptoren aktiviert werden, wird Nrf2 freigesetzt und kann in den Zellkern gelangen.16

Einmal im Kern bindet Nrf2 an eine DNA-Region, die als „antioxidatives Antwortelement“ oder ARE bekannt ist.17 Diese Elemente sind eng mit den Genen für NQO1 und den GSTs (und vielen anderen Genen) verbunden, wie oben diskutiert, und wenn Nrf2 bindet, induziert es die Produktion von aktiven Proteinen aus diesen Genen. Beide Proteine weisen eine starke antioxidative Kapazität auf und können oxidativen Stress schnell abbauen.

Die wichtige Rolle von Nrf2 wurde durch mehrere Studien mit besonderem Fokus auf Tiermodellen gezeigt. Mäuse, die gentechnisch so verändert wurden, dass ihnen das Nrf2-Protein fehlt, reagieren wesentlich empfindlicher auf chemische Karzinogene und auch auf chemische Toxine, die zu einer erhöhten Entzündung in Lunge und Gehirn führen, alles wichtige Marker für oxidativen Stress.

Lebensmittel und Nahrungsergänzungsmittel, die Nrf2 aktivieren

Während oxidativer Stress allein Nrf2 aktivieren kann, wird seine Wirkung durch das Vorhandensein bestimmter chemischer Verbindungen stark verstärkt.

Die einfachsten dieser Verbindungen wurden als 1,4-Benzoldiol (Hydrochinon), Tert-Butylhydrochinon und 1,2-Benzendiol (Catechol) identifiziert, und komplexere Beispiele umfassen das Isothiocyanat Sulforaphan aus Brokkolisamenextrakt, Curcumin aus der Kurkuma-Pflanze und Carotinoide wie Zeaxanthin und Lutein. Alle sind komplex in Name und Struktur, aber sie haben eine gemeinsame Funktion, da sie eine erhöhte und verlängerte Expression von Nrf2-Genzielen unterstützen.18 19

Probleme mit der Nrf2-Aktivierung

Während die Nrf2-Aktivierung in den allermeisten Fällen zweifellos von Vorteil ist, kann sie sich in einigen Fällen als schädlich erweisen. Erneut mit einem Mausmodell, diesmal ohne Keap1, was bedeutet, dass Nrf2 ständig aktiviert werden würde, zeigten die Forscher, dass sich schwere gesundheitliche Auswirkungen entwickeln würden.20

Nrf2 und Krebsrisiko

Darüber hinaus wurden Mutationen im Nrf2-Gen in Humanstudien mit einem erhöhten Krebsrisiko in Verbindung gebracht, wobei die Autoren vorschlugen, dass eine erhöhte Nrf2-Aktivität den gezielten oxidativen Stress gegen Krebs verhindert und Krebszellen das Überleben ermöglicht.21

Es ist unwahrscheinlich, dass eine Nahrungsergänzung jemals so starke Wirkungen hervorrufen würde, aber es ist ein nützliches Beispiel dafür, dass oxidativer Stress nicht immer schlecht ist. Wichtig ist, dass derzeit keine SNPs in Nrf2 gemeldet werden, die sich auf seine Funktion auswirken. Ein Mangel an Variation in Genen wie diesem weist typischerweise darauf hin, wie wichtig sie für das Leben sind, Eine alternative Option ist jedoch, dass Nrf2 nicht umfassend untersucht wurde.

Nachricht zum Mitnehmen auf Nrf2

Die Nachricht zum Mitnehmen ist in diesem Fall recht einfach. Nrf2 ist ein potenter Modulator der antioxidativen Reaktion und kann schnell auf oxidative Stressoren abzielen. Während Nrf2 direkt auf oxidativen Stress reagiert, können bestimmte Schlüsselnährstoffe diesen Effekt verbessern, die genaue Quelle dieser Nährstoffe variiert stark, aber dunkelgrünes und Blattgemüse (denken Sie an Spinat, Grünkohl und Brokkoli, insbesondere den Samenextrakt) oder rotes Gemüse und Gewürze (Safran, Kurkuma oder Paprika) sind eine besonders reichhaltige Quelle.

Wichtig ist, dass diese Lebensmittel in der Regel auch reich an direkten Antioxidantien sind und zahlreiche andere gesundheitliche Vorteile bieten, so dass sie eine gute Möglichkeit sind, die allgemeine Gesundheit zu verbessern.