Nitrosativer Stress ist ein biochemischer Zustand, und entsteht durch eine übermässige Produktion von reaktiven Stickstoffspezies (RNS), insbesondere Stickstoffmonoxid (NO).
Das metabolische Ungleichgewicht, dass zu komplexen Funktionsstörungen auf zellulärer und mitochondrialer Ebene führt, äußert sich in Symptomen, die typisch für Multisystemerkrankungen sind, u.a. Schädigung von Zellstrukturen, Proteinen, Lipiden und DNA.

Ursachen

Ähnlich wie oxidativer Stress, bei dem freie Sauerstoff-Radikale oxidationsfördernde Prozesse anschieben, entsteht beim nitrosativen Stress das Radikal Stickstoffmonoxid (NO) sowie Derivate. NO entsteht durch das Enzym NO-Synthetase aus L-Arginin.

  • Entzündungen: Immunzellen (z.B. weisse Blutkörperchen) produzieren hohe Mengen an NO zur Bekämpfung von Krankheitserregern.
  • Umweltfaktoren: Schadstoffe (z.B. Luftverschmutzung, Zigarettenrauch, Ozon und Stickoxiden).
  • Erkrankungen: Chronische Erkrankungen (z.B. Diabetes), neurodegenerative (z.B. Alzheimer, Parkinson) und kardiovaskuläre Erkrankungen.
  • Medikamente / Toxine: Können die Produktion von RNS erhöhen.

Mechanismen

  • Nitrosylierung von Proteinen: RNS können Aminosäurereste in Proteinen modifizieren, insbesondere Tyrosin, was die Funktion / Struktur der Proteine beeinträchtigen kann.
  • Lipidperoxidation: RNS können Lipide in Zellmembranen oxidieren, was zu Membranschäden / Zelluntergang führt.
  • DNA-Schäden: RNS können DNA-Basen modifizieren, was Mutationen / Zellzyklus-Störungen zur Folge haben kann.
  • Mitochondriale Dysfunktion: RNS können Mitochondrien schädigen, die Energiekraftwerke der Zelle, was zu einer verringerten ATP-Produktion und erhöhtem Zellstress führt.

Symptome

Nitrosativer Stress kann zu chronischer physischer und psychischer Erschöpfung, eingeschränkter Konzentrationsfähigkeit und längeren Regenerationsphasen führen.

  • Neurologisch: Kognitive Beeinträchtigungen, Demenz, neurodegenerative Erkrankungen, Migräne, chronisches Erschöpfungssyndrom.
  • Kardiovaskulär: Bluthochdruck, Herzinsuffizienz, Atherosklerose.
  • Metabolisch: Insulinresistenz, Diabetes.
  • Gastrointestinal: Entzündliche Darmerkrankungen.
  • Allgemein: Müdigkeit, Schwäche, Kopfschmerzen, Muskelschmerzen, Gelenkschmerzen, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Fieber.
  • Krebs- und Autoimmunerkrankungen

und weitere Beschwerden können mit erhöhtem nitrosativem Stress in Verbindung stehen.

Nitrosativer Stress & Stress

Einfluss auf das Nervensystem

Der Zusammenhang zwischen nitrosativem Stress und dem normalen Stressempfinden wird vor allem durch die Wirkung von NO auf das Nervensystem deutlich. NO spielt eine wichtige Rolle als Neurotransmitter und ist an vielen zellulären Signalwegen beteiligt. Eine übermässige Produktion von NO kann jedoch neurotoxisch wirken und die Funktion von Neuronen beeinträchtigen.

  • NO kann die Freisetzung anderer Neurotransmitter beeinflussen, was das normale neuronale Gleichgewicht stören kann.
  • Chronisch erhöhter nitrosativer Stress kann zu neuroinflammatorischen Prozessen führen, die mit Angststörungen, Depressionen und anderen Stress-bezogenen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden.

Einfluss auf das Hormonsystem

Nitrosativer Stress kann auch die Funktion der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA-Achse) stören, die eine zentrale Rolle in der Stressreaktion spielt. Ein gestörter HPA-Achsen-Regelkreis kann zu einer dysregulierten Cortisolproduktion führen, was wiederum das subjektive Stressempfinden beeinflussen kann.

Klinische Relevanz

Es gibt Hinweise darauf, dass erhöhte nitrosative Stressmarker mit verschiedenen psychischen Störungen und Stressreaktionen assoziiert sind. Menschen mit chronischen entzündlichen Erkrankungen oder solchen, die eine übermässige RNS-Produktion aufweisen, berichten oft von erhöhtem Stressempfinden und emotionaler Dysregulation.

Nitrosativer Stress & Diabetes

Nitrosativer Stress spielt eine bedeutende Rolle bei der Pathogenese und Progression von Diabetes mellitus, insbesondere bei Typ-2-Diabetes. Der Zusammenhang umfasst verschiedene Mechanismen, die zur Insulinresistenz, Betazellendysfunktion und den damit verbundenen Komplikationen beitragen.

Insulinresistenz

  • Stickstoffmonoxid (NO) kann die Phosphorylierung von Insulinrezeptoren und anderen Signalmolekülen beeinträchtigen, was die Insulinsensitivität vermindert.
  • Entzündungsmediatoren, die bei Diabetes erhöht sind, fördern die NO-Produktion, was zu einer weiteren Verschlechterung der Insulinresistenz führt.

Betazellendysfunktion

  • Hohe Glukosekonzentrationen und freie Fettsäuren führen zur vermehrten Bildung von RNS, die Betazellen schädigen können.
  • Modifikationen wie Nitrosylierung von Proteinen in Betazellen können deren Funktion beeinträchtigen und zur Apoptose (Zelltod) führen.

Vaskuläre Komplikationen

  • NO ist entscheidend für die Gefässfunktion. Übermässiger nitrosativer Stress führt zu einer Dysfunktion des Endothels, was zu Bluthochdruck und atherosklerotischen Veränderungen führt.
  • Nitrosativer Stress trägt zur Entwicklung von diabetischen Komplikationen wie Retinopathie, Nephropathie und Neuropathie bei.

Diagnostik

  • Nitrotyrosin: Biomarker, der die Anwesenheit von Peroxynitrit und somit nitrosativen Stress anzeigt.
  • 3-Nitrotyrosin: Indikator für nitrosativen Stress.
  • NO-Metaboliten: Die Konzentrationen von Nitrit und Nitrat, die stabilen Endprodukte des NO-Metabolismus, können in EDTA-Blutproben gemessen werden und geben Hinweise auf die NO-Produktion.
  • Asymmetrisches Dimethylarginin (ADMA): Endogener Inhibitor der NO-Synthase. Erhöhte Werte weisen auf eine gestörte NO-Synthese.
  • Citrullin: Indikator über die Aktivität der NO-Synthase.

Therapie

Antioxidantien und Nitrosantioxidantien

  • Vitamin C und E: Neutralisieren reaktive Spezies und reduzieren nitrosativen Stress.
  • N-Acetylcystein (NAC): Vorläufer von Glutathion, einem wichtigen intrazellulären Antioxidans.
  • Alpha-Liponsäure: Ein starkes Antioxidans, das oxidativen und nitrosativen Stress reduziert.

Lebensstiländerungen

  • Eine Ernährung reich an Obst, Gemüse und Vollkornprodukten kann die antioxidative Kapazität erhöhen.
  • Regelmässige Bewegung verbessert die Insulinsensitivität und reduziert entzündliche Prozesse.
  • Abnehmen kann die Insulinresistenz und den nitrosativen Stress reduzieren.

Medikamente

  • Metformin: Hat antioxidative Eigenschaften und kann den nitrosativen Stress reduzieren.
  • Thiazolidindione: Verbessert die Insulinsensitivität und kann entzündungshemmend wirken.
  • ACE-Hemmer und Angiotensin-II-Rezeptorblocker (ARBs): Haben protektive Effekte auf das Endothel und können den nitrosativen Stress verringern.

Regulation NO-Stoffwechsel

  • NOS-Inhibitoren: Hemmung der NO-Synthase kann die Überproduktion von NO und die daraus resultierenden Schäden verhindern.
  • Argininsupplementation: L-Arginin kann helfen, die NO-Produktion zu regulieren und die endotheliale Funktion zu verbessern.


Fazit:
Nitrosativer Stress ist ein wichtiger Faktor bei vielen chronischen Erkrankungen, wie auch bei der Entstehung und Progression von Diabetes und seinen Komplikationen.
Ein besseres Verständnis der Mechanismen und somit eine gezielte Reduktion von nitrosativem Stress könnte das subjektive Stressempfinden verbessern und zur Prävention / Behandlung stressbedingter Erkrankungen beitragen.
Alternativmedizin

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