In diesem Artikel wirst Du lernen was Mitochondrien sind, wofür wir sie benötigen und Du erfährst warum es sich lohnt die Mitochondrien zu optimieren. Zusätzlich lernst Du den Mechanismus der Mitochondrien Biogenese kennen und kriegst direkt praxiserprobte Biohacks an die Hand wie Du die Funktion und die Menge der Mitochondrien verbessern kannst.

Wenn Du Deine Leistungsfähigkeit, sei es körperlich oder geistig, erhöhen möchtest, stößt Du früher oder später auf die Bedeutung der Mitochondrien in Deinem Körper. So bin auch ich – verhältnismäßig spät – auf die ungeheure Bedeutung gestoßen und habe seitdem viel ausprobiert.

Einiges hat geklappt, anderes wiederum ging in die Hose. Um Dir den Einstieg in dieses spannende Thema so einfach wie möglich zu machen, zeige ich Dir wissenschaftlich fundierte Methoden, um die Aktivität der Mitochondrien zu erhöhen und die Anzahl dieser zu erhöhen.

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien – die Kraftwerke der Zellen – sind kleine Zellorganellen, die unter anderem für die Produktion von ATP (Adenosintriphosphat) verantwortlich sind. ATP ist der Energieträger, den all unsere Zellen benötigen, um richtig zu funktionieren.

Pro Zelle hast Du nicht nur ein Mitochondrium, sondern tausende, von denen jedes einzelne individuell vom Energiebedarf der Zelle abhängig ist. Wie der Körper, der sich im ständigen Ab- und Aufbau befindet (Katabol und Anabol), befinden sich auch Mitochondrien in einem fortwährenden Prozess, in dem sie sich vermehren, verbrauchen, wachsen oder abbauen.

Je größer der Energiebedarf einer Zelle, desto mehr Mitochondrien werden gebildet und umgekehrt.

Warum sollten wir unsere Mitochondrien optimieren?

Das ATP wird von den Mitochondrien aus den bekannten Makronährstoffen „Kohlenhydrate“ und „Fette“ gebildet, wobei die Verbrennung von Glukose (Kohlenhydrate) für Mitochondrien als energetisch „einfacher“ gilt. Allerdings entstehen bei der „Glukoseoxidation“, also der Verbrennung von Glukose, mehr freie Radikale als bei der Fettverbrennung.

Deswegen wird der Alterungsprozess der Mitochondrien durch diese Art der Energiegewinnung beschleunigt. Veraltete Mitochondrien verlieren nach und nach die Fähigkeit effektiv Fettsäuren zu verbrennen und sind so immer mehr auf Glukose zur Energiegewinnung angewiesen.

Hierbei kann es zu einem Teufelskreis kommen, da der Selbstzerstörungsprozess durch glukosebedingt entstehenden freien Radikale immer schneller voran getrieben wird. Die daraus resultierenden Folgen sind unter anderem starke Abhängigkeit von Zucker und Kohlenhydraten sowie wachsende Fettablagerungen.

Im steigenden Alter wird die Fähigkeit des Körpers zur effektiven Energiegewinnung beeinträchtigt – ob dies nun Ursache oder Merkmal für den Alterungsprozess ist, konnte noch nicht abschließend geklärt werden.

Einige neurodegenerative Erkrankungen, Diabetes mellitus, Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Adipositas sind Erkrankungen, an der eine mitochondriale Schädigung wesentlich beteiligt sein kann.

Man geht davon aus, dass Umwelteinflüsse und Erkrankungen selbst die Funktion von Mitochondrien abschwächen oder ganz zerstören können und sich dadurch die Energieversorgung der Zellen und Organe verschlechtert. Dieses Phänomen hat den Namen „Mitochondriopathie“.


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Wie vermehren wir Mitochondrien?

Erhöht sich der Energiebedarf oder sinkt die Energiezufuhr in den Zellen, wird ein spezielles Protein aktiv, das die Zelle schützt und die Energieproduktion erhöht (zusätzlich kann die Vermehrung der Mitochondrien „angeordnet“ werden).

Anders ausgedrückt: eine Zelle reagiert flexibel auf äußere Umwelteinflüsse wie z.B Nahrungsknappheit, denn es muss immer eine gewisse minimale ATP-Produktion garantiert werden, um das Überleben des Organismus zu gewährleisten.

Der Name dieses speziellen Proteins ist AMPk. Es dient als Sensor für den aktuellen Energiestatus der Zelle. Zusammen mit Sirt1 aktiviert AMPk das sogenante PGC1-alpha. Ein Protein, das für die Vermehrung der Mitochondrien verantwortlich ist und Gene aktiviert, die für den Fettstoffwechsel zuständig sind.

Grundvoraussetzung für gesunde Mitochondrien und ATP Bildung

Für die Produktion von ATP – also Energie – sind Enzyme, Kalzium, Magnesium und Phosphor von ungeheurer Bedeutung.

Die Enzyme enthalten Eisen und können nur dann gebildet werden, wenn eine ausreichend große Menge davon im Körper vorhanden ist. Im Zweifelsfall kannst Du Deine Eisenwerte beim Arzt checken lassen.

Kalzium und Phosphor werden in der Regel genügend durch die Ernährung aufgenommen. Ist allerdings der Vitamin D Wert zu niedrig, kann es zu einer Störung der Aufnahme von Kalzium und Phosphor im Darm kommen. Dies kann zu einer möglichen Unterversorgung führen. Wie Du Deinen Vitamin D Wert optimieren kannst und warum Vitamin D so wichtig ist erfährst Du hier.

Magnesium ist ein weiterer wichtiger Bestandteil im Energiestoffwechsel. Führe aus diesem Grund – besonders bei sportlichen Aktivitäten – immer genügend Magnesium zu. Eine Magnesiumverbindung, die vom Körper gut aufgenommen und sehr preiswert erworben werden kann, ist Magnesiumcitrat oder für etwas mehr Geld das Primal Mag mit der überlegenen Magnesium Bisglycinat Verbindung.


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Welche Biohacks gibt es?

Wie können wir diese Erkenntnis nun nutzen und praktisch umsetzen?

Kälteexposition

Einer meiner Lieblingsthemen ist es den Körper frieren zu lassen – sei es durch die kalte Dusche oder Eisbäder. Der Gedanke daran, durch Kälteexposition die richtigen Reize zu setzen und den Körper auf Zellebene zu trainieren, begeistert mich.

Die vielen hormonellen und gesundheitlichen Vorteile sind sehr überzeugend (Siehe hier). Man hat darüber hinaus festgestellt, dass durch die Kälte PGC-1 induziert werden kann, welches über mehrere Wege die mitochondriale Biogenese und Atmung in den Muskelzellen stimuliert.

Darüber hinaus spielt bei regelmäßiger Kälteexposition die chemische beziehungsweise kalte Thermogenese eine größere Rolle. Dabei handelt es sich um die Fettoxidation im braunen Fettgewebe. Dieses Fettgewebe ist besonders bei Babys ausgeprägt und bildet sich im Erwachsenenalter immer weiter zurück.

Der Clou: Dieses Fettgewebe besitzt, im Gegensatz zum weißen Fettgewebe (Bauch, Po etc.) eine Vielzahl an Mitochondrien, die direkt das Fett oxidieren und dadurch Wärme erzeugen. Trotz Rückbildung hat man in vielen Studien herausfinden können, dass dieses braune Fettgewebe wieder aktiviert werden kann und somit für die Wärmeerzeugung im Körper eine große Rolle spielt.

Weitere Informationen und Studien zu diesem interessanten Thema findest Du im Artikel „Kalte Thermogenese – Der Schlüssel zur Gesundheit und einem starken Immunsystem„.

Höhentraining

Das Höhentraining ist eine gerade bei Sportmannschaften und Leistungssportlern weitgehend bekannte Trainingsform, die sich durch eine „sauerstoffarme Trainingsumgebung“ auszeichnet. Die geringe Sauerstoffsättigung sorgt dafür, dass unter anderem Veränderungen des Herz-Kreislaufsystems, Atmungssystems und des Blutsystems stattfinden.

In bergigen Regionen heimische Tibeter haben beispielsweise zehnmal so viel Stickstoffmonoxid (NO) im Blut wie Menschen, die knapp über dem Meeresspiegel leben. Diese hohe Stickstoffmonoxidanreicherung  führt zu einer Verdopplung des Blutflusses im Vergleich zu deutschen Verhältnissen und zu einer optimierten Versorgung mit Sauerstoff.

Doch kommen wir zurück zu den Mitochondrien – Tatsächlich finden wir auch beim Höhentraining interessante Anpassungsmechanismen dieser kleinen Energiespender: bereits nach Minuten und wenigen Stunden zeigen sie Veränderungen, die weit vor denen der Blutneubildung liegen.

Sie passen sich den Umwelteinflüssen an, um so den Körper in einem physiologisch vorteilhaften Bereich zu halten. Man konnte unter anderem feststellen, dass Höhentraining die mitochondriale Fähigkeit der Fettsäure-Oxidation steigert, also der Fettverbrennung.

Wird im Höhentraining – auch Hypoxietraining – ein optimaler Belastungsbereich eingehalten, verläuft der Anpassungsprozess der Mitochondrien so, dass eine Leistungssteigerung entsteht.

Wenn allerdings der Umfang und die Intensität dieser Belastung in einem nicht physiologischen Bereich abläuft, bleiben die erwarteten Effekte aus. Um dieser Schwierigkeit etwas zu umgehen und dennoch in höheren Intensitäten trainieren zu können, hat man sich zur Optimierung der „Zell-Kraftwerke“ ein ganz besonderes Trainingsprogramm ausgedacht, das den wunderschönen Namen „Intermittierendes Hypoxytraining“ trägt.

Das Wort „intermittierend“ werden regelmäßige Leser sicherlich bereits vom „Intermittierenden Fasten“ kennen. Anstelle eines Dauerreizes werden die Belastungsreize intensiver gesetzt, aber durch Pausen unterbrochen. Der Vorteil an dieser Methode ist, dass ein starker Trainingsreiz gesetzt wird, der eine Kaskade von den genannten vorteilhaften Anpassungsmaßnahmen auslöst.

Ausdauertraining

Ausdauertraining fördert die Bildung neuer Mitochondrien in den Muskelfasern. Wenn wir uns an die Mechanismen der Neubildung von Mitochondrien erinnern, ist  folgender Schluss nur logisch: Erhöht sich der Energiebedarf der Zelle, müssen mehr Mitochondrien gebildet werden, um die „oxidative Kapazität“ zu erhöhen und genügend Energie bereitstellen zu können.

Aber Achtung: Die Einnahme von Antioxidantien nach körperlichem Training kann die mitochondriale Biogenese reduzieren.

Interessant ist auch, dass körperliches Training nicht nur die mitochondriale Biogenese in den Muskelzellen voran treibt, sondern auch im Gehirn viele neue Mitochondrien gebildet werden. Der Grund liegt womöglich in der hohen Energieaufwendung des Gehirns für die motorische Steuerung.

Ketogene Diät

Eine ketogene Diät ist eine Ernährungsform, in der die Kohlenhydrate so stark reduziert werden, dass der Körper auf Fett als Energiequelle zurückgreifen muss. Wenn Du mehr darüber erfahren möchtest, lies Dir diesen Artikel durch.

Man hat in einer interessanten Studie, die den Energie-Stoffwechsel während einer ketogenen Diät untersucht hat, festgestellt, dass nach drei-wöchiger konstant ketogener Ernährung die mitochondriale Dichte im Hippocampus um sage und schreibe 46% gestiegen ist. Im Lichte dieser Erkenntnis untersuchten und bewiesen die Wissenschaftler, dass die Produktion sogenannter „Energie Metaboliten“ (ein Zwischenprodukt im Stoffwechsel, das auf einen Energieumsatz hinweist) erhöht war.

Übrigens ist das Primal MCT Öl eine wunderbare Energiequelle für eine ketogene Diät. Es wird besonders schnell verstoffwechselt und gelangt sofort in die Zellen, wo es den Mitochondrien zur Verfügung steht.

Kalorienrestriktion

Wie Du bereits weißt baut sich der Körper neue Mitochondrien, wenn er nicht genügend Energie herstellen kann, beziehungsweise der Energiebedarf steigt. Durch Kalorienrestriktion können wir diesen Energiemangel wunderbar künstlich herstellen.

In einer großen Beobachtungsstudie wurden die Einwohner in Okinawa untersucht, weil man herausfinden wollte, warum die Menschen dort so lange leben. Denn das Besondere an dieser Region ist, dass dort vier- bis fünfmal so viele Hundertjährige leben wie in anderen Industriestaaten.

Während dieser Beobachtungsstudie hat man herausgefunden, dass die Anwohner rund 20% weniger Kalorien zu sich nahmen als im restlichen Japan. Man fand bei diesen Menschen häufiger Langlebigkeitsgene wie beispielsweise Sirt1, das durch diese Kalorienrestriktion aktiviert worden sein könnte und unter anderem an der mitochondrialen Biogenese beteiligt ist.

Allerdings hat diese Art der Ernährung auch unangenehme Nebenwirkungen. Bei einer stark kalorienreduzierten Diät nimmt die Knochenmasse ab, die Muskelkraft lässt nach und es stellt sich eine signifikante Reduktion der Geschlechtshormone und der Schilddrüsenhormone ein.

Intermittierendes Fasten

Weil ich Kalorienrestriktion nicht sehr sexy finde (Und das nicht nur wegen der Verminderung an Muskelmasse 😉 ), ist intermittierendes Fasten für mich die richtige Wahl. Hier vereine ich die vielen Vorteile einer Kalorienrestriktion ohne die Schattenseiten in Kauf nehmen zu müssen.

Welche Vorteile das sind? Es verbessert unter anderem die Fähigkeit der Mitochondrien zur Fettsäure-Oxidation, es vermindert oxidativen Stress, fördert die Insulinsensitivität und verlangsamt dadurch die Zellalterung. Dazu sage ich „Ja, will ich haben!“. Was Du dafür tun musst? Das erfährst Du im Artikel „Fasten – Länger leben durch Verzicht„.

Irgendwelche Supplements? Natürlich!

Und weil Biohacker oft nach dem Prinzip „wenig Aufwand und großer Nutzen“ handeln, habe ich eine Liste potenter Wirkstoffe zur Erhöhung der mitochondrialen Dichte und Effizienz für Dich zusammengetragen:

Alpha-Liponsäure – Unter anderem Bestandteil im Nootropika „Solidmind – Focus“, fördert Alpha Liponsäure die mitochondriale Funktion, vermindert oxidative Schäden und erhöht die metabolische Rate.

PQQ – PQQ ist noch nicht lange bekannt und wurde erst 2003 „als erstes Vitamin seit 55 Jahren“ entdeckt. Es erhöht unter anderem das Wachstum und die Energieproduktion der Mitochondrien.

Coenzym Q10 (Ubiquinol) – CoQ10 ist wesentlich am Energiestoffwechsel beteiligt und wird vom Körper selbst hergestellt. Mit dem steigenden Alter nimmt die CoQ10 Konzentration allerdings immer weiter ab. Bei einer Nahrungsergänzung ist zu beachten: Ubiquinol (Eine Form von CoQ10) weist eine wesentlich höhere Bioverfügbarkeit als das herkömmliche Ubiquinone auf, welches in billigen CoQ10 Präparaten zu finden ist.

Resveratrol – Resveratrol war einige Zeit das Aushängeschild der Weinindustrie und Grund für die Behauptung, dass ein Glas Wein am Tag gesund sei. Tatsächlich konnten bei Resveratrol ähnliche lebensverlängernde Effekte und positive Reaktionen auf die Mitochondrien wie bei einer kalorienreduzierten Ernährung beobachtet werden – selbst bei einer hoch-kalorischen Ernährungsweise. (Aus diesem Grund ist Rotwein noch lange nicht gesund, denn die negativen Eigenschaften von Alkohol überschatten die Vorteile des Resveratrol 😉 )

Kreatin – Was haben Silicon Valley Programmierer und Bodybuilder gemeinsam? Viele von ihnen benutzen Kreatin, die einen zur Erhöhung ihrer Mentalleistung, die anderen zur Verbesserung ihrer Kraft. Es spielt eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel und ist unter Kraftsportlern extrem beliebt. Umfassende Information zu Kreatin stellt die Uni Köln zur Verfügung „Der geheime Kraftstoff der Muskelzellen KREATIN von Gilles Klein

Primal MCT Öl – Für die optimale Energieversorgung der Mitochondrien, habe ich ein MCT Öl konzipiert, das besonders reich an Capryl- und Caprinsäure ist und sofort verstoffwechselt wird. Es verbessert den Stoffwechsel der Mitochondrien und erhöht somit Dein Energielevel und die Thermogenese.


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Zusammengefasst:

  • Mitochondrien sind die Kraftwerke unserer Zellen.
  • Sie stellen aus Fett und Kohlenhydrate ATP her.
  • Die Mitochondrien sollten gepflegt werden, weil eine Einschränkung einen Leistungsabfall und diverse Krankheiten zur Folge haben.
  • Mitochondrien vermehren sich, um immer genug Energie zur Verfügung stellen zu können.
  • Grundvoraussetzung für gesunde Mitochondrien müssen gegeben sein. (Enzyme, Kalzium, Magnesium, Phosphor)
  • Es gibt viele Biohacks zur Optimierung der Mitochondrien. (Kälteexposition, Höhentraining, Ausdauertraining, ketogene Diät, Kalorienrestriktion, Intermittierendes Fasten, Supplemente)

Abschließend

Du hast jetzt viele Werkzeuge an der Hand, mit deren Hilfe Du Deine mitochondriale Dichte und Effektivität steigern und dadurch Deine Gesundheit und Leistungsfähigkeit auf ein neues Level heben kannst.

Wie wendest Du nun all diese Werkzeuge und Informationen an? Ich habe zu den meisten Biohacks einen Artikel hinterlegt, der ein Protokoll oder eine Anleitung dazu enthält, wie Du die Techniken am besten in Deinen Alltag integrierst.

Die Kombination aus mehreren Biohacks kann eine wahre Wunderwaffe sein, da sich die einzelnen Effekte gegenseitig potenzieren. Ich persönlich nutze „Intermittierendes Fasten“, „Kalte Thermogenese“ und das „Primal MCT Öl“ regelmäßig (täglich), um meine Mitochondrien auf Hochtouren zu bringen. Probier einfach aus was für Dich am besten funktioniert.

In diesem Sinne: Viel Erfolg beim Training auf „Zellebene“.

Tipp für weiterführende Literatur:

Ein sehr empfehlenswertes Buch, dass die Funktion und Optimierung der Mitochondrien umfangreich behandelt ist „Das Handbuch zu Ihrem Koerper: So erreichen Sie Ihr genetisches Maximum“ von Chris Michalk – Mitbegründer von Edubily.de.

Age-associated increases in oxidative stress and antioxidant enzyme activities in cardiac interfibrillar mitochondria: implications for the mitochondrial theory of aging.

PGC-1alpha, SIRT1 and AMPK, an energy sensing network that controls energy expenditure.

Interdependence of AMPK and SIRT1 for metabolic adaptation to fasting and exercise in skeletal muscle

Mechanisms Controlling Mitochondrial Biogenesis and Respiration through the Thermogenic Coactivator PGC-1

Higher blood flow and circulating NO products offset high-altitude hypoxia among Tibetans

Low intense physical exercise in normobaric hypoxia leads to more weight loss in obese people than low intense physical exercise in normobaric sham hypoxia.

Regulation of Mitochondrial Biogenesis in Muscle by Endurance Exercise

Exercise training increases mitochondrial biogenesis in the brain.

Energy metabolism as part of the anticonvulsant mechanism of the ketogenic diet

Calorie Restriction Increases Muscle Mitochondrial Biogenesis in Healthy Humans

(R)-α-Lipoic acid-supplemented old rats have improved mitochondrial function, decreased oxidative damage, and increased metabolic rate

Altering Pyrroloquinoline Quinone Nutritional Status Modulates Mitochondrial, Lipid, and Energy Metabolism in Rats

Pyrroloquinoline Quinone (PQQ) Prevents Cognitive Deficit Caused by Oxidative Stress in Rats

Inhibition of oxidative stress by coenzyme Q10 increases mitochondrial mass and improves bioenergetic function in optic nerve head astrocytes

Resveratrol Improves Mitochondrial Function and Protects against Metabolic Disease by Activating SIRT1 and PGC-1α

Resveratrol improves health and survival of mice on a high-calorie diet

Thermic effect of medium-chain and long-chain triglycerides in man.