Mitochondrien stärken: Zelltraining für mehr Energie

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Wenn du deine Leistungsfähigkeit, sei es körperlich oder geistig, erhöhen möchtest, wirst du früher oder später auf die Bedeutung der Mitochondrien in deinem Körper stoßen.

Im folgenden Artikel lernst du wissenschaftlich fundierte Methoden kennen, um die Aktivität deiner Mitochondrien zu verbessern und die Anzahl dieser zu erhöhen.

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien – die Kraftwerke der Zellen – sind kleine Zellorganelle, 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. Jedes einzelne von ihnen ist individuell vom Energiebedarf der Zelle abhängig.

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 stärken?

Das ATP wird von den Mitochondrien aus Kohlenhydraten und Fetten 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. Diese freien Radikale sorgen für den sogenannten oxidativen Stress, der zum Beispiel für Alterungsprozesse im Körper sorgen kann.

Wenn also viele Kohlenhydrate verstoffwechselt werden, entstehen besonders viele freie Radikale und auch die Mitochondrien werden dadurch in Mitleidenschaft gezogen. Veraltete Mitochondrien verlieren wiederum nach und nach die Fähigkeit, effektiv Fettsäuren zu verbrennen und sind so immer mehr auf Glukose zur Energiegewinnung angewiesen.¹Age-associated increases in oxidative stress and antioxidant enzyme activities in cardiac interfibrillar mitochondria: implications for the mitochondrial theory of aging.

Ein Teufelskreis also!

Die daraus resultierenden Folgen sind unter anderem starke Abhängigkeit von Zucker und Kohlenhydraten sowie vermehrter Fetteinlagerung.

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 Fettleibigkeit sind Erkrankungen, an denen eine mitochondriale Schädigung wesentlich beteiligt sein kann.²Functional Mitochondria in Health and Disease.

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. Dies wird im Fachjargon auch als Mitochondriopathie bezeichnet.

Wie vermehren wir Mitochondrien?

Eine Zelle reagiert flexibel auf äußere Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel Nahrungsknappheit. Das liegt daran, dass immer eine gewisse minimale ATP-Produktion garantiert werden muss, um das Überleben des Organismus zu gewährleisten.

Auch eine erhöhte körperliche Aktivität ist ein Zeichen für die Zelle, dass sie sich anpassen muss, um dem vermehrten Energiebedarf nachkommen zu können.

Bei steigendem Energiebedarf oder sinkender Energiezufuhr in den Zellen, wird ein spezielles Protein (AMPK) aktiv, das die Zelle schützt und die Energieproduktion ankurbelt. Zusätzlich kann die Vermehrung der Mitochondrien „angeordnet“ werden.³Interdependence of AMPK and SIRT1 for metabolic adaptation to fasting and exercise in skeletal muscle.

Grundvoraussetzung für gesunde Mitochondrien und ATP Bildung

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

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.

Magnesium* ist ein weiterer wichtiger Bestandteil im Energiestoffwechsel. Führe aus diesem Grund immer genügend Magnesium zu. Eine Magnesiumverbindung, die vom Körper gut aufgenommen und sehr preiswert erworben werden kann, ist Magnesiumcitrat oder besser noch eine Kombination aus Magnesiumcitrat und -Bisglycinat. Diese ist in unseren Primal Magnesium Tabletten enthalten.

*(EG) Nr. 1924/2006: Magnesium unterstützt einen normalen Energiestoffwechsel.

Mit welchen Biohacks kannst du deine Mitochondrien stärken?

Wie können wir diese Erkenntnis nun mithilfe von Biohacking nutzen und praktisch umsetzen?

1. Kältetraining

Eines meiner Lieblingsthemen ist, den Körper frieren zu lassen – sei es durch kalte Duschen oder Eisbäder. Der Gedanke, durch das Kältetraining die richtigen Reize zu setzen und den Körper auf Zellebene zu trainieren, begeistert mich.

Die vielen hormonellen und gesundheitlichen Vorteile sind sehr überzeugend. Man hat darüber hinaus festgestellt, dass durch das Kältetraining PGC-1 induziert werden kann, welches über mehrere Wege die mitochondriale Biogenese und Atmung in den Muskelzellen stimuliert.⁴Mechanisms controlling mitochondrial biogenesis and respiration through the thermogenic coactivator PGC-1.

Kurzum: Es werden mehr Kalorien verbrannt.

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 durch kalte Duschen oder sogar Eisbäder wieder aktiviert werden kann. Es spielt somit für die Wärmeerzeugung im Körper eine große Rolle.

2. Höhentraining für Mitochondrien

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

In bergigen Regionen haben heimische Tibeter beispielsweise zehnmal so viel Stickstoffmonoxid (NO) im Blut wie Menschen, die knapp über dem Meeresspiegel leben.⁵Higher blood flow and circulating NO products offset high-altitude hypoxia among Tibetans. Der hohe Gehalt an Stickstoffmonoxid führt zu einer Verdopplung des Blutflusses im Vergleich zu deutschen Verhältnissen und zu einer optimierten Versorgung mit Sauerstoff.

Zurück zu den Mitochondrien.

Tatsächlich finden wir auch beim Höhentraining interessante Anpassungsmechanismen dieser kleinen Energiespender. Bereits nach Minuten und wenigen Stunden zeigen sie Veränderungen.

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 die Fettverbrennung verbessert.⁶Low intense physical exercise in normobaric hypoxia leads to more weight loss in obese people than low intense physical exercise in normobaric sham hypoxia.

Das optimale Höhentraining

Ziel des Höhentrainings ist das Einhalten eines optimalen Belastungsbereiches. Dann verläuft der Anpassungsprozess der Mitochondrien nämlich so, dass eine Leistungssteigerung entsteht.

Wenn allerdings der Umfang und die Intensität dieser Belastung in einem nicht physiologischen Bereich ablaufen, 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 Hypoxietraining” trägt. (Hypoxietraining ist das Gleiche wie Höhentraining.)

Das Wort “intermittierend” werden regelmäßige Leser sicherlich bereits vom intermittierenden Fasten kennen. Anstelle eines Dauerreizes werden die Belastungsreize durch Pausen unterbrochen.

Der Vorteil an dieser Methode ist, dass ein starker Trainingsreiz gesetzt wird, auf den die genannten vorteilhaften Anpassungsmaßnahmen folgen.

3. Ausdauertraining stärkt die Zellkraftwerke

Ausdauertraining fördert die Bildung neuer Mitochondrien in den Muskelfasern.⁷Regulation of mitochondrial biogenesis in muscle by endurance exercise. 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 genügend Energie bereitstellen zu können.

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.⁸Exercise training increases mitochondrial biogenesis in the brain.

4. Ketogene Ernährung

Eine ketogene Ernährung 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.

Eine Studie hat den Energie-Stoffwechsel während einer ketogenen Diät untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass nach dreiwöchiger konstant ketogener Ernährung die Dichte an Mitochondrien im Gehirn um sage und schreibe 46% gestiegen ist.

5. 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.⁹Calorie restriction increases muscle mitochondrial biogenesis in healthy humans.

In einer großen Beobachtungsstudie wurden die Einwohner in Okinawa, Japan untersucht. Man wollte herausfinden, 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 Langlebigkeits-Gene.¹⁰PGC-1alpha, SIRT1 and AMPK, an energy sensing network that controls energy expenditure. Eine Vermutung ist, dass sie durch die Kalorienrestriktion aktiviert werden und unter anderem an der Produktion neuer Mitochondrien beteiligt sind.

Allerdings hat eine dauerhaft kalorienreduzierte Ernährung auch unangenehme Nebenwirkungen:

• Die Knochenmasse nimmt ab.
• Die Muskelkraft lässt nach.
• Signifikante Reduktion der Geschlechtshormone.
• Signifikante Reduktion der Schilddrüsenhormone.

6. 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 Intervallfasten: Vorteile und Anleitung zum 16/8 Plan.

7. Nahrungsergänzungsmittel

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

Alpha-Liponsäure

Sie fördert die mitochondriale Funktion, vermindert oxidative Schäden und erhöht die metabolische Rate.¹¹(R)-alpha-lipoic acid-supplemented old rats have improved mitochondrial function, decreased oxidative damage, and increased metabolic rate.

PQQ

PQQ wurde erst 2003 entdeckt. Es erhöht unter anderem das Wachstum und die Energieproduktion der Mitochondrien.¹²Altering pyrroloquinoline quinone nutritional status modulates mitochondrial, lipid, and energy metabolism in rats.¹³Pyrroloquinoline Quinone (PQQ) Prevents Cognitive Deficit Caused by Oxidative Stress in Rats.

Coenzym Q10 (Ubiquinol)

Es ist wesentlich am Energiestoffwechsel beteiligt und wird vom Körper selbst hergestellt. Mit steigendem Alter nimmt die CoQ10 Konzentration allerdings immer weiter ab.¹⁴Inhibition of oxidative stress by coenzyme Q10 increases mitochondrial mass and improves bioenergetic function in optic nerve head astrocytes. Bei einer Nahrungsergänzung ist zu beachten: Ubiquinol (eine Form von CoQ10) weist eine wesentlich höhere Bioverfügbarkeit auf, als das herkömmliche Ubiquinone, welches in billigen CoQ10 Präparaten zu finden ist.

Resveratrol

Als Aushängeschild der Weinindustrie war es einige Zeit 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.¹⁵Resveratrol improves mitochondrial function and protects against metabolic disease by activating SIRT1 and PGC-1alpha. Selbst bei einer hoch-kalorischen Ernährungsweise.¹⁶Resveratrol improves health and survival of mice on a high-calorie diet. (Aus diesem Grund ist Rotwein noch lange nicht gesund, denn die negativen Eigenschaften von Alkohol überschatten die Vorteile des Resveratrols. 😉 )

Kreatin

Was haben Silicon Valley Programmierer und Bodybuilder gemeinsam? Viele von ihnen benutzen Kreatin. Die einen zur Erhöhung ihrer mentalen Leistung, 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

Zusammengefasst: Alles über Mitochondrien

• Mitochondrien sind die Kraftwerke unserer Zellen.
• Sie stellen aus Fett und Kohlenhydraten 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, Nahrungsergänzungsmittel)

Geheimtipp zum Schluss

Wenn du das Thema spannend findest, dann schau auch unbedingt in unserem Artikel „Mehr Energie durch das Molekül der Jugend: NAD+“ vorbei. Wir erklären dir die powervolle Wirkung und wie du deinen NAD+ Spiegel natürlich erhöhen kannst.

Fazit: Die Kombination mit anderen Biohacks macht’s

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.

Die Kombination aus mehreren Biohacks kann eine wahre Wunderwaffe sein, da sich die einzelnen Effekte gegenseitig potenzieren. Ich persönlich nutze intermittierendes Fasten und die kalte Thermogenese 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”.

Mitochondrien Wiki – Häufige Fragen