Arginin und Stickstoff

Der Masterregulator des Herz-Kreislauf-Systems: Stickstoffmonoxid ist die wichtigste Instanz zum Schutz gesunder Gefäße

1. Sechs Funktionen, ein Ziel: Gefäße schützen und Arteriosklerose verhindern

Als Aminosäure ist Arginin ein wichtiger Baustein zum Aufbau von Proteinen. Doch darüber hinaus besitzt Arginin auch für andere physiologische Prozesse einen großen Stellenwert. Insbesondere für die Bildung des körpereigenen Botenstoffes Stickstoffmonoxid (NO) ist Arginin unersetzlich.

Arginin ist die Vorstufe von Stickstoffmonoxid:

Stickstoffmonoxid ist eine Substanz, die permanent in der innersten Gefäßwandschicht, dem sogenannten Endothel, durch das Enzym NO-Synthase in einer mehrstufigen Reaktion gebildet wird. In diesem Prozess ist Arginin als Ausgangsstoff (Substrat) auf nachhaltige Weise involviert. Kurz gesagt fungiert Arginin als Vorstufe von NO. Das heißt: Ohne Arginin entsteht auch kein NO.

Da Stickstoffmonoxid viele lebensnotwendige Aufgaben im Stoffwechsel steuert, wird der Botenstoff von wissenschaftlichen Fachkreisen auch als Masterregulator bezeichnet. Eine der zentralen Eigenschaften von NO besteht im Schutz der Gefäßgesundheit. Dafür sind sechs Funktionen verantwortlich. Sie sind miteinander verschränkt und haben das gemeinsame Ziel, Arteriosklerose zu verhindern. Arteriosklerose ist als Gefäßfeind Nummer 1 der wichtigste Auslöser für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und damit ein zentraler Mortalitätsfaktor.

1. NO fördert die Gefäßweitstellung: Das verbessert den Blutfluss und die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung sowie die körpereigene Blutdruckregulation.
2. NO vermindert die Entstehung toxischer Cholesterinprodukte: Damit sinkt das Risiko für die Entstehung von Ablagerungen (Plaques) in den Gefäßwänden.
3. NO reduziert die Aktivierung weißer Blutkörperchen: Dadurch entstehen weniger entzündliche Gefäßveränderungen.
4. NO hemmt das Wachstum glatter Muskelzellen: So bleiben die Elastizität und Funktion der Gefäße – wie die Stickstoffmonoxid-Bildung – gewahrt.
5. NO hemmt die Anhaftung von Blutplättchen: Das wirkt gefährlichen Gefäßverschlüssen, die zu Herzinfarkt und Schlaganfall führen können, entgegen.
6. NO inaktiviert freie Radikale: Durch die Reduzierung der freien Radikalen schützt es vor zahlreichen Komplikationen und Erkrankungen wie Arteriosklerose.

Zusammenfassend wird deutlich, dass die intakte NO-Bildung ein immens wichtiger Faktor für Wohlbefinden und Vitalität ist. In diesem Zusammenhang gibt es jedoch eine Herausforderung zu beachten: Da der „Gefäßschützer“ NO eine kurze Halbwertszeit hat und vom Körper nicht gespeichert wird, ist eine stete und ausreichende Zufuhr des „Gesundheitspartners“ Arginin essentiell.

2. Schutzwirkung Nr. 1: NO fördert die Gefäßweitstellung

Stickstoffmonoxid ist der wichtigste und bekannteste Vasodilatator. Unter Vasodilatation versteht man die Erweiterung der Blutgefäße. Das heißt: Indem NO die Gefäßweitstellung unterstützt, kann das Blut so frei wie nur möglich fließen.

Ein freier Blutfluss bewirkt nicht nur eine gelingende Sauerstoff- und Nährstoffversorgung, sondern wirkt sich auch positiv auf die körpereigene Blutdruckregulation aus. Dahinter verbirgt sich ein einfacher physikalischer Sachverhalt:

• Enger = erhöhter Blutdruck: Wenn das Fassungsvermögen des Gefäßsystems bei gleichbleibendem Blutvolumen abnimmt, so wie das bei Arteriosklerose aufgrund von Ablagerungen der Fall ist, so steigt zwangsläufig der Blutdruck.
• Weiter = freierer Blutfluss: Umgekehrt sinkt der Blutdruck, wenn dem menschlichen Lebenselixier mehr Raum zum Fließen zur Verfügung steht.

In der klinischen Praxis kommen diese Effekte vielfach zum Tragen, zum Beispiel bei Potenzpillen wie Viagra oder Nitrosprays gegen Angina-pectoris-Anfälle. Sie sorgen kurzfristig für geweitete Gefäße und so schubweise für eine bessere Durchblutung. Mit Viagra ist dadurch eine Erektion möglich, das Nitrospray „löst“ die Beklemmung im Brustkorb und Herzbereich.

Beide Lösungen sind auch durch Supplemente auf Arginin/Citrullin-Basis möglich. Die beiden Aminosäuren fördern die NO-Bildung – aus Citrullin wird Arginin, aus Arginin wird Stickstoffmonoxid – und verbessern so auf natürlich-nachhaltige Weise die Durchblutung im gesamten Körper. Arginin/Citrullin-Präparate können daher bei allen Herz-Kreislauf-Komplikationen von Arteriosklerose und Angina pectoris über Bluthochdruck und erektile Dysfunktion bis hin zu Schaufensterkrankheit eingesetzt werden.

3. Schutzwirkung Nr. 2: NO vermindert die Entstehung toxischer Cholesterinprodukte

Die für Arteriosklerose typischen Veränderungen in den Gefäßwänden werden durch Plaques hervorgerufen. Plaques sind Ablagerungen, die sich aus vier Substanzen im Endothel bilden, der innersten Gefäßwandschicht:

• Blutfette (Lipide): Zu diesen zählen vor allem Cholesterin, Triglyzeride und Phospholipide. Für Plaques ist in erster Linie oxidiertes LDL-Cholesterin verantwortlich.
• Weiße Blutkörperchen (Leukozyten): Zum Beispiel Granulozyten, Lymphozyten, Makrophagen, Mastzellen oder Plasmazellen. Die sogenannten Immun- bzw. Entzündungszellen treten im Rahmen von Abwehrreaktionen des Körpers auf.
• Kalk (Calciumcarbonat): Der kohlensaure Kalk ist eine chemische Verbindung der drei Elemente Calcium, Kohlenstoff und Sauerstoff.
• Blutgerinnsel (Thromben): Ein Thrombus dient der körpereigenen Wundheilung. Bei Verletzungen wie einem Schnitt in den Finger lagern sich Blutplättchen (Thrombozyten) an der verletzten Stelle an und bilden einen Pfropf. Mithilfe der Gerinnungsfaktoren wird dieser verankert. Im Körper bilden sich Thromben aufgrund von Gefäßwandschädigungen, durch Störungen der Blutgerinnung oder einen verlangsamten Blutfluss. Resultat: Das Gefäß verstopft, es bildet sich eine Thrombose.

Ausgelöst wird die Plaque-Bildung durch eine Verletzung des Endothels, zum Beispiel erhöhten Blutdruck, Nikotin oder Viren. An der Schädigung sammelt sich Flüssigkeit an. Das begünstigt die Anlagerung von Blutfetten und Kalkpartikeln. Unter den Fetten ist oxidiertes LDL-Cholesterin hervorzuheben. LDL kürzt „low density lipoproteine“ ab. Lipoproteine sind Fett-Eiweiß-Verbindungen, die fettlösliche Substanzen wie Cholesterin binden und durch den Blutkreislauf zu den Zellen schleusen. Cholesterin ist ein lebenswichtiger Bestandteil des Körpers, da es die Basis für Zellwände bildet. Allerdings gilt die LDL-Verbindung als „böses Cholesterin“, da hohe LDL-Werte einen Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Krankheiten darstellen.

Zunächst wandert das oxidierte LDL-Cholesterin in das verletzte Endothel ein. Dort wird es von Makrophagen ungehemmt und konzentrationsunabhängig aufgenommen und gespeichert.

Was sind Makrophagen?

Aufgrund ihres „Appetits“ nennt man Makrophagen auch Fresszellen. Sie sind für die Immunabwehr bedeutsam und werden den weißen Blutkörperchen zugeordnet. Ironischerweise sind Makrophagen – neben freien Radikalen wie Peroxynitrit – auch verantwortlich für die Oxidation von LDL-Cholesterin. Man könnte daher sagen: Die Fresszellen richten ihre Mahlzeit selbst an. Doch das passiert vor allem dann, wenn es dem Körper an Stickstoffmonoxid mangelt. Details dazu beschreibt das nachfolgende Kapitel „Schutzwirkung 3: NO reduziert die Aktivierung weißer Blutkörperchen“.

Die Fettüberladung im Endothel ruft stark anschwellende Schaumzellen hervor. Mediziner sehen darin eine der Ursachen für die Entstehung von Arteriosklerose: Schaumzellen sind nichts Anderes als mit Fetten überladene Makrophagen und ein perfekter Nährboden für Plaques.

Die Anwesenheit von Stickstoffmonoxid setzt dem Ganzen einen Riegel vor, weil durch die Bildung von NO aus Arginin ganz automatisch die Menge freier Radikaler reduziert wird. Da freie Radikale für die Oxidation von LDL-Cholesterin zu einem toxischen Endprodukt verantwortlich sind, sinkt mit steigender NO-Bildung das Risiko für die Entstehung von Plaques.

Weltweit gehören Medikamente zur Senkung des Cholesterinspiegels (Statine) zu den meistverschriebenen Arzneimitteln. Daher muss explizit betont werden: der böse Bube ist oxidiertes LDL-Cholesterin! Statine verhindern weder die Oxidation, noch den weiteren Verkalkungsprozess. Bestenfalls verlangsamen Statine die Gefäßschädigungen. Allerdings zu einem hohen Preis.

4. Schutzwirkung Nr. 3: NO reduziert die Aktivierung weißer Blutkörperchen

Stickstoffmonoxid kann weder die Oxidation von LDL-Cholesterin noch die Schaumzellbildung komplett verhindern. Vielfach sieht man in den sich daraus entwickelnden Plaques die verkalkten Gefäßstellen, die Arteriosklerose ihren umgangssprachlichen Namen (Arterienverkalkung) gaben. Dabei wird außer Acht gelassen, dass Arteriosklerose auch eine chronische Entzündungskrankheit ist. An dieser sind erneut weiße Blutkörperchen maßgeblich beteiligt.

Die Entstehung arteriosklerotischer Ablagerungen gleicht einem allmählich tiefer reichenden Gewebeumbau, der letztlich auch durch eindringende Immunzellen (Makrophagen) vorangetrieben wird, da sich diese am oxidierten LDL-Cholesterin-Großangebot überfressen – und absterben. Das setzt entzündungsfördernde Substanzen frei, was wiederum weitere Makrophagen anlockt.

Die sogenannte Makrophagen-Aktivierung ist eine sehr wichtige körpereigene Instanz zur Kontrolle von Entzündungen und Infektionen. Sie verursacht allerdings auch Schäden im benachbarten Gewebe. So setzt ein fehlgeleiteter Prozess in Gang: Statt eine Verletzung zu heilen, entstehen chronisch wuchernd-entzündliche Ablagerungen. Es sollte an dieser Stelle allerdings nicht vergessen werden, dass es Risikofaktoren wie Bewegungsmangel oder Fehlernährung sind, die zu einem Übermaß an Blutfetten und den Endothelverletzungen führen. Die Aktivierung der Fresszellen ist nur eine Reaktion darauf.

Hier kommt wieder Stickstoffmonoxid zur Geltung, da der Botenstoff die Endotheloberfläche so glatt und geschmeidig hält, dass diese weder einreißt, noch Immunzellen haften bleiben und in die Gefäßwand eindringen. Auf diese Weise wird die Gefahr entzündlicher Reaktionen minimiert.

5. Schutzwirkung Nr. 4: NO hemmt das Wachstum glatter Muskelzellen

Verletzungen der Endothelzellschicht, ausgelöst zum Beispiel durch Bluthochdruck, mechanische Schädigungen, Bakterien oder Viren, stehen am Anfang degenerativer Gefäßveränderungen und führen zum Krankheitsbild Arteriosklerose.

Als Folge der Gefäßwandverletzung kann man zuerst die Wucherung (Proliferation) glatter Muskelzellen sowie anschließend deren Wanderung aus der mehrschichtigen Media in die Intima beobachten.

• Media: Je nach Gefäßtyp besteht die Media aus einer Muskelschicht aus glatter Muskulatur und/oder elastischem Bindegewebe.
• Intima: Besteht aus einer einzelnen Lage von Endothelzellen. Diese sind in der Längsachse des Gefäßes ausgerichtet. Aufgabe der Intima ist der Flüssigkeits-, Gas- und Stoffaustausch zwischen Blut und umliegendem Gewebe.

Die Verletzung des Endothels führt also zu einer anormalen Zellanreicherung, welche die Gefäße verdickt und verhärtet. Da Stickstoffmonoxid das Wachstum glatter Muskelzellen hemmt, bleiben die Gefäße geschmeidig und die Funktion des Endothels gewahrt. Letzteres ist für die NO-Bildung hoch bedeutsam.

6. Schutzwirkung Nr. 5: NO hemmt die Anhaftung von Blutplättchen

Blutplättchen (Thrombozyten) gehören wie die weißen Blutkörperchen (Leukozyten) und die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) zu den zellulären Bestandteilen des Blutes. Sie sind für die Blutgerinnung wichtig und so etwas wie die Ersthelfer bei Verletzungen.

Bei Verletzungen, die mit Blutbildung verbunden sind, sorgt der Körper dafür, dass die Wunde mit einem sogenannten Blutgerinnsel (Thrombus) verschlossen wird und die Wunde aufhört zu bluten. Zur Bildung des Gerinnsels, einer Art Blutpfropfen, vernetzen sich die Plättchen mithilfe bestimmter Gerinnungsfaktoren. Diese Reaktion ist lebenswichtig: sie minimiert den Blutverlust, verhindert das Eindringen von Keimen und fördert die Wundheilung.

Die Bildung von Blutgerinnseln kann aber auch andere Ursachen als eine äußere Verletzung haben. Dazu gehört Arteriosklerose. Bei der Arterienverkalkung verlangsamen Plaques den Blutfluss. An massiven Engstellen kann es sogar zu regelrechten Blutstaus kommen. In der Folge sammeln sich größere Mengen von Blutplättchen an, die miteinander verkleben und so ein Gerinnsel bilden können. Damit steigt das Risiko für einen plötzlichen vollständigen Gefäßverschluss (Thrombose). Sind lebensnotwendige Blutbahnen betroffen, kann das zu gefährlichen Komplikationen wie einem Schlaganfall oder Herzinfarkt führen.

Zur falschen Zeit und am falschen Ort – nicht selten lagern sich die Blutplättchen aber auch an eingerissenen Plaques an. Das ist für Arteriosklerose typisch. Für den Körper stellt so ein Aufbruch ebenfalls eine Verletzung dar, die er mit einem Blutgerinnsel versorgen möchte. Da die Ablagerung den Gefäßdurchmesser ohnehin schon reduziert hat, kann der sich auflagernde Thrombus die Blutbahn vollends verschließen – eventuell mit tödlichen Konsequenzen.

Steht dem Körper jedoch ausreichend Stickstoffmonoxid zur Verfügung, stellt sich die Situation ganz anders dar, da NO die Verklumpung und Anhaftung von Blutplättchen hemmt und somit einer Thrombose entgegenwirkt.

7. Schutzwirkung Nr. 6: NO inaktiviert freie Radikale

Stickstoffmonoxid entsteht innerhalb eines enzymatischen Reaktionsablaufs aus dem Enzym endotheliale NO-Synthase (eNOS). An diesem Ablauf sind insgesamt sieben Substanzen beteiligt. Eine davon ist die Aminosäure Arginin, der hier die Funktion eines Substrats zukommt. Kurz gesagt wird NO aus Arginin gebildet.

Sollte beispielsweise der Ausgangsstoff Arginin fehlen, kommt es zur sogenannten Entkoppelung von eNOS.  Das bedeutet, dass kein Stickstoffmonoxid entsteht, sondern reaktive Sauerstoffspezies („reactive oxygen species“ = ROS), bekannt als Sauerstoffradikal oder auch freies Radikal. Folgen:

• Oxidativer Stress: Generell sind freie Radikale hochreaktive, aggressive Moleküle mit zellschädigenden Eigenschaften, die für oxidativen Stress verantwortlich sind.
• Nitrosativer Stress: Wenn eNOS entkoppelt, reagiert das freie Radikal in einem zweiten Schritt mit vorhandenem NO zu Peroxynitrit. Diese Substanz löst nitrosativen Stress aus, eine verstärkte Form von oxidativem Stress.

Mit der Entkoppelung allein ist es aber nicht getan, da diese eine ganze Reihe an Konsequenzen nach sich zieht. Das betrifft zum einen den nachlassenden Schutz von NO auf die Gefäßgesundheit. Alles dazu wurde im Vorangegangenen ausführlich beschrieben. Andererseits muss man sich vor Augen halten, dass nitrosativer Stress unzählige pathologische Wirkungen haben kann.

Wie kann man sich das im Detail vorstellen? Untersucht man die hochtoxische Substanz Peroxynitrit, zeigt sich, dass Peroxynitrit neben Harnsäure und Vitamin C vor allem auch Cholesterin (!) oxidiert. Wie bereits ausgeführt, ist oxidiertes LDL-Cholesterin maßgeblich an der Plaque-Bildung beteiligt und damit für Arteriosklerose verantwortlich.

Hinzu kommt, dass chronischer nitrosativer Stress als Auslöser für ein abnormales Wachstum bzw. eine übermäßige Vermehrung von Endothelzellen verantwortlich gemacht wird. Diesen Wucherungsprozess nennen Mediziner Proliferation. Er begünstigt die Entwicklung von Arteriosklerose, da die Gefäße verdicken und verhärten. Das hat zwei Konsequenzen:

• Es besteht die Gefahr eines Gefäßverschlusses, was lebensbedrohliche Konsequenzen wie Herzinfarkt oder Schlaganfall haben kann.
• Die Funktionalität des Endothels wird gestört, und damit die lebenswichtige Bildung von Stickstoffmonoxid.

8. Warum Medikamente, wenn diese nichts zur Stickstoffmonoxid-Bildung beitragen?

Gewöhnlich begegnen Mediziner Arteriosklerose und assoziierten Herz-Kreislauf-Erkrankungen zunächst einmal durch die Verschreibung von Medikamenten. Dabei stehen Statine (Cholesterinsenker), Blutdrucksenker und blutverdünnende Mittel ganz oben auf der Liste. Sie sollen die Gefahr von Schlaganfällen und Infarkten verringern. Ihr Verbrauch ist in den letzten Jahren rasant gestiegen!

Da der Pillenkonsum in Deutschland immer mehr ausufert, überrascht der wachsende Verbrauch von Blutverdünnern, Blutdruck- und Cholesterinsenkern nicht: Seit 2005 ist in den Apotheken der Umsatz rezeptfreier und verschreibungspflichtiger Medikamente um 30 Prozent gestiegen. Und bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-Krankheiten gilt das Credo, dass tendenziell Wirkstoffkombinationen nötig seien, um Beschwerden zu lindern und Komplikationen zu verhindern.

Doch nach wie vor sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen mit rund 40 Prozent der Sterbefälle die häufigste Todesursache in Deutschland. Allerdings zeigt sich ein deutlicher Rückgang der Sterberaten bei leicht steigenden Behandlungszahlen. Für Ersteres ist vor allem eine stark verbesserte Akutmedizin verantwortlich, für Letzteres der ausbleibende Erfolg medikamentöser Interventionen. Mit anderen Worten werden dank des medizinischen Fortschritts die Menschen immer älter, aber deshalb nicht zwangsläufig in strahlender Gesundheit. (Nur am Rande sei erwähnt, dass natürlich auch effektive Arzneimittel nichts nützen, wenn patientenseitig keine Energie in einen gesundheitsbewussten Lebensstil investiert wird.)

Dafür ist Arteriosklerose ein hervorragendes Beispiel. Die sechs Schutzwirkungen von Stickstoffmonoxid zeigen indirekt, dass die Arterienverkalkung durch komplexe Prozesse bestimmt wird. Wissenschaftler haben diese bis heute noch nicht vollumfänglich verstanden. Doch es ist bekannt, dass diverse Faktoren wie Bluthochdruck, die Blutgerinnung und das Wachstum glatter Muskelzellen sowie Substanzen wie oxidiertes LDL-Cholesterin, freie Radikale und Immunzellen beteiligt sind.

Blutverdünner, Blutdruck- und Cholesterinsenker zielen in diesem Kontext auf die Bekämpfung einzelner Symptome ab. Weder heilen sie Arteriosklerose, noch stoppen sie deren Entwicklung. Im besten Fall verlangsamen sie die Verkalkung, allerdings zu einem hohen Preis:

• Das bestehende Problem wächst weiter: Da die Blutbahnen weiter verkalken, verschlechtert sich auch der Gefäßgesundheitszustand mit allen assoziierten Komplikationen. Heißt: Trotz der Medikamente sind weiterhin Herzinfarkte & Co. möglich. Und nicht nur das, denn die Medikamente vergiften den Körper, wodurch sich weitere Probleme ergeben.
• Es kommen weitere Probleme dazu: Herz-Kreislauf-Patienten schlucken ihre Arzneimittel ein Leben lang, und mit zunehmendem Alter auch immer mehr: 65-Jährige kommen heutzutage auf durchschnittlich sechs Medikamente. Dafür gibt es zwei Gründe: Erstens sollen Wirkstoffkombinationen effektiver sein, zweitens haben diese häufig unerwünschte Nebenwirkungen, denen man wiederum durch andere Pillen begegnet. Doch zu viel Chemie kann gefährliche Wechselwirkungen auslösen. Bei drei Arzneimitteln geht man von drei möglichen Interaktionen aus, bei sechs Medikamenten schon von 15.

Das Einzige, was wirklich den Erhalt gesunder Gefäße fördert bzw. die Ausbreitung von Arteriosklerose bremst, ist, die körpereigene Produktion von Stickstoffmonoxid dauerhaft sicherzustellen. Warum dann Medikamente einnehmen, die nichts zur NO-Bildung beitragen? Es ist doch so, dass sich die Medizin um Krankheiten kümmert, weil sie von diesen lebt. Um Gesundheit muss sich jeder selbst kümmern, schließlich lebt der Mensch von seiner Gesundheit.

Zur Bildung von NO sind neben regelmäßiger und ausdauernder Bewegung vor allem Vitalstoffe wie Arginin und Citrullin, aber auch Zink, 5-MTHF oder Vitamin C wichtig. Diese finden sich in hochwertigen, natürlichen und frisch zubereiteten Lebensmitteln sowie exklusiven Supplementen. Auf diesen Seiten finden sich nachhaltige Empfehlungen.