Was sind Antioxidantien?

Bewertungsrahmen

Bewertungsgegenstand: Der biologische Begriff „Antioxidans“ und antioxidative Schutzsysteme.

Zu prüfende Frage: Was können Antioxidantien nachweislich leisten – und welche Schlussfolgerungen lassen sich aus einer antioxidativen Laboraktivität nicht ableiten?

Geeignete Evidenz: Biochemische Definitionen, mechanistische Forschung, Redoxbiologie und systematische Auswertungen klinischer Studien.

Nicht ausreichend: Werbeaussagen, eine einzelne Laborzahl oder die bloße Bezeichnung eines Produktes als „antioxidativ“.

Begriffsdefinition

Eine häufig verwendete wissenschaftliche Definition geht auf den Biochemiker Barry Halliwell zurück. Danach ist ein Antioxidans eine Substanz, die – verglichen mit dem oxidierbaren Substrat in niedriger Konzentration vorhanden – dessen Oxidation deutlich verzögert oder verhindert.^[1]

Diese Definition ist bewusst an Bedingungen geknüpft. Ob ein Stoff antioxidativ wirkt, hängt unter anderem ab von:

• der betrachteten Reaktion,
• seiner Konzentration,
• dem chemischen Umfeld,
• dem Ort im Körper,
• möglichen Stoffwechselprodukten,
• dem Zeitpunkt der Einwirkung.

Die Bezeichnung „Antioxidans“ beschreibt deshalb keine pauschale gesundheitliche Wirkung.

Was sind reaktive Sauerstoffspezies?

Bei Stoffwechselprozessen entstehen reaktive Sauerstoffspezies, häufig mit der englischen Abkürzung ROS bezeichnet. Dazu gehören beispielsweise das Superoxid-Radikalanion und Wasserstoffperoxid.

In zu hoher Konzentration können reaktive Spezies Proteine, Lipide oder Erbmaterial verändern. Eine solche Verschiebung wird als oxidativer Stress beziehungsweise – bei schädigender Ausprägung – als oxidative Belastung beschrieben.^[2]

ROS sind jedoch nicht ausschließlich Abfall- oder Schadstoffe. Wasserstoffperoxid und andere reaktive Spezies wirken in kontrollierten Konzentrationen auch als Signalmoleküle. Sie beeinflussen unter anderem Anpassungs-, Immun- und Stressreaktionen.^[3][4]

Die moderne Redoxbiologie unterscheidet daher zwischen:

• oxidativem Eustress: regulierte, physiologisch nützliche Redoxsignale,
• oxidativem Distress: eine überschießende oder fehlgeleitete Belastung, die Schäden verursachen kann.

Das biologische Ziel ist nicht die vollständige Entfernung aller ROS, sondern ihre räumlich und zeitlich kontrollierte Regulation.

Wie arbeiten antioxidative Schutzsysteme?

Der Körper verwendet kein einzelnes „Super-Antioxidans“. Er arbeitet mit einem Netzwerk verschiedener Schutz- und Regulationsmechanismen.

Enzymatische Systeme

Zu den enzymatischen Schutzsystemen gehören unter anderem:

• Superoxiddismutasen, die Superoxid in Wasserstoffperoxid überführen,
• Katalase, die Wasserstoffperoxid abbauen kann,
• Glutathionperoxidasen und Peroxiredoxine, die verschiedene Peroxide reduzieren.

Diese Systeme wirken aufeinander abgestimmt. Das Produkt einer Reaktion kann zum Ausgangsstoff der nächsten werden.

Kleine antioxidativ wirkende Moleküle

Auch kleinere Moleküle können Teil des Redoxnetzwerks sein. Dazu gehören beispielsweise Glutathion sowie die Vitamine C und E.

Ihre Funktion hängt vom jeweiligen chemischen Milieu ab. Wasserlösliche und fettlösliche Moleküle befinden sich an unterschiedlichen Orten und können deshalb nicht ohne Weiteres miteinander verglichen werden.

Indirekte Schutzmechanismen

Zellulärer Schutz umfasst außerdem:

• die Bindung reaktionsfähiger Metallionen,
• die Reparatur oder Entfernung geschädigter Moleküle,
• die Aktivierung körpereigener Schutzgene,
• die Regeneration bereits oxidierter Moleküle,
• die Anpassung des Stoffwechsels an Belastungen.

„Antioxidativer Schutz“ ist daher größer als das direkte Abfangen eines einzelnen Radikals.

Was bedeutet antioxidative Aktivität im Labor?

Laborverfahren können untersuchen, wie stark eine Substanz unter festgelegten Bedingungen mit einem Testmolekül reagiert oder eine bestimmte Oxidationsreaktion beeinflusst.

Ein solcher Wert beschreibt zunächst nur das jeweilige Testsystem.

Er beantwortet nicht automatisch:

• ob der Stoff im Verdauungssystem stabil bleibt,
• welcher Anteil aufgenommen wird,
• wie er verstoffwechselt wird,
• welche Konzentration im Blut oder Zielgewebe entsteht,
• ob seine Stoffwechselprodukte gleich wirken,
• ob im Menschen ein relevanter gesundheitlicher Effekt eintritt.

Eine hohe antioxidative Aktivität im Reagenzglas ist deshalb ein mechanistischer Hinweis, aber noch kein klinischer Wirksamkeitsnachweis.^[1][6]

Warum „mehr“ nicht automatisch „besser“ bedeutet

Da reaktive Sauerstoffspezies auch an notwendigen Signalprozessen beteiligt sind, wäre ihre vollständige Unterdrückung biologisch nicht grundsätzlich wünschenswert.

Auch aus dem Begriff „Antioxidans“ lässt sich nicht ableiten, dass eine möglichst hohe Dosis automatisch vorteilhaft ist. Wirkung und Risiko hängen von Substanz, Dosierung, Dauer, Ausgangslage und Anwendungskontext ab.

Eine große systematische Auswertung randomisierter Studien konnte keinen allgemeinen Nutzen antioxidativer Nahrungsergänzungsmittel zur Vorbeugung von Todesfällen zeigen. Für einzelne hoch dosierte isolierte Antioxidantien wurden in den ausgewerteten Studien sogar ungünstige Signale gefunden.^[5]

Diese Ergebnisse bedeuten nicht, dass antioxidative Zellmechanismen unwichtig wären. Sie zeigen vielmehr, dass:

• ein plausibler Mechanismus keine klinische Wirkung garantiert,
• Lebensmittel und isolierte Hochdosispräparate nicht gleichgesetzt werden dürfen,
• verschiedene Antioxidantien nicht als einheitliche Stoffgruppe bewertet werden können.

Was gilt als gut belegt?

Gut belegt ist:

• Oxidative Reaktionen gehören zum normalen Zellstoffwechsel.
• Reaktive Sauerstoffspezies können sowohl Signalfunktionen übernehmen als auch Schäden verursachen.
• Zellen verfügen über mehrere miteinander verbundene antioxidative und reparierende Systeme.
• Die Wirkung einer Substanz hängt von Konzentration, Ort, Zeit und biologischem Kontext ab.
• Eine Laborwirkung allein beweist keine gesundheitliche Wirkung beim Menschen.

Was bleibt abhängig vom Einzelfall?

Nicht pauschal beantwortet werden kann:

• ob eine bestimmte Person von einer zusätzlichen Zufuhr profitiert,
• welche Dosierung für einen bestimmten Zweck angemessen ist,
• ob ein einzelner Laborwert eine Wirkung im Körper widerspiegelt,
• ob verschiedene Produkte aufgrund einer angegebenen „antioxidativen Stärke“ vergleichbar sind,
• ob ein beobachteter Biomarker-Unterschied einen spürbaren gesundheitlichen Nutzen bedeutet.

Dafür werden substanz-, dosis- und anwendungsbezogene Daten benötigt.

Häufige Missverständnisse

„Freie Radikale sind grundsätzlich schädlich.“

Zu pauschal. Reaktive Spezies können Schäden verursachen, sind aber zugleich Teil normaler biologischer Signal- und Abwehrprozesse.

„Das stärkste Antioxidans im Labor wirkt auch im Menschen am stärksten.“

Nicht belegt. Aufnahme, Stoffwechsel, Verteilung, Wirkort und erreichbare Konzentration können das Ergebnis grundlegend verändern.

„Alle Antioxidantien sind austauschbar.“

Falsch. Unterschiedliche Stoffe reagieren mit unterschiedlichen Zielmolekülen, befinden sich in unterschiedlichen Zellbereichen und werden verschieden verstoffwechselt.

„Je höher die Dosis, desto größer der Nutzen.“

Nicht allgemein haltbar. Eine höhere Dosis kann wirkungslos, störend oder in bestimmten Situationen nachteilig sein.

„Antioxidativ“ ist bereits ein Gesundheitsnachweis.

Nein. Die Beschreibung eines biochemischen Mechanismus ist nicht gleichbedeutend mit dem Nachweis eines klinischen Nutzens.

Warum Bioverfügbarkeit entscheidend ist

Bei der Bewertung einer antioxidativ beschriebenen Substanz muss nach der Laboranalyse eine zweite Ebene folgen:

1. Wird die Substanz aufgenommen?
2. In welcher Form gelangt sie in den Organismus?
3. Wie wird sie umgewandelt?
4. Welche Konzentration erreicht sie?
5. Gelangt sie an den relevanten Wirkort?
6. Verändert sie dort tatsächlich einen biologisch bedeutsamen Prozess?

Diese Fragen werden unter dem Begriff Bioverfügbarkeit beziehungsweise im weiteren Sinne unter Pharmakokinetik und biologischer Verfügbarkeit behandelt.

Aussagegrenzen

Dieser Beitrag erklärt den biologischen Begriff Antioxidans und die Grundlagen zellulärer Redoxregulation.

Er belegt nicht:

• die Wirksamkeit eines bestimmten Produktes,
• die Notwendigkeit einer Nahrungsergänzung,
• eine geeignete individuelle Dosierung,
• die Vorbeugung oder Behandlung einer Erkrankung,
• die Überlegenheit eines einzelnen antioxidativen Stoffes.

Produkt- oder gesundheitsbezogene Aussagen benötigen jeweils eine eigene Prüfung anhand geeigneter Daten.

Quellenregister