Möglicher Synergieeffekt von Bewegung und PQQ auf die mitochondriale Biogenese

Freitag 11-Oktober-2019

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Sowohl Ausdauertraining als auch PQQ-Supplementierung wurden in Studien mit mitochondrialer Biogenese assoziiert. Daher erscheint es plausibel, dass eine Kombination aus PQQ und Ausdauertraining einen zusätzlichen synergetischen Effekt erzeugen könnte. Ist das tatsächlich der Fall? Eine kürzlich erschienene Literaturübersicht fasst den aktuellen Wissensstand zu diesem Thema zusammen.

Aus wissenschaftlichen Studien wissen wir, dass Endurance-Training (Ausdauersport) die Muskeln zu mitochondrialer Biogenese anregt, die Funktion der Mitochondrien verbessert und die oxidative Kapazität erhöht. PQQ wurde vor einiger Zeit als neues Supplement entdeckt, das an verschiedenen physiologischen Prozessen beteiligt ist. Es stimuliert das Wachstum, die Entwicklung, die Differenzierung und das Überleben von Zellen, wirkt als starkes Antioxidans und fördert die mitochondriale Biogenese.

Im Rahmen dieses Artikels ist natürlich die letztgenannte Eigenschaft besonders interessant. Denn: Wenn sowohl Ausdauersport als auch PQQ mit der mitochondrialen Biogenese assoziiert sind, ist es denkbar, dass durch gleichzeitige Anwendung von PQQ und Ausdauersport ein zusätzlicher Vorteil (Synergieeffekt) erzielt werden könnte. Allerdings: Dies wurde bisher kaum wissenschaftlich untersucht. In der vorliegenden Literaturübersicht liefern Forscher einen Überblick über das aktuell verfügbare Wissen zu PQQ und vermutete Mechanismen der damit assoziierten mitochondrialen Biogenese. [1]

 

Die wichtigsten Erkenntnisse im Überblick:

  • Bewegung und PQQ nutzen dieselben biochemischen Pfade für mitochondriale Biogenese: Beide stimulieren die Zunahme von PGC-1α, dem Master-Regulator, was zur Aktivierung von NRF-1, NRF-2 und des mitochondrialen Transkriptionsfaktors A führt. Dies wiederum ermöglicht eine Größenexpansion der Mitochondrien und die Transkription von mitochondrialer DNA und somit auch mitochondriale Biogenese (das heißt, die Bildung neuer Mitochondrien).
  • Ausdauersport führt zur Anpassung der Skelettmuskulatur, wodurch möglicherweise ebenfalls die Zunahme der mitochondrialen Biogenese stimuliert, die Oxidationsfähigkeit verbessert, die Anzahl der Mitochondrien erhöht und die mitochondriale Funktion verbessert werden kann.
  • PQQ ist an physiologischen Prozessen wie der Redoxmodulation, dem Energiestoffwechsel der Zelle und der mitochondrialen Biogenese beteiligt. Außerdem ist PQQ ein wichtiges Antioxidans.
  • Eine stetig zunehmende Zahl von Studien zeigt, dass PQQ-Supplementierung die molekularen Signalreaktionen stimulieren kann, die auf eine mitochondriale Biogenese in den Skelettmuskeln hindeuten.
  • Wenn sowohl Ausdauersport als auch PQQ-Supplementierung eine Zunahme der molekularen Reaktionen hervorrufen können, die auf eine mitochondriale Biogenese hinweisen, dann ist es möglich, dass sowohl PQQ als auch Ausdauersportarten eine synergetische Reaktion hervorrufen können – lautet die Schlussfolgerung der Forscher.

Wie bereits erwähnt, liegen bisher noch so gut wie keine Studien vor, die die mögliche Rolle von PQQ-Supplementierung bei gleichzeitigem Ausdauertraining untersuchen. Daher gelangen die Forscher zu dem vorsichtigen Schluss, dass es zwar plausibel erscheint, dass ein synergetischer Effekt auftreten könnte, für endgültige Schlussfolgerungen jedoch weitere Forschung notwendig ist.

 

cAMP und CREB: zwei Eingänge

Weiterhin ist dabei auch das Folgende wichtig: Wenn Bewegung und PQQ auch – wie oben beschrieben – dieselben biochemischen Pfade nutzen, verwenden sie dazu jedoch – soweit bisher bekannt ist – unterschiedliche Eingänge. Bei Bewegung ist dies cAMP (Cyclic adenosine monophosphate) – ein zyklisches Nucleotid, das bei verschiedenen biochemischen Prozessen eine wichtige Rolle spielt und durch Energiemangel in der Zelle getriggert wird. Bei PQQ erfolgt der Eingang über CREB (cAMP responsive element binding protein): einen zellulären Transkriptionsfaktor. Und CREB wird offenbar durch cAMP stimuliert. Wenn also Bewegung für die Zunahme von cAMP sorgt, dann stimuliert dieses cAMP anschließend CREB, das dann seinerseits die Wachstumsfaktoren und somit auch die mitochondriale Biogenese anregt. PQQ stimuliert CREB jedoch auf direkte Weise. Daher: Obwohl Bewegung und PQQ unterschiedliche Eingänge in die biochemischen Pfade verwenden, deutet die Tatsache, dass beide CREB – direkt oder indirekt – stimulieren, darauf hin, dass Supplementierung von PQQ bei gleichzeitiger Bewegung einen synergetischen Effekt hervorbringt.

 

In diesem Zusammenhang sind auch die Ergebnisse zweier weiterer Studien interessant:

PQQ-Supplementierung und CREB-induzierte mitochondriale Biogenese

In einer früheren Studie hatte sich bereits gezeigt, dass Mäuse und Ratten bei PQQ-loser Diät weniger Mitochondrien entwickeln. Ziel der Studie war es, zu prüfen, ob die Hypothese, wonach PQQ die mitochondriale Biogenese in Leberzellen von Mäusen induzieren könnte, zutrifft. [2] Dabei zeigte sich, dass sich bei Mäusen, die 1 bis 2 Tage lang PQQ erhielten, die Aktivität einer Reihe von mitochondrialen Funktionen wie Citratsynthese und Cytochrom-C-Oxidase-Aktivität sowie der mitochondriale DNA-Gehalt und die zelluläre Sauerstoffversorgung erhöht hatten. Diese Veränderungen wurden durch Aktivierung von CREB (cAMP response element binding protein) und PGC-1α ausgelöst, über einen Pfad also, der auf oben beschriebene Weise die mitochondriale Biogenese reguliert. PQQ-Exposition stimulierte die Phosphorylierung von CREB am Serin 133, aktivierte den Promotor von PGC-1α und erhöhte die mRNA- und Proteinexpression von PGC-1α. Um dieses Ergebnis zu bestätigen, führten die Forscher eine Kontrolluntersuchung durch: Dabei zeigte sich, dass PQQ die mitochondriale Biogenese nach einer RNA-vermittelten geringfügigen Reduktion der Expression von PGC-1α oder CREB nicht stimulierte. Konsistent mit der Aktivierung des PGC-1α-Pfades vermehrte PQQ unter anderem auch NRF-1 und NRF-2. Auch dies erklärt zum Teil die Fähigkeit von PQQ zur Stimulation der mitochondrialen Biogenese und deutet nach Ansicht der Forscher darauf hin, dass PQQ bei Krankheiten, die mit mitochondrialer Dysfunktion assoziiert werden, von Vorteil sein kann.

 

Bewegung und mitochondriale Biogenese

Von Ausdauersport ist bekannt, durch er durch Aktivierung von PGC-1α metabolische Anpassungen in den Skelettmuskeln hervorruft. PGC-1α reguliert die mitochondriale Biogenese durch Transkription nuclear codierter mitochondrialer Gene (Gene, die im Zellkern, jedoch nicht in der mitochondrialen DNA enthalten sind). Kürzlich wurde gezeigt, dass sich in den Mitochondrien PGC-1α befindet, die physiologischen Folgen sind jedoch noch unbekannt. In der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob akutes, intensives Training einen Anstieg des mitochondrialen PGC-1α stimulieren und gleichzeitig den mitochondrialen Transkriptionsfaktor A aktivieren kann, um die mtDNA-Transkription zu fördern. [3] Bei Mäusen führte intensive körperliche Anstrengung und damit eine akute Veränderung des Energiebedarfs dazu, dass PGC-1α auf nucleare und mitochondriale DNA-Transkriptionsfaktoren relokalisierte. Das Ergebnis dieser Studie deutet darauf hin, dass PGC-1α einen aktiven Crosstalk zwischen nuclearer und mitochondrialer DNA initiieren kann, um die mitochondriale Biogenese zu fördern.

 

Fakten zur mitochondrialen Dysfunktion

Mitochondrien sind für die Energieerzeugung in fast allen Körperzellen essenziell. Eine suboptimale Funktion kann vielerlei Ursachen haben. Eine wichtige Ursache besteht natürlich in einer zu geringen Anzahl von Mitochondrien, die nicht mehr ausreicht, um den Energiebedarf vollständig zu decken, Mitochondriale Dysfunktion hat weitreichende Folgen und kann zu einer Vielzahl unterschiedlichster Krankheitsbilder führen, zum Beispiel zu chronischem Erschöpfungssyndrom, Fibromyalgie, Alzheimer, Parkinson und kardiovaskulären Erkrankungen. Dies begründet sich darin, dass die Energieversorgung der Zellen für alle Lebensprozesse essenziell ist. Deshalb ist es so wichtig – vor allem, wenn wir älter werden (und das ist bereits ab zwanzig der Fall) – in Bewegung zu bleiben, denn das stimuliert die Bildung von Mitochondrien. Außerdem kann eine ausreichende Verfügbarkeit von PQQ – in der Nahrung oder als Supplement – die mitochondriale Biogenese stimulieren. Und da Bewegung und PQQ eine verstärkte Wirkung ausüben könnten, wenn man sie miteinander kombiniert, wie sich aus der obigen Literaturübersicht schlussfolgern lässt, ist es angesichts der Vielzahl der mit mitochondrialer Dysfunktion zusammenhängenden Beschwerden ganz sicher eine gute Idee, die Möglichkeiten dieser Kombination weitergehend zu erforschen und praktisch anzuwenden.

Mehr darüber erfahren Sie in unserem Artikel Mitochondriale Dysfunktion: https://www.naturafoundation.nl/kenniscentrum/artikelen/?newsid=19804

 

Literatur

[1] Hwang P., Willoughby D.S. et al., Mechanisms Behind Pyrroloquinoline Quinone Supplementation on Skeletal Muscle Mitochondrial Biogenesis: Possible Synergistic Effects with Exercise.., J Am Coll Nutr. 2018 May 1:1-11. doi: 10.1080/07315724.2018.1461146

[2] Chowanadisai, W., Pyrroloquinoline quinone stimulates mitochondrial biogenesis through cAMP, J Biol Chem. 2010 Jan 1;285(1):142-52. doi: 10.1074/jbc.M109.030130. Epub 2009 Oct 27. PMID: 19861415

[3] Safdar A. et al., Exercise increases mitochondrial PGC-1alpha content and promotes nuclear-mitochondrial cross-talk to coordinate mitochondrial biogenesis., J Biol Chem. 2011 Mar 25;286(12):10605-17. doi: 10.1074/jbc.M110.211466. Epub 2011 Jan 18

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