Heute erfährst du, warum Stickstoffmonoxid (NO; nitric oxide) eine elementare Rolle für deine Gesundheit spielt und was du tun kannst, um zukünftig mehr von seinen positiven Eigenschaften zu profitieren.
Körperliche Aktivität erfordert eine ständige Zufuhr von Sauerstoff zur Energiegewinnung. Jede Einschränkung des Sauerstofftransports schränkt unsere sportliche Leistung ein und beeinträchtigt unsere langfristige Gesundheit. Schließlich ist es unser Herz-Kreislauf-System, das in erster Linie für diese Arbeit verantwortlich ist.
An Herzkrankheiten sterben in Deutschland mehr Menschen als an Krebs (mehr Details). Bluthochdruck ist ein wichtiger Risikofaktor für Herzkrankheiten. Heute erforschen wir die kuriose Geschichte der medizinischen Anwendung von Stickstoffmonoxid und sehen uns an, wie wir seine Produktion steigern können, um unsere Leistung und unsere Gesundheit zu verbessern.
Es geht um Nahrungsergänzungsmittel wie Arginin, Citrullin und Nitrate, aber auch über andere, weniger bekannte Strategien.
Die explosive Geschichte des Stickstoffmonoxids
Ascanio Sobrero, ein italienischer Chemiker, kombinierte 1846 Glycerin mit Salpetersäure und entdeckte so das Nitroglycerin. Als furchtloser Entdecker beschloss er, seine neue Kreation zu probieren und spürte kurze Zeit später starke Kopfschmerzen. Heute weiß man, dass sein Unwohlsein wahrscheinlich auf die Erweiterung der Arterien in seinem Kopf zurückzuführen war. Allerdings war dies noch das geringste seiner Probleme. Seine Reagenzgläser explodierten ständig, was sein Gesicht für immer vernarbte und ihn schließlich dazu veranlasste, nicht weiter mit dieser explosiven Mischung zu experimentieren.
Einige Jahrzehnte später wurde dann festgestellt, dass sublingual (unter der Zunge) verabreichtes Nitroglycerin Angina pectoris-Anfälle lindern kann. Die rasche Gefäßerweiterung, die es bewirkt, rettete vielen Menschen das Leben.
Alfred Nobel, ein weiterer großer Erfinder jener Zeit, war ebenfalls ein Fan von Nitroglyzerin, aber als Besitzer einer Rüstungsfabrik war er weniger an den gefäßerweiternden Eigenschaften als an der buchstäblichen Sprengkraft interessiert. Nach jahrelanger Forschung (sein eigener Bruder starb bei Experimenten mit dieser flüchtigen Verbindung) gelang es ihm 1867 schließlich, Nitroglyzerin zu bändigen, indem er es mit einer porösen Basis namens Kieselgur kombinierte. Er nannte diese Mischung Dynamit, die ebenso zerstörerisch wie Nitroglyzerin, aber viel besser zu kontrollieren war.
Das Dynamit machte Alfred Nobel zu einem sehr vermögenden – und zu einem extrem verhassten Mann. Vielleicht stiftete er deshalb sein Vermögen einem Fonds, der seither jedes Jahr Nobelpreise an die besten Forscher in verschiedenen Bereichen, einschließlich der Medizin, vergibt.
Interessanterweise stellte ein Arzt in einer seiner Dynamitfabriken fest, dass bei Arbeitern, die Nitroglycerin ausgesetzt waren und das von ihm abgegebene Stickstoffmonoxid einatmeten, kaum Bluthochdruck auftrat.
1998, mehr als ein Jahrhundert nach dem Tod von Alfred Nobel, schloss sich der Kreis, als der Nobelpreis für Medizin an Forscher ging, welche die Wirkungsmechanismen von Stickstoffmonoxid entdeckten.
Vorteile von Stickstoffmonoxid
Stickstoffmonoxid spielt eine wichtige Rolle im Körper. Es wird im Endothel (der Zellschicht, die das Innere der Blutgefäße bildet) aus der Aminosäure Arginin synthetisiert und ist hauptsächlich für die Fähigkeit bekannt, den Blutdruck zu regulieren und den Blutfluss zu verbessern (mehr Details).
Aber Stickstoffmonoxid bietet auch zahlreiche weniger bekannte Vorteile, wie dieser wissenschaftliche Artikel zeigt.
Seine Entdeckung trug dazu bei, die Wirkungsweise von Medikamenten wie Nitroglycerin zu erklären, und erleichterte die Entwicklung von anderen Medikamenten wie Viagra. Heutzutage werden jedes Jahr Tausende neue Artikel über Stickstoffmonoxid veröffentlicht, und es gibt sogar eine eigene wissenschaftliche Zeitschrift, Nitric Oxide.
Stickstoffmonoxid ist ein Gas mit einer Halbwertszeit von nur wenigen Sekunden. Die direkte Zufuhr von Stickstoffmonoxid ist daher unsinnig, und die Forschung hat sich auf die Vorstufen konzentriert, um unsere eigene Produktion zu steigern.
Die Vorstufen von Stickstoffmonoxid
Die Fähigkeit zur Synthese von Stickstoffmonoxid nimmt mit dem Alter ab, und die Aufrechterhaltung eines guten Niveaus könnte Krankheiten hinauszögern (mehr Details) und die sportliche Leistung verbessern.
Sehen wir uns die drei wichtigsten Vorstufen von Stickstoffmonoxid näher an: L-Arginin, L-Citrullin und Nitrate.
L-Arginin
Arginin ist ein direkter Vorläufer von Stickstoffmonoxid, ist aber als Nahrungsergänzungsmittel relativ unwirksam. Nach der Einnahme wird es schnell verstoffwechselt, sodass die (positive) Wirkung auf den Blutkreislauf gering ist.
Angesichts dessen zeigen die meisten Studien keine Leistungsvorteile durch eine Supplementation mit Arginin (Studie I, Studie II, Studie III).
Mal sehen, ob wir dieses Problem lösen können, indem wir noch einen Schritt weiter zurückgehen. Sprechen wir über Citrullin.
L-Citrullin
Citrullin ist eine ungewöhnliche Aminosäure, die zuerst in der Wassermelone entdeckt wurde. Da sie weder im Darm verwendet noch von der Leber aufgenommen wird (mehr Details), ist es effizienter, sie für die Herstellung von Arginin zu verwenden (Review, Studie I, Studie II, Studie III, Studie IV).
Sieht man sich die Wirkung von Citrullin auf die Gesundheit an, hilft die Aminosäure Menschen mit endothelialen (Studie I, Studie II) und erektilen (Studie) Funktionsstörungen.
Auf sportlicher Ebene gibt es bislang kaum brauchbare Untersuchungen über die Effekte von Citrullin. Zumindest in einer Studie wurde aber festgestellt, dass die Einnahme von 2,4 g Citrullin pro Tag über einen Zeitraum von acht Tagen bei Radfahrern die Leistung bei einem 4 km langen Zeitfahren um 1,5 % verbesserte. Besser als nichts, aber eben wenig aussagekräftig.
In dem Versuch, die Wirkung zu verstärken, kombinieren viele Nahrungsergänzungsmittel Citrullin mit Malat, das eine eigene Rolle bei der Energieproduktion spielt (mehr Details). Auf zellulärer Ebene steigert Citrullin Malat die ATP-Produktion und verkürzt die Phosphokreatin-Erholungszeit (Studie).
Eine Dosis von 6–8 Gramm Citrullin Malat (eingenommen eine Stunde vor dem Training) führte in einigen Studien zu Leistungssteigerungen beim Krafttraining und zu einer verringerten Ermüdung (Studie I, Studie II, Studie III).
Andere Studien zeigen jedoch keinen Vorteil gegenüber Teilnehmern, die ein Placebo erhielten (Studie I, Studie II, Studie III).
Eine Metaanalyse kommt zu dem Schluss, dass Citrullin Malat eine leicht positive Wirkung auf die körperliche Leistungsfähigkeit haben könnte, wirft aber gleichzeitig viele Fragen zu den wirksamen Mengen und der Art der Einnahme auf. Die Forscher weisen darauf hin, dass die Einnahme von Citrullin Malat für Spitzensportler sinnvoll sein könnte, für die selbst geringe Leistungsunterschiede von Bedeutung sind. Für den Rest von uns Normalsterblichen ist die Verbindung von geringem Interesse.
Nitrate (Lebensmittel und Nahrungsergänzungsmittel)
Nitrate kommen in vielen Lebensmitteln vor. Bei der Verdauung werden sie mithilfe spezieller Bakterien in Nitrite umgewandelt, die unser Körper bei Bedarf in Stickstoffmonoxid umwandeln kann.
Eine Vielzahl von Studien bestätigt die Wirkung dieser Nitrate auf die Senkung des Blutdrucks (Meta-Analyse I, Meta-Analyse II), die Verbesserung der Endothelfunktion (Studie) sowie die Verbesserung anderer Indikatoren für die kardiovaskuläre Gesundheit (mehr Details).
Aus sportlicher Sicht erhöhen Nitrate die Durchblutung der Muskeln (Studie), verbessern deren Kontraktionsfähigkeit (Studie I, Studie II) und fördern die Funktion der Mitochondrien (Studie).
Zahlreiche Studien bestätigen zudem die positiven Auswirkungen von Nitraten auf die Leistung bei verschiedenen Sportarten und Leistungsniveaus von Athleten im Allgemeinen (mehr Details, Meta-Analyse, Studie).
Zwar wurden bislang hauptsächlich Indikatoren der Ausdauerleistung untersucht, aber einige Studien konnten auch positive Effekte beim Krafttraining (Studie I, Studie II) und hochintensivem Training nachweisen (Studie I, Studie II).
Die Ergebnisse sind vielversprechend, aber wir sollten dennoch keine Wunder erwarten. Die positiven Wirkungen sind moderat und zudem erst nach mehreren Tagen der Supplementierung spürbar (Meta-Analyse I, Meta-Analyse II, Meta-Analyse III).
Viele Studien verwendeten Rote-Bete-Saft oder Rote-Bete-Extrakt. Diese Wurzel hat einen hohen Nitratgehalt und ist viel leichter zuzubereiten und zu verdauen als Rucola- oder Spinatsäfte, Gemüsesorten, die sogar noch mehr Nitrate enthalten.
Die wirksame Dosis liegt im Bereich von 300–600 mg Nitraten, was etwa 500 ml Rote-Bete-Saft entspricht. Dies ist die Menge, die in mehreren Studien mit positiven Ergebnissen verwendet wurde (Studie I, Studie II). Dabei sollten wir aber nicht vergessen, dass die enthaltene Menge an Nitraten je nach Anbaugebiet der Roten Bete stark variiert (Studie I, Studie II).
Die Umwandlung von Nitraten in Stickstoffmonoxid benötigt Zeit, daher sollte der Saft (oder die jeweilige Form der Nahrungsergänzung) mindestens 2–3 Stunden vor dem Training eingenommen werden.
Wichtiger Hinweis: Bakterien im Mund spielen eine Schlüsselrolle bei der Umwandlung von Nitraten in Nitrite, und die Verwendung von Mundspülungen schränkt diese nützliche Transformation stark ein (Studie) und schadet so auch dem Blutdruck (Studie).
Ein weiteres Problem bei den Rüben ist, dass sie sehr unterschiedliche Mengen an Nitraten enthalten. Es ist daher schwierig einzuschätzen, ob man die richtige Dosis zu sich genommen hat.
Beispiel für einen Saft mit hohem Nitratgehalt
Die Zubereitungs- und Kombinationsmöglichkeiten mit anderen Obst- und Gemüsesorten sind endlos. Wir mögen zum Beispiel Rote-Bete-Karotte-Orangen-Saft.
Zutaten:
- Zwei mittelgroße Rote Bete (roh oder gekocht). Im rohen Zustand sind mehr Nitrate enthalten, aber der Geschmack ist kräftiger.
- Eine Karotte (ebenfalls reich an Nitraten).
- Eine Orange.
- Ein Glas Wasser.
- Ein kleiner Löffel Honig.
Zubereitung:
Die Zubereitung ist einfach:
- Rote Bete, Karotte und Orange in Stücke schneiden und in den Mixer geben.
- Ein oder zwei Gläser Wasser hinzufügen (je nach gewünschter Konsistenz) und eventuell noch ein paar Eiswürfel hinzu.
- Einen kleinen Löffel Honig, je nach gewünschter Süße, hinzufügen.
- Gründlich mixen.
- Servieren und genießen.
Andere Stickstoffmonoxid-Booster
Neben Nährstoffen und Nahrungsergänzungsmitteln gibt es weitere Möglichkeiten, die Produktion von Stickstoffmonoxid anzukurbeln, von denen die stärkste das körperliche Training ist (mehr Details).
Zweitens sollte man nicht vergessen, dass auch der Kontakt mit der Sonne auf der Haut die Produktion dieses wunderbaren Moleküls ankurbelt (mehr Details), was einer der Gründe dafür ist, warum die Sonnenexposition unser kardiovaskuläres Risiko verringert.
Schließlich steigert auch die Nasenatmung die Produktion von Stickstoffmonoxid – ein weiterer Grund dafür, den Mund geschlossen zu halten.
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Seit einigen Jahrzehnten häufen sich die Hinweise auf die gesundheitlichen Vorteile von Stickstoffmonoxid und mittlerweile haben wir einige Strategien zur Steigerung der körpereigenen Produktion zur Hand.
Wie in fast allen Fällen ist die Grundlage körperliche Aktivität und gute Ernährung. Bewegung steigert die Produktion von Stickstoffmonoxid erheblich, und verschiedene Verbindungen in den Lebensmitteln helfen bei diesem Prozess.
Fleisch, Fisch, Hülsenfrüchte und Nüsse sind reich an Arginin, Wassermelone enthält Citrullin und Gemüse wie Rote Bete, Rucola, Spinat, Sellerie und Karotten ist reich an Nitraten (Studie).
Bei den Nahrungsergänzungsmitteln scheinen nur die Nitrate eine Wirkung zu haben, wobei Citrullin weniger wirksam ist und Arginin noch weniger. Wie immer gilt: Gute Ernährung kommt vor Nahrungsergänzung.
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