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die Fitness- und Bodybuildingszene wurde vor einigen Jahren geradezu überrollt von NO-Supplements und auch heute verstecken sich in jedem Pre-Workout-Supplement der Welt noch sog. „NO-fördernde Substanzen“ wie Arginin oder Citrullin. Habt Ihr Euch bei all dem Trubel schon einmal die Frage gestellt, was NO eigentlich ist, wo überall es in Eurem Körper vorkommt und was es eigentlich macht? Falls die Antwort „nein“ lautet, dann solltet Ihr Euch diesen Zweiteiler auf keinen Fall entgehen lassen, um Euren Background zum Thema NO-Supplements aufzubessern.
Viel Spaß
Grundlagen zur Durchblutung
Die Durchblutung
Unter Durchblutung (Perfusion) versteht man generell die Blutversorgung des Organismus über Arterien und den Blutabfluss über Venen. Alle Gewebe des Körpers werden über die Durchblutung mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt, während gleichzeitig Stoffwechselendprodukte wie Laktat oder Kohlendioxid (CO2) abtransportiert werden. Grundsätzlich werden bei der Durchblutung die Ruhedurchblutung und die Maximaldurchblutung voneinander unterschieden. Der Unterschied liegt hier in der Blutverteilung. Während in Ruhe die Nieren einen größeren Blutbestand halten, sind es unter Belastung die Haut und die Muskulatur. Komplexe Steuerungsmechanismen sorgen für die bedarfsgerechte Anpassung der Durchblutung und arbeiten im Falle der Versorgung von Nieren, Gehirn und Magen-Darm-Trakt sogar autonom, d.h., wir haben willentlich keinen Einfluss darauf, während die Versorgung von Muskulatur vom vegetativen Nervensystem (Sympathikus und Parasympathikus) gesteuert werden kann und damit mitunter dem Einfluss von Katecholaminen unterliegt, zu denen Adrenalin und Noradrenalin zählen.
Vasodilatation und Vaskonstriktion
Zwei Begriffe, mit denen man auch in Bezug auf Nahrungsergänzungen konfrontiert wird, lauten Vaskonstriktion und Vasodilatation.
Vaskonstriktion beschreibt dabei eine Verengung von Gefäßen, die für eine Erhöhung des Gefäßwiderstands sorgt und somit den Blutdruck ansteigen lässt. Mit dem Regulationsmechanismus der Vaskonstriktion werden die Organdurchblutung und die Gefäßdurchblutung reguliert. Gesteuert wird das Ganze hauptsächlich hormonell. Zu den gefäßverengenden Signalgebern zählen Angiotentin I, Angiotensin II, Endothelin, Noradrenalin und Serotonin. Sie docken an spezifischen Rezeptoren der Gefäße an und vermitteln so deren gefäßverengendes Signal.
Bei der Vasodilatation (auch genannt Vasodilation) handelt es sich um den Vorgang der Gefäßerweiterung. Hauptsächlicher Signalgeber hierzu ist die Konzentration des sog. NO (Nitric Oxid oder Stickstoffmonoxid).
Stromzeitvolumen und Blutdruck
Ebenfalls interessant in Bezug auf unsere Durchblutung sind die beiden Größen Stromzeitvolumen sowie Blutdruck.
Das Stromzeitvolumen betitelt die Blutmenge, die pro Zeiteinheit einen bestimmten Gefäßabschnitt passiert. Es vergrößert sich durch Vasodilatation, da sich dadurch der sog. Reibungswiderstand (auch genannt Strömungswiderstand) der Gefäße verringert. Auch die Dicke des Blutes (Viskosität) spielt eine Rolle bei der Betrachtung der Durchblutung. Dieser Wert wird als Hämatokrit bezeichnet. Während eine Temperaturerhöhung, zu wenig Flüssigkeit, starke Schweißverluste, Krafttraining sowie die Einnahme androgener anaboler Steroide das Blut dicker machen, sorgt Ausdauertraining in der Gesamtbetrachtung eher für eine Abnahme der Viskosität.
Der Blutdruck gibt Aufschluss über den Druck des Blutes im Gefäß. Er entsteht durch die Tätigkeit des Herzens, genauer gesagt die systolische (Schlag) und diastolische (Entspannung) Arbeit. Der Aufbau des Herzens und der Gefäße ermöglicht trotz der eigentlichen Herzschläge eine konstante Blutversorgung und einen ebenso konstanten Blutdruck. Körperliche Belastung lässt den Blutdruck ansteigen, der von sog. Pressorrezeptoren reguliert wird. Diese an den Gefäßen ansässigen Signalgeber kommunizieren mit dem Gehirn, welches seinerseits Steuerungssignale aussendet, die für Vasodliatation oder eben Vaskonstrinktion sorgen. Ein ganz besonderer Rückkoppelungsmechanismus befindet sich in den Beinen. Hier liegen ab- und zuführende Gefäße direkt aneinander und beeinflussen sich damit gegenseitig. Man spricht hier von der arteriellen Rückkopplung.
Fazit
Die Durchblutung ist eine feinregulierte Einrichtung. Mehrere Signalgeber und Gegebenheiten bestimmen, wie viel Blut durch welche Gewebsarten strömt und wie hoch der Gefäßdruck ausfällt. Als Vasodilatation bezeichnet man eine Weitung der Gefäße, Vaskonstriktion nennt sich eine Gefäßverengung.
Wie beeinflusst Sport die Durchblutung
Psychische und physische Belastung sorgen beide gleichermaßen für die Aktivierung sympathischer Nervenfasern an den Gefäßen, ausgelöst von sog. Katecholaminien, zu denen Dopamin, Noradrenalin und zählen. Unter Einfluss des Sympathikus, hier besonders von Noradrenalin, verengen sich die Gefäße von nicht an der Anstrengung beteiligter Gebiete, es kommt also zu einer Vaskonstriktion. Adrenalin bewirkt im Gegensatz dazu (bis zu einer bestimmten Menge) eine Vasodilatation in den an der Betätigung beteiligten Gebieten. Adrenalin und Noradrenalin arbeiten hier also Hand in Hand, was über unterschiedliche Rezeptoren an den Gefäßen ermöglicht wird (sog. a-adrenerge und b-adrenerge Rezeptoren).
Über das lokal-metabolische (lokal-chemische) System sorgt muskuläre Tätigkeit zudem für mehr Kalium-Ionen und einen reduzierten Sauerstoffpartialdruck innerhalb und außerhalb der Muskelzellen. Sauerstoff und Kaliumionen wandern nun zu den Arteriolen und sorgen hier für eine erhöhte Empfindlichkeit der Rezeptorik an der glatten Gefäßmuskulatur, die wieder eine Weitung (Vasodilatation) der Gefäße in den betroffenen Gebieten der Muskulatur auslöst. Mit dieser Maßnahme kommt es zu einer Abnahme des Strömungswiderstandes in nicht belasteten Gebieten und einer Zunahme in Gebieten, die unter Belastung stehen. Eine gleichzeitig stattfindende vermehrte Öffnung eigentlich in Ruhe verschlossener Kapillare sorgt nun dafür, dass der erhöhte Sauerstoffbedarf aus aerober Belastung gedeckt werden und gleichzeitig ein vermehrter Abbau von Endprodukten aus dem Stoffwechsel (Metaboliten) stattfinden kann. (Laktat und CO2).
Positiv rückgekoppelt sorgt auch die reine Erhöhung der Metabolitenkonzentration für eine gesteigerte Durchblutung im aktiven Gebiet. Ab einer bestimmten Belastungsdichte oder Dauer kann das Gleichgewicht im An- und Abtransport nicht mehr aufrechterhalten werden, in diesem Fällen spricht man von einer Belastung außerhalb des Steady-State (Gleichgewicht), die mit einer Anhäufung von Metaboliten (z.B. Laktat) verbunden ist. Eine solche Anhäufung führt zu Leistungseinbußen im Verlauf einer Belastung und letztlich sogar zum Leistungsabbruch.
Fazit
Mehrere Mechanismen greifen ineinander, um die Durchblutung bei körperlicher Anstrengung zu regulieren. Als Signalgeber fungieren Katecholamine, Kalium-Ionen und ein vermehrtes Aufkommen an Stoffwechselendprodukten.
NO – Was ist das eigentlich?
Was ist NO
Alle Welt redet von NO-Boostern, was NO aber genau ist, was es genau macht und wo es überall in unserem Körper tätig ist, wissen die Wenigsten. NO ist die Abkürzung für Nitric Oxide, zu Deutsch Stickstoffmonoxid. Es fungiert als körpereigenes Radikal einerseits, andererseits dient es als Botenstoff und übermittelt als solches, wie wir bereits erfahren haben, Signale die zu einer Gefäßerweiterung (Vasodilatation) führen. NO wirkt nur sehr kurz (die Halbwertszeit beträgt gerade mal wenige Sekunden), es wirkt komplex (also am Ort der Entstehung sowie in umliegenden Geweben) und es lagert sich in Membranen an.
Ein physiologisches NO-Aufkommen gilt als nützlich, regulativ und sogar gefäßprotektiv, während eine dauerhaft erhöhte Konzentration für einen vermehrten radikal-bedingten Niedergang von Zellen verantwortlich gemacht werden kann. Von bestehenden Krebszellen weiß man, dass sie sich durch eine vermehrte Bildung von NO vor einer Strahlentherapie schützen, dies bescheinigt die Universität Mainz. Eine Sonderform von oxidativem Stress stellt der sog. nitrosative Stress dar. Er baut ebenfalls auf einem Überaufkommen an NO auf und bedeutet negative Auswirkungen auf den Eisenspiegel, die Schilddrüsenfunktion, die Mitochondrienfunktion, die Serotoninsynthese, den Cholesterinstoffwechsel und sogar die die Bildung von Steroidhormonen.
Wie wird NO gebildet
Für die Bildung von NO werden Arginin und Sauerstoff benötigt. Mehrere Enzymgruppen (NO-Synthasen) in unterschiedlichen Einrichtungen sorgen dann im Rahmen eines 5-stufigen Prozesses für die Bildung von NO. Im Rahmen dieses Vorgangs entsteht als Synthese-Nebenprodukt, das uns neben Arginin ebenfalls als NO-Booster bekannte, L-Citrullin.
Enzymatische Aktivität für die Umwandlung von Arginin zu NO findet sich:
- In den Innenwänden der Arterien als eNOS, wo es für Vasodilatation sorgt
- In den Nervenzellen als nNOS, wo es als Neurotransmitter fungiert
- In Zellen des Immunsystems als iNOS, wo es als Immunregulator fungiert
- In den Mitochondrien als mtNOS, wo es in die Synthese (Neubildung) , Proliferation (Vermehrung), aber auch in die Apoptose (programmierten Zelltod) involviert ist
Wann wird NO in den Gefäßen gebildet
Während NO generell zur Regulierung der Durchblutung mehr oder weniger stark gebildet wird, wirkt sich körperliche Belastung natürlich direkt auf die Aktivität von NO-Synthasen in den Gefäßen und damit auf die NO-Bildung aus. Zum einen sind es zelluläre Kalziumverschiebungen (Freisetzung aus den intrazellulären Speichern), andererseits sind es aus einer erhöhten Flussgeschwindigkeit entstehende Scherkräfte, die hierfür verantwortlich gemacht werden können. Auch die Außentemperatur sorgt für Gefäßanpassungen. Während es hier bei Hitze eher zu einer Vasodilatation (NO-Bildung) kommt, sorgt Kälte eher dafür, dass sich die Gefäße zusammenziehen.
Interessant
Auch Insulin sowie Laktokinine in Molkenprotein zählen zu den Signalgebern, die sich fördernd auf die NO-Produktion in der Gefäßwand auswirken.
Fazit
NO, auch genannt Stickstoffmonoxid, ist Signalgeber und Radikal in einem. Während ein normales Aufkommen als positiv zu bezeichnen ist, kann es bei einem Überaufkommen zu negativen Begleiterscheinungen kommen. Neben den Gefäßen entsteht NO auch in den Nervenzellen, den Mitochondrien und in Immunzellen. Für die Bildung werden Arginin, Sauerstoff und die Aktivität von NO-Synthasen benötigt. Neben einigen anderen Signalgebern wirkt sich körperliche Aktivität stark auf die Aktivität NO-bildender Enzyme aus.
Resümee
Wie wir bis hierher erfahren haben, schaltet sich NO in die Durchblutung ein. Solange genug Arginin vorhanden ist, steuert ein Regulationsmechanismus die Durchblutung je nach Bedarf. Wir beeinflussen das System mitunter über körperliche Aktivität. In Zuge dessen verteilt sich die vorhandene Blutmenge, Gefäße von nicht in die Aktivität involviertem Gewebe verengen sich und Gefäße von in die Aktivität involviertem Gewebe weiten sich. Hier spielen mitunter Katecholamine eine Rolle. Sie fungieren einerseits als Signalgeber für eine mehr oder weniger verstärkte Aktivität von NO-Synthasen, DEN Enzymen, die eine Umwandlung von Arginin zu NO katalysieren, andererseits besitzen sie aber auch eigene Rezeptoren an den Gefäßwänden, um diese zu verengen.
Die Frage, die sich nun stellt ist, inwieweit eine Supplementierung mit Arginin oder auch Citrullin (als Stoffwechselnebenprodukt) diesen Regelkreislauf so manipulieren kann, dass sich daraus sportliche Vorteile ergeben. Arginin selbst zählt zu den semiessentiellen Aminosäuren, was so viel bedeutet, wie dass es nur in Ausnahmefällen nicht selbst vom Körper in ausreichender Menge gebildet werden kann. Wer genug Protein zu sich nimmt und auch mit tierischem Protein arbeitet, sollte eigentlich nie in die Situation eines hier nachteilig behafteten Argininmangels kommen.
Um dieser Frage nachzugehen, ist es jetzt an der Zeit, sich die Ergebnisse aus Studien anzusehen, die sich mit potenziellen Vorteilen einer Supplementierung mit Arginin oder Citrullin für die Durchblutung, die Leistungserbringung oder die Proteinsynthese befassen und genau darum geht es in Teil 2.
Sportlicher Gruß
Holger Gugg
www.body-coaches.de
Quellen
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Bieger, Dr. Wilfried P.: Neuroscience Guide - Ein innovatives, diagnostisches und therapeutisches Stufenprogramm bei Neurotransmitter-Störungen, Stand: 11.07.2006
Informationsportal zum Chronic Fatigue Syndrom / Myalgische Enzephalopathie CFS/ME: Artikel des Monats August 07_1 (deutsche Übersetzung eines Interviews mit Dr. Pall, in dem er seine Theorie speziell für die Leser der Website in für Laien verständlichen Worten erklärt)
KFS – Privat-Institut für präventive & regenerative Medizin: Mitochondriale Medizin
Kuklinski, Doz. Dr. sc. med. Bodo: Das Hals-Wirbel-Säulen-Trauma - Ursachen, Diagnose und Therapie (Vortrags-Mitschnitt 12/2006, Audiodatei, leider wohl nicht mehr online verfügbar)
Kuklinski, Doz. Dr. sc. med. Bodo: Das HWS-Trauma - Ursachen, Diagnose und Therapie, ISBN 389901068X (Volltexte von Vorwort, Klappentext, Inhaltsverzeichnis, Register und Sachregister)
Kuklinski, Doz. Dr. sc. med. Bodo: Internistische Auswirkungen der HWS-Instabilität - für alle Therapeuten, die mit Ihren Händen die Gesundheit des Menschen fördern (Vortrags-Skript)
Kuklinski, Doz. Dr. sc. med. Bodo: Kryptopyrrolurie, nitrosativer Stress und Mitochondropathie - Übersicht über neuere Erkenntnisse hinsichtlich der KPU
Kuklinski, Doz. Dr. sc. med. Bodo: Praxisrelevanz des nitrosativen Stresses (pdf-Datei)
Kuklinski, Doz. Dr. sc. med. Bodo und Dr. Anja Schemionek: Schwachstelle Genick - Ursachen, Auswirkungen und erfolgreiche Therapie, ISBN 3899010752
Verein zur Hilfe umweltbedingt Erkrankter - Dr. Ulrich Warnke: Nitrosativer Stress – eine neue Volkskrankheit? (nicht mehr online)
Wikipedia Stickstoffmonoxid (NO), Pökeln, Atmungskette, Citratzyklus, Nitrose Gase, Onkogen, CrP, Genexpression
