Mitochondrien – beginnt Müdigkeit in Ihren Zellen?

Ziel der Studie: Die Aufnahme von Kalzium in die Mitochondrien (mtCa2+) über den mitochondrialen Kalzium-Uniporter (MCU) verbindet die Kalziumhomöostase mit dem Energiestoffwechsel. Die Aufnahme von mtCa2+ über den MCU ist während einer Muskelkontraktion der begrenzende Faktor für die Aktivierung der Mitochondrien. Ihre pathophysiologische Rolle und therapeutische Anwendung sind jedoch weitgehend ungeklärt.

Ergebnisse: Durch die Analyse menschlicher Muskelbiopsien, aus Patienten gewonnener Myotuben und präklinischer Modelle entdeckten wir bei der Alterung der Skelettmuskulatur eine beständige Verringerung des mitochondrialen Kalzium-Uniporter-Regulators 1 (MCUR1). Diese geht mit Sarkopenie beim Menschen einher und beeinträchtigt die Aufnahme von mtCa2+ sowie die mitochondriale Atmung. Bei der Untersuchung von 5 000 bioaktiven Molekülen identifizierten wir das natürliche Polyphenol Oleuropein als spezifischen MCU-Aktivator, der durch Bindung an mitochondrial calcium uptake 1 (MICU1) die mitochondriale Atmung anregt. Oleuropein fördert die Aufnahme von mtCa2+ und den Energiestoffwechsel, steigert dadurch die Ausdauer und verringert die Müdigkeit bei jungen und alten Mäusen, jedoch nicht bei Mäusen mit einem muskelbezogenen MCU-Knockout (KO). Unsere Arbeit zeigt, dass eine beeinträchtigte Aufnahme von mtCa2+ zur mitochondrialen Fehlfunktion im Alter beiträgt. Außerdem weist sie Oleuropein als neuartiges, aus Lebensmitteln gewonnenes Molekül aus, das gezielt auf den MCU wirkt, um die mitochondriale Bioenergetik und die Muskelleistung anzuregen.

Ziel der Studie: Myalgische Enzephalomyelitis/Chronisches Fatigue-Syndrom (ME/CFS) ist eine komplexe, mehrere Organsysteme betreffende und stark beeinträchtigende neuroimmunologische Erkrankung, die wahrscheinlich eine multifaktorielle Ursache nach einer Virusinfektion hat. Leider gibt es weder zuverlässige Diagnose- oder Labortests noch derzeit zugelassene Medikamente, die nachweislich bei allen Betroffenen wirken.

Ergebnisse: Im Verlauf der Zeit wurden in der Versuchsgruppe gegenüber dem Ausgangswert eine deutliche Verringerung der wahrgenommenen kognitiven Müdigkeit und des Gesamtwerts im FIS-40 (p < 0.001 bzw. p = 0.022) sowie eine Verbesserung der gesundheitsbezogenen Lebensqualität (HRQoL; SF-36) (p < 0.05) beobachtet. Bei den Nachuntersuchungen zeigten sich in der Versuchsgruppe gegenüber dem Ausgangswert zudem statistisch signifikante Unterschiede bei der Schlafdauer nach 4 Wochen und der gewohnten Schlafeffizienz nach 8 Wochen (p = 0.018 bzw. p = 0.038). Insgesamt sprechen diese Ergebnisse dafür, dass eine Supplementierung mit CoQ10 plus NADH eine potenziell sichere Behandlungsoption sein könnte, um die wahrgenommene kognitive Müdigkeit zu verringern und die gesundheitsbezogene Lebensqualität von Menschen mit ME/CFS zu verbessern. Weitere Studien sind nötig, um diese klinischen Vorteile zu bestätigen und die zugrunde liegenden Krankheitsmechanismen der Gabe von CoQ10 und NADH bei ME/CFS zu untersuchen.

Ziel der Studie: Multiple Sklerose (MS) ist eine chronische, fortschreitende entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS). Oxidativer Stress ist ein wichtiger Faktor bei vielen Erkrankungen, darunter auch MS. Coenzym Q10 (CoQ10) ist ein starkes Antioxidans, das in Enzymkomplexen der Mitochondrien vorkommt und an der oxidativen Phosphorylierung zur Herstellung von Adenosintriphosphat (ATP) beteiligt ist.

Ergebnisse: Die erste Suche ergab 237 Artikel. Davon wurden acht Berichte aus sechs Studien (insgesamt n = 195) einbezogen, darunter drei randomisierte kontrollierte Studien (RCTs), zwei quasi-experimentelle Studien und eine retrospektive Analyse. Die Auswirkungen einer 2- bis 3-monatigen CoQ10-Supplementierung auf Entzündungsfaktoren, das antioxidative Enzymsystem und die Lipidperoxidation sind bei einer Dosis von 200 mg/Tag weiterhin umstritten. Eine CoQ10-Supplementierung mit 500 mg/Tag kann jedoch oxidativen Stress und Entzündungen verbessern sowie Depressionen und Müdigkeit bei Menschen mit MS lindern.

Ziel der Studie: Neuere Studien liefern starke Hinweise darauf, dass die Krankheitsvorgänge in der Skelettmuskulatur bei myalgischer Enzephalomyelitis/Chronischem Fatigue-Syndrom (ME/CFS) eine wichtige Rolle spielen. In einer Übersichtsarbeit zur Krankheitsentstehung von ME/CFS aus dem Jahr 2021 stellten wir die Hypothese auf, dass eine verminderte Durchblutung und Ischämie zu einer übermäßigen Natrium- und Kalziumansammlung in der Skelettmuskulatur von Menschen mit ME/CFS führen und dadurch die Mitochondrien schädigen können.

Ergebnisse: Eine mitochondriale Fehlfunktion gilt seit Langem als mögliche Erklärung für die Leitsymptome von ME/CFS. Eine mitochondriale Fehlfunktion ließ sich in Leukozyten jedoch nicht überzeugend nachweisen. Im Gegensatz dazu liefern neuere Studien starke Hinweise auf mitochondriale Fehlfunktionen im Skelettmuskelgewebe bei ME/CFS. Eine elektronenmikroskopische Studie konnte Mitochondrienschäden in der Skelettmuskulatur von Menschen mit ME/CFS direkt nachweisen. Sie traten bevorzugt unter dem Sarkolemm auf, nicht jedoch bei PCS. Eine andere Studie zeigt Anzeichen für Schädigungen und Regeneration der Skelettmuskulatur in Biopsien, die einen Tag nach körperlicher Belastung bei PC-ME/CFS entnommen wurden. Das gleichzeitige Auftreten von Gewebsnekrosen und Regenerationszeichen stützt die Annahme wiederholter Schädigungen. Andere Studien stellten einen Zusammenhang zwischen einer verminderten Handgriffkraft (HGS), der Schwere der Symptome und der Prognose fest. Eine MRT-Studie zeigte, dass der Natriumgehalt in den Muskelzellen von Menschen mit ME/CFS erhöht ist und umgekehrt mit der HGS zusammenhängt.

Ziel der Studie: Menschen mit Chronischem Fatigue-Syndrom (CFS) oder Post-COVID-Syndrom (PCS) haben eine verringerte körperliche Leistungsfähigkeit. Eine beeinträchtigte Funktion und Struktur der Mitochondrien könnte dabei eine entscheidende Rolle spielen.

Ergebnisse: Bei CFS wurde für diese Variablen in den intermyofibrillären Mitochondrien kein Unterschied beobachtet. Die Integrität der Cristae war sowohl in intermyofibrillären als auch in subsarkolemmalen Mitochondrien bei PCS besser als bei CFS. Sowohl bei CFS als auch bei PCS treten verstärkte Müdigkeit und eine beeinträchtigte mitochondriale Funktion auf. Die fortgeschrittenen krankhaften Strukturveränderungen bei CFS deuten jedoch auf strukturelle Veränderungen infolge längerer Inaktivität oder unbekannter molekularer Ursachen hin. Die deutlich geringere Aktivität des Komplexes I bei PCS lässt dagegen auf vermutlich direkte, durch das Virus verursachte Veränderungen schließen.

Ziel der Studie: Das Chronische Fatigue-Syndrom (CFS) ist eine neurologische Erkrankung, die vor allem durch anhaltende Müdigkeit, eine Verschlechterung des Zustands nach Belastung und kognitive Beeinträchtigungen gekennzeichnet ist. Eine mitochondriale Fehlfunktion gilt als zentraler Mechanismus der krankhaften Veränderungen.

Ergebnisse: Diese Übersichtsarbeit fasste die Fortschritte der Forschung zu Akupunktur und Moxibustion zusammen, die zur Behandlung von CFS die mitochondriale Funktion beeinflussen. Die Ergebnisse zeigten, dass Akupunktur und Moxibustion über mehrere Wege die Systeme zur Qualitätskontrolle der Mitochondrien beeinflussen können. Dazu zählen die Reparatur der Form und Struktur der Mitochondrien, die Förderung der Mitochondrienneubildung, die Wiederherstellung eines ausgewogenen mitochondrialen Zusammenspiels, die verstärkte Autophagie geschädigter Mitochondrien, die Regulierung der Kalziumhomöostase sowie die Beeinflussung der Aktivität der Komplexe der Elektronentransportkette (ETC). Dadurch kann sich die mitochondriale Funktion verbessern. Darüber hinaus können Akupunktur und Moxibustion die Erholung der mitochondrialen Funktion fördern, indem sie oxidativen Stress verringern und Immunreaktionen sowie Entzündungsreaktionen hemmen.