Schutz durch Antioxidantien

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Das Sauerstoff-Paradoxon

Jeder weiß, dass Sauerstoff lebensnotwendig ist, daher hat jeder Angst vor Sauerstoffmangel. Tatsächlich ist ein Leben ohne Sauerstoff unmöglich, und selbst eine geringfügige Abnahme des Sauerstoffgehalts in der Luft beeinträchtigt unmittelbar unser Wohlbefinden und ist gleichzeitig gefährlich für Lebewesen (das ist das „Sauerstoffparadoxon“). Es wird durch dieselben Eigenschaften gefährlich, die es so notwendig gemacht haben.

Alle aeroben (sauerstoffatmenden) Lebewesen gewinnen Energie durch die Oxidation organischer Moleküle mit Sauerstoff und müssen sich vor der hohen Oxidationskraft des Sauerstoffs schützen. Genau genommen ist Oxidation dasselbe wie Verbrennung. Nur verbrennen Substanzen im Körper allmählich, Schritt für Schritt, und setzen dabei Energie in kleinen Mengen frei. Würden organische Moleküle schnell verbrennen, wie Brennholz im Ofen, würde die Zelle an einem Hitzeschock sterben. Nach der Oxidation verändert sich ein Molekül. Es ist nicht mehr dasselbe Molekül wie vorher. Beispielsweise oxidiert Holzzellulose bei der Verbrennung von Brennholz zu Kohlendioxid und Wasser – sie verwandelt sich in Rauch. Man kann sich die Oxidationsreaktion wie das Wegnehmen von etwas vorstellen. Wenn beispielsweise jemand Ihre Brieftasche auf der Straße mitnimmt, werden Sie „oxidiert“. In diesem Fall wird derjenige, der die Brieftasche in Besitz genommen hat, „wiederhergestellt“. Bei Molekülen entzieht die oxidierende Substanz einer anderen Substanz ein Elektron und wird wiederhergestellt. Sauerstoff ist ein sehr starkes Oxidationsmittel. Noch stärkere Oxidationsmittel sind freie Sauerstoffradikale.

Freie Radikale

Ein freies Radikal ist ein Molekülfragment mit hoher Reaktivität. Einem Sauerstoffradikal fehlt ein Elektron, und es versucht, anderen Molekülen ein Elektron zu entreißen. Gelingt ihm dies, wird das Radikal zum Molekül und verlässt das Spiel. Ein Molekül ohne Elektron hingegen wird zum Radikal und begibt sich auf Raubzug.

Moleküle, die zuvor inaktiv waren und mit nichts reagierten, unterliegen nun den bizarrsten chemischen Reaktionen. Beispielsweise werden zwei Kollagenmoleküle, die zu freien Radikalen geworden sind, bei Kontakt mit Sauerstoffradikalen so aktiv, dass sie sich aneinander binden und ein Dimer bilden, während normale Kollagenfasern nicht in der Lage sind, aneinander zu binden. Vernetztes Kollagen ist weniger elastisch als normales Kollagen und zudem für Matrix-Metalloproteinasen (Enzyme, die altes Kollagen abbauen, damit neu synthetisiertes Kollagen seinen Platz einnehmen kann) unzugänglich. Daher führt die Ansammlung von Kollagendimeren in der Haut zu Falten und einer Abnahme der Hautelastizität.

In einem DNA-Molekül können sogar zwei Teile eines einzelnen DNA-Strangs zu Radikalen werden – in diesem Fall können sie sich aneinander binden und Querverbindungen innerhalb eines DNA-Moleküls oder zwischen zwei DNA-Molekülen bilden. Querverbindungen und andere Schäden an DNA-Molekülen führen zum Zelltod oder ihrer krebsartigen Entartung. Nicht weniger dramatisch ist der Ausgang der Begegnung freier Sauerstoffradikale mit Enzymmolekülen. Beschädigte Enzyme können chemische Umwandlungen nicht mehr kontrollieren, und in der Zelle herrscht völliges Chaos.

Peroxidation – was ist das?

Die schwerwiegendste Folge des Auftretens freier Radikale in der Zelle ist die Peroxidation. Sie wird Peroxidation genannt, weil ihre Produkte Peroxide sind. Am häufigsten werden ungesättigte Fettsäuren, aus denen die Membranen lebender Zellen bestehen, durch den Peroxidationsmechanismus oxidiert. Ebenso kann es bei Ölen, die ungesättigte Fettsäuren enthalten, zur Peroxidation kommen, wodurch das Öl ranzig wird (Lipidperoxide schmecken bitter). Die Gefahr der Peroxidation besteht darin, dass sie über einen Kettenmechanismus erfolgt, d. h. die Produkte einer solchen Oxidation sind nicht nur freie Radikale, sondern auch Lipidperoxide, die sich sehr leicht in neue Radikale verwandeln. Dadurch steigt die Anzahl der freien Radikale und damit die Oxidationsrate lawinenartig an. Freie Radikale reagieren mit allen biologischen Molekülen, denen sie auf ihrem Weg begegnen, wie Proteinen, DNA und Lipiden. Wird die Oxidationslawine nicht gestoppt, kann der gesamte Organismus absterben. Genau das würde allen lebenden Organismen in einer Sauerstoffumgebung passieren, wenn die Natur nicht für einen wirksamen Schutz gesorgt hätte – ein antioxidatives System.

Antioxidantien

Antioxidantien sind Moleküle, die Oxidationsreaktionen durch freie Radikale blockieren können. Trifft ein Antioxidans auf ein freies Radikal, gibt es diesem freiwillig ein Elektron ab und vervollständigt es zu einem vollwertigen Molekül. Dabei verwandeln sich Antioxidantien selbst in freie Radikale. Aufgrund ihrer chemischen Struktur sind diese Radikale jedoch zu schwach, um anderen Molekülen Elektronen zu entziehen, und stellen daher keine Gefahr dar.

Wenn ein Antioxidans sein Elektron an ein Oxidationsmittel abgibt und dessen zerstörerische Wirkung unterbricht, wird es selbst oxidiert und inaktiv. Um es wieder funktionsfähig zu machen, muss es wiederhergestellt werden. Daher arbeiten Antioxidantien, wie erfahrene Agenten, meist paarweise oder in Gruppen, in denen sie einen oxidierten Kameraden unterstützen und schnell regenerieren können. Beispielsweise regeneriert Vitamin C Vitamin E und Glutathion Vitamin C. Die besten Antioxidantien-Teams finden sich in Pflanzen. Das ist leicht zu erklären, da Pflanzen nicht vor schädlichen Einflüssen fliehen und sich verstecken können, sondern in der Lage sein müssen, ihnen entgegenzuwirken. Die stärksten Antioxidantien-Systeme finden sich in Pflanzen, die unter rauen Bedingungen wachsen können – Sanddorn, Kiefer, Tanne und andere.

Antioxidative Enzyme spielen eine wichtige Rolle im Körper. Es handelt sich um Superoxiddismutase (SOD), Katalase und Glutathionperoxidase. SOD und Katalase bilden ein Antioxidanspaar, das freie Sauerstoffradikale bekämpft und deren Entstehung von Kettenoxidationsvorgängen verhindert. Glutathionperoxidase neutralisiert Lipidperoxide und unterbricht dadurch die Kettenoxidation der Lipidperoxidation. Selen ist für die Funktion der Glutathionperoxidase notwendig. Nahrungsergänzungsmittel mit Selen stärken daher die antioxidative Abwehr des Körpers. Viele Verbindungen wirken antioxidativ im Körper.

Trotz des starken antioxidativen Schutzes haben freie Radikale immer noch eine ziemlich zerstörerische Wirkung auf biologisches Gewebe und insbesondere auf die Haut.

Ursache hierfür sind Faktoren, die die Produktion freier Radikale im Körper drastisch erhöhen, was zu einer Überlastung des antioxidativen Systems und oxidativem Stress führt. Als schwerwiegendster dieser Faktoren gilt UV-Strahlung, aber auch Entzündungen, die Belastung mit bestimmten Giftstoffen oder Zellzerstörung können zu einem Überschuss an freien Radikalen in der Haut führen.

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Antioxidantien in Kosmetika

Heutzutage bezweifeln nur wenige Menschen, dass die Haut vor freien Radikalen geschützt werden muss. Deshalb sind Antioxidantien zu einem der beliebtesten Inhaltsstoffe in Kosmetika geworden. Doch nicht jede Creme mit Antioxidantien kann unsere Haut schützen. Die Herstellung eines guten Antioxidantien-Cocktails ist eine heikle Angelegenheit; es ist wichtig, eine Mischung zu finden, in der sich verschiedene Antioxidantien gegenseitig ergänzen.

Es ist beispielsweise bekannt, dass Vitamin C Vitamin E regeneriert, doch es ist nicht so einfach, eine kosmetische Zusammensetzung zu entwickeln, in der diese Antioxidantien zusammenwirken. Vitamin E ist fettlöslich, Vitamin C hingegen wasserlöslich. In einer lebenden Zelle vollführen sie komplexe akrobatische Kunststücke und treffen sich an der Grenze zwischen Membran und Zytoplasma. Zudem ist Ascorbinsäure sehr schwierig in kosmetische Zusammensetzungen einzubringen, da sie leicht zerstört wird. Derzeit werden stabilere Derivate der Ascorbinsäure verwendet. Beispielsweise ist Ascorbylpalmitat fettlöslich, stabil und lässt sich gut in die Formulierung bei der Herstellung des Arzneimittels integrieren. In der Haut wird unter Einwirkung von Enzymen Palmitat (Fettsäure) von Ascorbylpalmitat abgespalten und Ascorbat mit biologischer Aktivität freigesetzt. Zwei weitere Derivate – Magnesiumascorbylphosphat und Natriumascorbylphosphat – werden ebenfalls verwendet. Beide Verbindungen sind wasserlöslich und chemisch stabil. Eine Möglichkeit, wirksame Cremes mit Vitamin C und Vitamin E herzustellen, ist die Verwendung von Liposomen. Dabei wird Vitamin C in einem wässrigen Medium in das Liposom eingebracht und Vitamin E in die Fettmembran des Liposoms eingebettet.

Ascorbinsäure, die in kosmetischen Cremes so schnell zerstört wird, bleibt in Gemüse und Obst erhalten. Gleiches gilt für andere Antioxidantien. Das bedeutet, dass pflanzliche Antioxidantien-Cocktails besser zusammengestellt sind als alle künstlichen Antioxidantienmischungen.

Tatsächlich ist der Gehalt an antioxidativen Substanzen in Pflanzen viel reicher als in tierischen und menschlichen Geweben. Neben den Vitaminen C und E enthalten Pflanzen Carotinoide und Flavonoide (Polyphenole). Der Begriff „Polyphenol“ wird als allgemeiner Oberbegriff für Substanzen verwendet, die mindestens zwei benachbarte Hydroxygruppen im Benzolring aufweisen. Aufgrund dieser Struktur können Polyphenole als Falle für freie Radikale dienen. Die Polyphenole selbst sind stabil und gehen Polymerisationsreaktionen ein. Flavonoide haben sehr starke antioxidative Eigenschaften und halten zudem die Vitamine C und E in einem aktiven Zustand und schützen sie vor Zerstörung. Da alle Pflanzen freie Radikale bekämpfen müssen, gibt es keine Pflanze, deren Extrakt keine antioxidativen Eigenschaften hätte (deshalb ist es so sinnvoll, Obst und Gemüse zu essen). Dennoch gibt es Pflanzen, die die wirksamsten Antioxidantien enthalten.

Vor einigen Jahren wurde gezeigt, dass der regelmäßige Konsum von grünem Tee das Risiko für die Entwicklung bösartiger Tumore deutlich senkt. Die Wissenschaftler, die diese Entdeckung machten, waren davon so schockiert, dass sie seitdem täglich mehrere Tassen grünen Tee trinken. Es überrascht nicht, dass Grüntee-Extrakt zu einem der beliebtesten pflanzlichen Antioxidantien in der Kosmetik geworden ist. Gereinigte Grüntee-Polyphenole haben die stärkste antioxidative Wirkung. Sie schützen die Haut vor den schädlichen Auswirkungen der UV-Strahlung, haben eine radioprotektive Wirkung und lindern Hautreizungen durch schädliche Chemikalien. Grüntee-Polyphenole hemmen nachweislich das Enzym Hyaluronidase, wodurch dessen erhöhte Aktivität die Menge an Hyaluronsäure in alternder Haut verringert. Daher wird Grüntee als Bestandteil von Produkten für alternde Haut empfohlen.

In jüngster Zeit haben Wissenschaftler durch die Analyse von Statistiken zu Herz-Kreislauf- und Krebserkrankungen in verschiedenen Ländern viele interessante Entdeckungen gemacht. So stellte sich beispielsweise heraus, dass Mittelmeervölker, die viel Olivenöl konsumieren, weniger anfällig für Krebs sind, und die orientalische Küche einen hervorragenden Schutz vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen und hormonabhängigen Tumoren bietet. Da freie Radikale eine große Rolle bei der Entstehung von Tumoren und Herz-Kreislauf-Erkrankungen spielen, haben solche Beobachtungen es Wissenschaftlern ermöglicht, viele neue Antioxidantien zu entdecken.

So ist beispielsweise bekannt, dass das schöne Frankreich, wo täglich unglaubliche Mengen Wein konsumiert werden, sehr günstige Statistiken zu Herz-Kreislauf- und Krebserkrankungen aufweist. Es gab eine Zeit, in der Wissenschaftler das „französische Paradox“ mit der wohltuenden Wirkung kleiner Alkoholdosen erklärten. Dann entdeckte man, dass die rubinrote Farbe edler Rotweine auf den hohen Gehalt an Flavonoiden – den stärksten natürlichen Antioxidantien – zurückzuführen ist.

Neben Flavonoiden, die auch in anderen Pflanzen vorkommen, enthalten rote Trauben eine einzigartige Verbindung namens Resveratrol, ein starkes Antioxidans, das die Entstehung bestimmter Tumore und Arteriosklerose verhindert und die Hautalterung verlangsamt. Einige Wissenschaftler, die an die heilenden Eigenschaften von Wein glauben, empfehlen, täglich bis zu 200–400 ml Rotwein zu trinken. Bevor Sie dieser Empfehlung folgen, sollten Sie jedoch bedenken, dass es sich hier um sehr hochwertigen Wein handelt, der durch die Vergärung von reinem Traubensaft gewonnen wird, und nicht um Surrogate.

Vitamin E, das nach wie vor das wichtigste Antioxidans ist, kann auch nicht in reiner Form, sondern als Bestandteil von Pflanzenölen in Kosmetika eingebracht werden. Viel Vitamin E ist in Ölen enthalten: Sojabohnen-, Mais-, Avocado-, Borretsch-, Trauben-, Haselnuss-, Weizenkeim- und Reiskleieöl.

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Wie viele Antioxidantien brauchen Sie?

Es stellt sich die Frage: Wenn Antioxidantien so nützlich sind, sollten sie dann nicht in höheren Konzentrationen in Kosmetika eingesetzt werden? Es stellt sich heraus, dass die Formel „je mehr, desto besser“ bei Antioxidantien nicht funktioniert, sondern sie im Gegenteil in relativ niedrigen Konzentrationen am wirksamsten sind.

Zu viele Antioxidantien verwandeln sich in ihr Gegenteil – sie werden zu Prooxidantien. Das wirft ein weiteres Problem auf: Braucht die Haut immer zusätzliche Antioxidantien oder kann die Zugabe zusätzlicher Antioxidantien das natürliche Gleichgewicht der Haut stören? Wissenschaftler streiten sich viel darüber, und es gibt keine endgültige Klarheit in dieser Frage. Aber wir können definitiv sagen, dass Antioxidantien in einer Tagescreme notwendig sind, die nicht über die Hornschicht hinaus eindringt. In diesem Fall wirken sie wie ein Schutzschild, das äußere Angriffe abwehrt. Es ist immer sinnvoll, natürliche Öle auf die Haut aufzutragen, die von Natur aus Antioxidantien in genau kalibrierten Konzentrationen enthalten, sowie frisches Gemüse und Obst zu essen oder gelegentlich ein Glas guten Rotwein zu trinken.

Die Verwendung von pflegenden Cremes mit antioxidativer Wirkung ist gerechtfertigt, wenn die Belastung der natürlichen antioxidativen Systeme der Haut plötzlich zunimmt; in jedem Fall ist es vorzuziehen, Cremes zu verwenden, die natürliche antioxidative Zusammensetzungen enthalten – Pflanzenextrakte, die reich an Bioflavonoiden sind, Vitamin C, natürliche Öle mit Vitamin E und Carotinoiden.

Sind Antioxidantien wirklich wirksam?

Unter Wissenschaftlern wird derzeit darüber diskutiert, ob die Vorteile von Antioxidantien übertrieben sind und ob Kosmetika mit Antioxidantien wirklich gut für die Haut sind. Nachgewiesen ist lediglich die unmittelbare Schutzwirkung von Antioxidantien – ihre Fähigkeit, Hautschäden durch UV-Strahlung zu reduzieren (z. B. Sonnenbrand vorzubeugen) und Entzündungsreaktionen zu verhindern oder zu reduzieren. Daher sind Antioxidantien zweifellos in Sonnenschutzmitteln, Tagescremes sowie in Produkten zur Anwendung nach verschiedenen Hautschäden – Rasur, chemisches Peeling usw. – nützlich. Wissenschaftler sind sich weniger sicher, dass die regelmäßige Anwendung von Antioxidantien die Hautalterung wirklich verlangsamen kann. Diese Möglichkeit lässt sich jedoch nicht von der Hand weisen. Es ist wichtig zu verstehen, dass die Wirksamkeit von Antioxidantien von der Zusammensetzung des Antioxidantien-Cocktails abhängt – die bloße Angabe der Namen von Antioxidantien in der Rezeptur bedeutet nicht automatisch, dass das Produkt auch wirksam ist.

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