AMPK-Aktivierung durch Hypoxie

von | Apr 25, 2022 | Grundlagen, Wirkung | 0 Kommentare

Das Hypoxie-Training ist wie ein zellularer Stressfaktor, der eine AMPK-Aktivierung auslöst. Die Wirkung auf den Stoffwechselsensor ist deshalb mit einer Fastenkur vergleichbar.

Intervall-Hypoxie-Therapie, Fastenkuren und schweißtreibender Sport lösen im Körper jeweils eine ähnliche Wirkung aus. Bei allen drei Stressfaktoren werden zwei zentrale Stoffwechselschnittstellen innerhalb der Zellen reguliert: Es kommt zu einer AMPK-Aktivierung und einer mTOR-Hemmung.

Die Stoffwechselsensoren AMPK und mTOR

Bei der Energiebereitstellung unterscheiden die Körperzellen nur zwischen zwei Zuständen: Wachstum oder Überleben. Für die Regulierung gibt es in der Zelle zwei Schalter oder Sensoren:
– AMPK (AMP-aktivierte Proteinkinase): Wird zum Schutz der Zelle vor ATP-Mangel bei
mangelhaften Versorgungszuständen aktiviert.
– mTOR (mechanistic/mammalian target of rapamycin): Leitet Wachstumsprozesse bei
Nahrungsüberfluss ein.

Die beiden zellulären Zustände wechseln sich ab. Die Aktivierung von mTOR erfolgt bei hohen Energiewerten und reichlicher Nahrungszufuhr. Er erhöht die Proteinsynthese, leitet Wachstums- und Proliferationsprozesse ein. Bei sinkenden Energiewerten wird das Enzym AMPK aktiviert. Es stoppt alle energieaufwändigen Prozesse, indem es die mTOR-Aktivität reduziert. Gleichzeitig regt AMPK die Mitochondrienbiogenese und die Bildung von Schutzproteinen an. AMPK und mTOR sind zwar physiologische Gegenspieler, weil sie unterschiedliche Prozesse einleiten, aber ihre resultierende Wirkung ist die Basis für die zelluläre Leistungsfähigkeit.

Ungleichgewicht von mTOR und AMPK

Grundsätzlich hält der mTOR-Einfluss mit etwa 18 Stunden länger an als der Einfluss der AMPK-Aktivierung mit 3 bis 5 Stunden. Eine übersteigerte mTOR-Aktivierung liegt bei einer ständigen Nahrungszufuhr vor – aber auch bei einer mitochondrialen Dysfunktion. Bei vielen Krankheiten mit Entzündungsgeschehen, wie etwa beim Metabolischen Syndrom, Diabetes Typ 2, Alzheimer-Demenz oder Morbus Parkinson, wird er deshalb als Risikofaktor bezeichnet.

Zelluläre Leistungsfähigkeit mit AMPK erhöhen

AMPK bewirkt eine Verringerung der Entzündungsvorgänge und einer Erhöhung der Regenerations- und Reparaturvorgänge. Unter dem Einfluss von AMPK ist die Stimulierung von zwei Regulationsstoffen hervorzuheben:

– Sirtuin-1: Das Enzym gehört zur Gruppe der Sirtuine. Es interagiert mit mehreren
Regulations-Proteinen. Sirtuin-1 stimuliert z. B. Fettstoffwechsel und verlangsamt den
Zelltod.

– PGC-1 alpha (Peroxisome Proliferator-activated Receptor-y Coactivator 1 alpha): Das Protein beteiligt sich an der Regulierung des Zellstoffwechsels. Es fördert vor allem die mitochondriale Biogenese, den Aufbau roter Muskelzellen, ist außerdem am Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel beteiligt und stimuliert die Synthese von Irisin.

Sirtuin-1 und PGC-1 alpha stehen mit AMPK in wechselseitiger Beziehung und tragen wesentlich zur zellulären Gesundheit bei, weil sie die Schutzmechanismen in der Zelle verbessern.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der AMPK-Aktivierung ist die zelluläre Selbstreinigung. Die Autophagie tritt nur ein, wenn der mTOR-Signalweg gehemmt ist. Bei diesem Prozess werden beschädigte Zellbestandteile zerlegt und abgebaut. Langfristig kommt es auch zu einer kompletten Verjüngung des Mitochondrien-Pools.

Der Einfluss der Hypoxie auf mTOR und AMPK

Das Intervall-Hypoxie-Training wirkt ganz unterschiedlich auf den Körper und die beiden Stoffwechselsensoren. Für die Aktivierung von AMPK und die Reduzierung von mTOR spricht die Mitochondrienbiogenese, die Aktivierung des Fettstoffwechsels und die Autophagie. Ob alle Zellen im Körper ähnlich auf die Hypoxie reagieren oder ob die Einflussnahme von mTOR und AMPK in den unterschiedlichen Geweben auch parallel ablaufen können, ist noch unklar. Einige Patienten berichteten beispielsweise, dass sie nach dem Intervall-Hypoxie-Training Hunger verspürten. Es ist ein Hinweis auf eine AMPK-Aktivierung im Gehirn. Bei anderen Patienten kam es durch das Hypoxie-Training zu einem verbesserten Muskelaufbau. Dies würde für eine Einflussnahme von mTOR sprechen und möglicherweise kann mTOR nach der Aktvierung von AMPK den hypoxischen Reiz auch noch für seine Prozesse nutzen.

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