Cortisol – der anabole Feind?

Kategorisierung

Die Endokrinologie benennt verschiedene Einteilungsmöglichkeiten der Hormone. Jede hormonelle Wirkung entfaltet sich nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, d.h. eine Zelle enthält exakt dem situativ notwendigen Hormon angepasste Rezeptoren und der gewünschte Stoffwechselprozess wird nach Herstellung des Kontaktes zwischen Hormon und Zelle ausgelöst. Demnach beinhaltet die molekulare Struktur eines Botenstoffes seine Botschaft, also erscheint eine Einteilung nach der chemischen Struktur sinnvoll.

Cortisol ist nach dieser Variante den Steroidhormonen zuzuordnen. Ihnen liegt ein Steranringsystem zugrunde, eine Verknüpfung aus vier mit Kohlenstoffatomen bestückten Ringen. Das im Körper am häufigsten auftretende Steroid ist das Cholesterin und jedes andere, so auch Cortisol, ist ein Cholesterin-Derivat. Zu ihnen zählen die Sexual- und die in der Nebennierenrinde produzierten Hormone. Von anderen Hormonen unterscheiden sie sich durch ihre Fettlöslichkeit. Dies bedingt, dass sie nicht in den Körperzellen gespeichert werden können, da sie die bekanntlich aus einer Doppellipidschicht bestehende Zellmembran leicht durchdringen. Allein die Regulation der Produktion in den entsprechenden endokrinen Drüsen regelt eine dem Bedarf angepasste Abgabe.

Herkunftsort, Entstehung und Regulation

Im obenstehenden Abschnitt wurde bereits der Zusammenhang zwischen Cholesterin und jedem anderen Steroidhormon erwähnt. Dass auch Cortisol ein Derivat ist bedeutet, dass es aus dem Cholesterin hergestellt wird. Cholesterin liegt in der Zellmembran und in Form von Fetttröpfchen im Plasma praktisch jeder Körperzelle vor. Durch enzymatische Katalyse wird aus der Ursprungsform ein Steroid mittels Änderung der Molekülstruktur gebildet. Welches Steroidhormon entsteht ist von dem Enzym abhängig, über das die jeweilige endokrine Drüse verfügt.

Cortisol gehört zu der etwa 50 Verbindungen umfassenden Gruppe der Cortikoiden, d.h. den in der Nebennierenrinde produzierten Steroide. Die Nebennieren zählen trotz ihres geringen, nur wenige Gramm betragenden Gewichts zu den wichtigsten Organen im endokrinen System. Sie produzieren Mineralkortikoide (Hormone, die den Wasser- und Elektrolyt-Haushalt regulieren), Sexualhormone und körpereigene Anabolika. Cortisol gehört zu den sog. Glukokortikoiden, die, wie ihr Name vermuten lässt, den Kohlenhydratstoffwechsel beeinflussen.

Die wichtigsten Glukokortikoide sind Cortisol und Cortikosteron, welche für gewöhnlich in einem 7:1-Verhältnis (Cortisol:Cortikosteron) vorliegen. Sie werden in der Zone fasciculata, der zweiten von drei Zonen der Nebennierenrinde gebildet.

Um die feinabgestimmte Regulation der Cortisolfreisetzung zu verstehen, muss der gedankliche Sprung bis in den geografisch gesehen obersten Punkt des endokrinen Systems erfolgen. Im Hypothalamus, einem Bereich des Zwischenhirns, wird das Cortikotropin-Releasing-Hormon (CRH) ausgeschüttet, welches wiederum in der Hypophyse, besser bekannt als Hirnanhangsdrüse, die Herstellung des adrenocorticotropen Hormons (ACTH) auslöst. Das ACTH gelangt über die Blutbahnen in die Nebennierenrinde oder genauer gesagt in die genannte Zone fasciculata, dem finalen Entstehungsort des Cortisols.

Die Synthese erfolgt in den Mitochondrien der Nebennierenrinde. Ausgangsstoff ist Pregnenolon, ein Abkömmling des Cholesterins, der Basis aller Steroide ist. Die Herstellung des Cortisols erfolgt über zahlreiche Zwischenprodukte in einer hochkomplexen chemischen Reaktionskette. Wie eingangs beschrieben sind es die zur Anwendung kommenden Enzyme, die das Entstehungsprodukt aus der Cholesterinsynthese bestimmen. Im Falle der Cortisol-Produktion sind es die metabolisch bedeutsamen, körpereigenen Enzyme aus der Familie Cytochrom P450.

Die Regulation der im Körper vorhandenen Cortisolmenge erfolgt in einem Rückkopplungs-system mit den endokrinen Drüsen im Gehirn. Der Hypothalamus gleicht die Menge des freien Cortisols* im Blutkreislauf mit einem Idealwert ab. Nach diesem Soll-Ist-Vergleich wird die Ausschüttung von CRH und ACTH gesteuert.

Unabhängig vom beschriebenen Kreislauf-Mechanismus erfolgt die Cortisolproduktion in einer Art Vorratshaltung zu großen Teilen in der zweiten Nachthälfte und die Cortisolabgabe in regelmäßigen Schüben mit einem Höhepunkt direkt nach dem Aufstehen und einem stetig fallenden Verlauf. Darüberhinaus bewirken Stresssituation jeder Arten wie z.B. körperliche und geistige Anstrengung, dass vermehrt Cortisol produziert wird; nicht umsonst bezeichnet man es auch oftmals als „Stress-Hormon“. Unter normalen Umständen wird der menschliche Körper eine tägliche Menge von 15 bis 40mg Cortisol herstellen.

*Die meisten Glukokortikoide sind an ein Transportprotein (Transkortin) gebunden. In diesem Verbund sind sie inaktiv. Nur etwa 5-10% des im Blutplasma zirkulierenden Cortisols liegt in freier Form vor. preview

Wirkungsweise

Im Zuge der Charakterisierung des Cortisols wurde bereits ein Zusammenhang mit dem Kohlenhydratstoffwechsel angedeutet. Auch wenn die Glukokortikoiden ihren Namen dieser Tatsache zu verdanken haben, wirken sie tatsächlich noch erheblich vielseitiger.

Generell eilt dem Cortisol der Ruf eines katabolen Hormons voraus. Bekanntermaßen wirkt es als Gegenspieler des Insulins, indem es den Blutzuckerspiegel erhöht. Der entsprechende, primär in der Leber stattfindende Stoffwechselprozess wird als Gluconeogenese bezeichnet; die Bezeichnung deutet an, dass es sich um eine Neubildung von (Trauben-)Zucker handeln muss. Diese kann u.a. durch eine Umwandlung freier Aminosäuren unter Freisetzung von Stickstoff erfolgen, welche unter Zuhilfenahme des Cortisols aus der Muskulatur bezogen werden. Dies klingt beinahe erschreckend, in jedem Fall zutiefst katabol.

Zusätzlich behindert das Steroid die Einlagerung von Glucose, bzw. der Speicherform Glycogen, in Muskel- und sonstigen Körperzellen. Wenn also wieder kurzkettige Kohlenhydrate für die Energiebereitstellung benötigt werden und die Speicher nicht über die notwendigen Mengen verfügen, kann u.U. ein verstärkter Rückgriff auf die Skelettmuskulatur und deren in dieser Situation hilfreichen Aminosäuren erfolgen.

Eine anhaltend verstärkte Cortisol-Produktion kann zu einer verminderten Insulinsensibilität führen. Studien konnten einen Zusammenhang zwischen der Insulinresistenz und einem erhöhten Cortisolspiegel bei adipösen Kindern nachweisen. Auf eine Ausführung der negativen Folgen einer sinkenden Wirkungsrate von Insulin für den Muskelaufbau und die allgemeine Gesundheit wird an dieser Stelle der Einfachheit halber verzichtet; sie sollten hinreichend bekannt sein.

Ist der Wirkmechanismus zwischen den beiden Hormonen aus dem Gleichgewicht geraten, äußert sich dies oftmals in einer verstärkte Neigung zu Wasser- und Fetteinlagerungen. Hat die Überproduktion an Cortisol eine Insulinresistenz provoziert, reagiert die Bauchspeichel-drüse mit einer verstärkten Ausschüttung des Insulins, welches wiederum eine erhöhte Fettspeicherung und -bildung hervorruft. Patienten, die am Cushing-Syndrom leiden, einer krankhaften Überfunktion der Nebennierenrinde, die zu einer übermäßigen Cortisol-Produktion führt, weisen u.a. Symptome einer Stammfettsucht auf. Der gestörte Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel führt zu einer bislang noch wenig erforschten Umverteilung der Fettansammlung mit einer Zunahme vor allem im Kopf- und Bauchbereich bei vergleichsweise schlanken, muskelschwachen Gliedmaßen. Letztgenanntes Depot ist nicht nur Folge der (evtl. cortisolbedingten) Insulinresistenz, sondern kann auch ihre Ausprägung verstärken. Zudem erhöht es nachweislich die Ausschüttung von Botenstoffen im Gehirn, die psychische Verstimmungen hervorrufen. Wenn in Veröffentlichungen die Rede von Heißhungerattacken in Folge eines erhöhten Cortisolniveaus ist, dann bezieht sich das wahrscheinlich auf diesen Sachverhalt, da Stimmungsabfälle das Verlangen nach dem typischen "comfort-food" bedingen (welches die Insulinproduktion, Fetteinlagerung usw. wiederum vorantreibt). Es entstehen also mehrere Teufelskreise; angesichts der Komplexität der hier nur kurz umrissenen Systeme kann dem Cortisol i.d.R. keine Alleinschuld zugewiesen werden, aber ein dauerhafter Anstieg der Steroidausschüttung sollte in jedem Fall Anlass zu Bedenken geben.

Zusätzlich zeigen Studien, dass ein steigender Cortisolspiegel zu einem fallenden Testosteronspiegel führt. Wenn ein Verdacht auf Übertraining besteht, erfolgt zumeist eine Untersuchung des Cortisol-Testosteron-Verhältnis im Körper. Warum Athleten, die Steroide anwenden, wesentlich härter trainieren können ohne in den Übertrainingszustand zu gelangen ist u.a. dieser Tatsache geschuldet; die zusätzlich zugeführten Hormone kompensieren die testosteronhemmende Wirkung und unterdrücken gleichzeitig die Cortisolausschüttung.

Die Liste der negativen Auswirkungen einer Überproduktion ließe sich nahezu beliebig fortsetzen. Sie kann sowohl zu einer Hemmung des Knochensubstanz- und Bindegewebsbildung als auch zu einer vermehrten Ausscheidung von Calcium durch die Niere bei gleichzeitig verminderten Resorption im Darm führen, was demnach in zweierlei Hinsicht schädliche Auswirkungen auf das Skelett zur Folge hat. Zudem konnte ein Zusammenhang zwischen einem Cortisolanstieg und verstärktem Widerstand der peripheren Blutgefäße gezeigt werden, also könnte Bluthochdruck auch auf das Steroidhormon zurückzuführen sein. Eventuell ist dies mit einer natriumbindenden Wirkungsweise des Cortisol in Verbindung zu bringen, die außerdem zu einem aufgeblähten Erscheinungsbild führen kann.

Die hier aufgeführten Folgeerkrankungen sind im Regelfall für den gesunden Organismus wenig relevant. Gesundheitliche Folgen sind erst bei Überdosen in klinisch relevanten Höhen zu erwarten, etwa wenn eine medikamentöse Verabreichung von Cortisol erfolgt oder wenn eine permanent erhöhte Ausschüttung in Folge von chronischem Stress, z.B. durch das angesprochene Übertraining oder Schlafmangel zu verzeichnen ist.

Selbstverständlich würde das endokrine System nicht die Herstellung eines Hormons veranlassen, aus dem ausschließlich negative Begleiterscheinungen resultieren.

Cortisol wirkt entzündungshemmend, ist das erwiesenermaßen stärkste körpereigene Immunsuppressivum. Unter anderem mindert es die Entstehung von Prostaglandinen und Leukotrinen und anderen hormonellen Substanzen, die Entzündungen und allergische Reaktionen hervorrufen sowie die Schmerzempfindlichkeit erhöhen können. Cortisol ist auch an der Bekämpfung des freien Histamins, ein Stoff, der jedem Allergiker hinreichend bekannt sein sollte, im Körper beteiligt. Zudem kann es in größeren, meist pharmazeutischer Verabreichung geschuldeten Mengen die Immunabwehrreaktion abschwächen, in dem es die Bildung lymphatischen Gewebes hemmt. Auch hier profitieren Personen, die unter Allergien, Asthma, Neurodermitis usw. leiden, denn ihre Symptome sind auf eine übertriebene Aktivität des Immunsystems zurückzuführen, und auch die entzündungshemmende Wirkung ist neben den oben genannten auf eben diesen Sachverhalt zurückzuführen.

Neben der entzündungshemmenden ist in jedem Fall die unerlässliche Funktionalität in Stresssituationen zu erwähnen. Insbesondere Disstress, d.h. negativer Stress in unvorhersehbaren Situationen des Kontrollverlusts, führt zu einem Anstieg der Cortisolkonzentration um mehrere hundert Prozent.

In vielerlei Hinsicht wird der Organismus durch diesen Zustand optimal auf eine extreme Belastung vorbereitet. Die genannte Unterdrückung der temporär zu vernachlässigen körperlichen Funktionen, wie z.B. Immunabwehr, Hungergefühl, Fruchtbarkeit, anabole Prozesse etc. bei gleichzeitiger Auflösung der Energievorräte, gewährt eine maximal mögliche Energiebereitstellung. Auch die Gedächtnisleistung wird durch die hormonelle Reaktion gemindert. „Blackouts“ in Prüfungssituationen sind nebst anderen metabolischen Prozessen darauf zurückzuführen, dass besonders viele Cortisolrezeptoren in jenen Teilen des Gehirns zu finden sind, die der Abrufung von langfristig abgespeicherten Informationen dienen.

Eine besondere Bedeutung kommt dem Zusammenspiel zwischen Cortisol und den im Nebennierenmark gebildeten Botenstoffen Adrenalin und Noradrenalin zu. Vorstufen des Cortisols unterstützen eine Umwandlung großer Anteile des Noradrenalins in Adrenalin und das Cortisol verstärkt die Wirkung beider Stoffe besonders am Herzen, wodurch eine Erhöhung der Herzschlagfrequenz erzielt werden kann. Auch können die Hormone der Nebennierenrinde in das Nebennierenmark einströmen und hier eine Verschiebung der Produktion von Adrenalin und Noradrenalin auslösen. Diese liegen im Normalfall gleichgewichtig vor, aber Cortisol kann den Anteil der Adrenalin-Ausschüttung im Extremfall auf über 90% erhöhen. Mehrproduktion und verstärkte Umwandlung zugunsten des Adrenalins bewirken, dass die notwendige körperliche Leistungsfähigkeit erbracht werden kann, weil es auf Grund seiner Struktur die Energiegewinnung aus den Kohlenhydratspeichern erheblich verbessert und eine schnelle und ausgeprägte Erhöhung des Herzzeitvolumens bedingt. Auch in psychischer Hinsicht wirkt Cortisol im Stressfall unterstützend. Es leistet einen Beitrag zu dem Gefühl völliger Wachsamkeit und Klarheit in Extremsituationen. Eine kürzlich durchgeführte Studie konnte sogar feststellen, dass Personen, die unmittelbar nach einem traumatischen Erlebnis Cortisol verabreicht bekamen, keine Traumata entwickelten. Die diesem Phänomen zugrunde liegenden Ursachen sind indes noch nicht zweifelsfrei geklärt.

Im Unterschied zu Adrenalin und Noradrenalin, die beinahe ausschließlich nur im Bedarfsfall produziert und ausgeschüttet werden, ist Cortisol mit einer Langzeitwirkung verbunden. Die angesprochenen Funktionen, aber auch die negative Begleiterscheinungen, können bei anhaltender Belastung über sehr lange Zeiträume aufrechterhalten werden.

Cortisol scheint ein Hormon voller Widersprüche zu sein. Es unterbindet die Immunabwehr, aber neuste Forschungen zeigen auch, dass es auf bestimmte Immunparameter offenbar stimulierend wirkt. Es kann als grundsätzlich katabol bezeichnet werden, aber gleichzeitig wirkt es in der Leber anabol. Es wird als "Dickmacher" verschrien und ist mit entsprechenden Ängsten verbunden, aber es steigert auch die Energiegewinnung aus Fetten und hemmt die Lipogenese, im Speziellen die Neubildung von Fettsäuren aus Kohlenhydraten.

In der gebotenen Kürze sind nicht alle Wirkungen und erst recht nicht alle Wechselwirkungen in ihrer Komplexität zu erfassen. Für Cortisol gilt, was auch für so viele andere medizinische Sündenböcke gilt: sie sind ganz grundsätzlich lebenswichtig, aber moderne Lebensweisen provozieren, dass der Körper sie nicht mehr in dem optimierten Mechanismus anwenden kann, der sich über die Jahrtausende der Evolution entwickelt hatte. Die Funktion eines Hormons ist nicht unsinnig, weil sie katabol ist. Die schnelle Energiebereitstellung bei extremen psychischen oder physischen Belastungen, die es auch und grade im Sport immer geben wird, muss zweifelsohne als unverzichtbar bezeichnet werden. Wenn unsere Vorfahren in Gefahren- und Stresssituationen gerieten, z.B. aufgrund langwieriger Hungerperioden, dann war es von entscheidendem Vorteil, wenn eine verbesserte Anlage von Fettreserven oder eine Herabsetzung der Fruchtbarkeit einer Frau hormonell herbeigeführt werden konnte. Aber der Organismus ist in seiner Anpassung bekanntlich träger als es die technischen und gesellschaftlichen Entwicklungen sind. Wenn Stress zum Dauerzustand wird, erfolgt die Cortisolausschüttung entsprechend kontinuierlich, aber der Körper hat nicht die richtige Schlussfolgerung gezogen. Moderner Stress ist anderer Natur; wir geraten kaum noch in Situationen, in denen wir die bereitgestellte Energie zu Flucht oder Kampf bräuchten. Der freigesetzte Zucker kreist im Körper, ohne dass ein ausreichend gegenwirkender Part existiert. Der Urmensch kannte keine Supermärkte und keine Autos mit Klimaanlage, aber er kannte auch keine berufsbedingten Anrufe nach Feierabend, keinen Karrieredruck – und er kannte kein Übertraining.

Kontrolle des Cortsolspiegels

Die entscheidenden Faktoren sind derart banal, dass sich eine Erwähnung beinahe erübrigt: Regeneration und Ernährung.

Gestresste Menschen sind ganz grundsätzlich infektanfälliger, weniger leistungsfähig, neigen zu depressiver Verstimmung und zu Gewichtszunahme. Sehr viele Publikationen zeigen ein Dreigestirn aus Cortisol, Übergewicht und Stress auf. Besonders häufig wird Schlafmangel in diesem Zusammenhang erwähnt. Er führt zu einem langsameren Cortisolabbau und wird zudem vom Körper als Stress wahrgenommen, hat also eine zusätzliche Ausschüttung zur Folge. Dass Schlafmangel den Kohlenhydratstoffwechsel bis hin zur angesprochenen Insulinresistenz negativ beeinflusst, steht nach intensiver Forschung außer Frage. In Untersuchungen entwickelten Probanden nach einigen aufeinanderfolgenden Tagen mit erheblichem Schlafdefizit einen 45%igen Anstieg des Verlangens nach Kohlenhydraten.

Eine Beachtung des individuellen Schlafbedürfnisses leistet demnach einen wichtigen Beitrag zur Kontrolle des Cortisolspiegels.

Analog gilt es, Vernunft bezüglich anderer psychischer Strapazen in beruflicher und privater Hinsicht walten zu lassen. Auf eine Aufführung der einschlägig bekannten Entspannungsmethoden wird in diesem Zusammenhang verzichtet. Aus der Erkenntnis, dass Stressreduktion gesundheitlichen Profit ergibt, sollten sich die richtigen Schlüsse leicht ziehen lassen. Dennoch seien speziell die Stressoren im Widerstands- und Fitnesstraining erwähnt. Mit den Auswirkungen mangelhafter Regeneration ist beinahe jeder ernsthaft trainierende Sportler vertraut. Sie werden als besonders störend empfunden, wenn sie zu einem Plateau in der körperlichen oder leistungsbezogenen Entwicklung geführt haben. Unter anderem ist hieran eine vermehrte Cortisolausschüttung durch permanentes Stressempfinden beteiligt; an dieser Stelle sei noch einmal auf die Unterdrückung der Testosteronproduktion, die katabloe Wirkung etc. verwiesen. Versuche mit Ruderern eines Olympiakaders zeigten, dass ihre Cortisolwerte im Blut nach den Spitzen im unmittelbaren Anschluss an eine Belastung zwar wieder sanken, jedoch einen als kritisch eingestuften Schwellenwert auch in längeren Ruhephasen nicht mehr unterschreiten konnten. Ein sinniges Trainingsprogramm, das ausreichende Erholung für die einzelnen Muskelgruppen und das Zentralnervensystem beinhaltet, wirkt einem Übertrainingszustand bekanntlich vor. Und wenn es ein schlagkräftiges Argument für die strittige Theorie der Trainingszeitbegrenzung auf maximal 60min gibt, dann ist es der Verweis auf den stetigen Anstieg des Cortisollevels während des Workouts.

Ferner kommt der Gestaltung der Ernährung eine entscheidende Rolle zu. Hierbei sollten sich die unterschiedlichen Wirkungsdauer der Hormone zu Eigen gemacht werden. Wie bereits erwähnt dient Cortisol der langfristigen Stressabwehr. Seine negativen Wirkungen entfaltet es erst nach mehreren Stunden, während körpereigenes Insulin beinahe sofort wirksam ist. Regelmäßige Nahrungsaufnahme kann also eine ausgeglichene Cortisol-Insulin-Bilanz unter- stützen. Derselbe Sachverhalt begründet die Empfehlung einer Zufuhr kurzkettiger Kohlenhydrate nach dem Training.

Besondere Vorsicht ist bei Reduktionsdiäten geboten. Auch eine Energie- und Nährstoffunterversorgung bedeutet Stress und der Körper muss Cortisol einsetzen, um Energie aus den Speichervorräten zu mobilisieren. Dies könnte, neben der genetisch veranlagten Körperfettverteilung, ein Grund dafür sein, dass viele fehlernährte Menschen auf den ersten Blick schlank bis dünn erscheinen, jedoch auch nach sehr entbehrungsreichen Diäten über hartnäckige Fettdepots am Bauch verfügen.

Auch für einige Supplemente wie z.B. Glutamin oder Vitamin C ist eine cortisolsenkende Wirkung bekannt. Darüberhinaus sind speziell entwickelte Cortisolblocker im Handel erhältlich. Ihre Einnahme bedarf jedoch reiflicher Überlegung, denn sie blockieren auch die entzündungshemmende Wirkung. Auf diese ist die Sehnen- und Gelenkapparatur aber besonders bei schwerem Krafttraining angewiesen. Sportler, die cortisolunterdrückende Mittel supplementieren, klagen häufiger über entsprechende schmerzhafte Einschränkungen.

Bei allgemeiner organischer Gesundheit und einer bewussten Lebensweise erübrigt sich jede Cortisol-Hysterie.

Quellen

• Zelle – Organ – Mensch; Peter Kugler; Urban & Fischer
• Der Mensch – Anatomie und Physiologie; Johann Schwegler; Thieme
• Anatomie und Physiologie; Udo M. Spornitz, Springer Verlag
• Innere Medizin; Linus Geisler; Kohlhammer
• Das Stresshormon Cortisol; Clemens Kirschbaum; Uni Düsseldorf
• Kurzes Lehrbuch der Biochemie; Detlef Doenecke, Peter Karlson, Jan Koolman; Thieme
• Cortisol und DHEA bei Stress und Alterungsprozessen; Ralf Kirkamm; Fachbroschüre 001; Labor für funktionelle Medizin AG
• Adiponectin and stress hormone responses to maximal sculling after volume-extended training season in elite rowers; Jaak Jürimäe, Priit Purge, Toivo Jürimäe
• Glukokortikoide in Stresssituationen; Christoph Henzen
• Is Vitamin C A Natural Stress Buster; Elaine Ferguson
• Low calorie dieting increases cortisol; A Janet Tomiyama ; Traci Mann ; Danielle Vinas ; Jeffrey M Hunger ; Jill Dejager; Shelley E Taylor
• Cortisol und Insulinresistenz bei adipösen Kindern und Jugendlichen; T. Reinehr, W. Andler