Die immunologische Komponente der Nahrungsaufnahme (I)

Die Bodyguards

Das Immunsystem ist das komplizierteste System des menschlichen Körpers. Daher wird dieser Artikel nicht alle Facetten beleuchten können, sondern ist nur als eine Art Überblick zu verstehen, um unter anderem den Begriff "Entzündung" richtig einordnen zu können. Zudem geht es mir vorrangig um den Bezug zur Ernährung und Wundheilung und nicht zwangsläufig um die ausgeklügelten und komplexen Abwehrmechanismen unseres Immunsystems gegen bakterielle und virale Angriffe.

Dem Immunsystem werden alle Systeme zugeordnet, welche zum Schutz der eigenen Gesundheit dienen und ist nicht auf die Abwehr von Mikroorganismen wie Pilze, Viren und Bakterien beschränkt. Neben dem immunologischen Verhalten, gehören auch die Wundheilung und der Aufbau von neuem Gewebe zu den Aufgaben dieses Systems. Es schützt uns vor dem Eindringen von Mikroorganismen und Giften in unseren Körper. Das fängt mit den Barrieren an.

Die Barrieren sind die "First Line of Defense". Dazu gehören die Lunge, die Haut und vor allem unser Darm. Also die Bereiche welche ständigen Kontakt mit der Umwelt und Mikroorganismen ausgesetzt sind. Immunologische Verhaltensweisen, genannt Immunological Behavior, welche dem körpereigenen Schutz dienen, werden dem Immunsystem zugeordnet.

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Sozialer Rückzug bei einer Depression (erinnre dich an deine letzte schwere Grippe) soll vor weiteren Gefahren wie der erneuten Kontamination mit beispielsweise Bakterien schützen und der geringe Bewegungsdrang und der Muskelschmerz dient dazu, dass keine Energie unnötig für Aktivitäten verschwendet wird, die gerade nicht überlebenswichtig sind.
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Depressionen (Sickness Behavior), Ekel, Scham, aber auch Angst können Beispiele für ein Interleukin gesteuertes Verhalten sein (Lisa E Goehler, Mark Lyte und Ron PA Gaykema 2007, Bilbo SD, Schwarz JM. 2012, Robert Dantzer et al 2007, 2008). Interleukin?

Über Interleukine (inter = zwischen, leukine = von Leukozyt) kommuniziert das Immunsystem mit allen Zellen des Körpers und informiert über den momentanen gesundheitlichen Zustand. Die sogenannten Stressachsen, auch Überlebensachsen, welche durch die HPA-Achse und den Sympathikus gebildet werden, stehen im ständigen Kontakt mit unserem Immunsystem. Beide Systeme regulieren sich gegenseitig. Stress erhöht die Aktivität des Immunsystems und das Immunsystem erhöht die Aktivität der Stresssysteme (Blalock JE, Smith EM. 2007).

Die HPA Achse: Was ist Stress?

HPA steht für Hypothalamus, Pituatary (Hypophyse) und Adrenal Gland (Nebennierenrinde) und beschreibt die hormonelle Organisation in einer Stresssituation. Stress bedeutet in erster Linie Gefahr und wird als "Störung der Homöostase" definiert. Das heißt wenn sich das Gleichgewicht (Homöostase) in unserem Körper verändert, in Form von Blutzuckerschwankungen, pH-Wert Änderungen, Temperaturänderungen, Energieverbrauch und so weiter, dann ist das Gefahr, beziehungsweise Stress.



Wird Gefahr (also Stress) wahrgenommen durch äußere Reize (Augen, Ohren, usw.) oder durch innere Reize (Interleukine, Giftstoffe, Bakterien, bestimmte Nahrungsmittel) wird in einer Kaskade von Botenstoffen zum Schluss Cortisol aus der Nebennierenrinde ausgeschüttet. Cortisol sorgt dafür, dass die Lipolyse (Fettabbau) und die Glukoneogenese (Produktion von Glukose aus den Glykogenspeichern, aus Glycerin vom Fettabbau und Aminosäuren aus der Muskulatur und dem Blutpool) auf Hochtouren laufen, um genügend Energie zu produzieren: Zum Wegrennen, zum Kämpfen, für das Gehirn und allen voran für Reaktionen des Immunsystems.

Das Immunsystem beschützt uns. Eine kleine Zusatzinformation: Auch unsere Muskulatur wird zu unserem Immunsystem gezählt. Wegrennen oder kämpfen ist Schutz. Die Muskulatur ist ein immunologisches Organ welches bei Aktivität das Immunsystem dämpft (Pedersen BK 2009), da mich die Muskulatur (meistens) aus der Gefahrenzone bringt und in diesem Fall wichtiger ist als eine Immunaktivität.

Das autonome Nervensystem: Der Sympathikus und der Parasympathikus

Der Sympathikus ist der neurologische Teil unseres Schutz-, Kampf- oder Fluchtsystems. Wird Gefahr (Stress) wahrgenommen (dazu zählen auch Bakterien, Viren und andere Toxine) wird Noradrenalin und Adrenalin produziert.

Über Alpha-Rezeptoren auf unserem Immunsystem kommt es zur Leukozytendemargination (Arber N et al 1991). Das bedeutet, dass die Leukozyten (weiße Blutkörperchen) sich aus ihrer Ruheposition herauslösen und im Blut aktiv werden.

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Auch Sport und Training ist Stress. Bei kurzer sportlicher Aktivität verteilen sich unsere Immunzellen im Körper. Das ist gut, sie patrouillieren. Bei zu langer sportlicher Aktivität klaut die Muskulatur dem Immunsystem allerdings Energie.
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Hohe und ständig erhöhte Cortisolspiegel hemmen ebenfalls die Aktivität des Immunsystems (Turk Rhen et al 2005). Es entsteht hier z.B. das "Open Window" Phänomen, was die kurzzeitige gesteigerte Infektanfälligkeit von Sportlern nach intensiverem Training beschreibt (Kakanis MW et al. 2010).

Der Parasympathikus entspricht den Ruheteil unseres Nervensystems und spiegelt die Funktionen des Sympathikus. Er arbeitet mit Acetylcholin und hat starke anti-entzündliche Wirkungen.

Die Immunreaktion

Immunzellen werden zu einem großen Teil von Lymphknoten und Immunologischen Organen wie dem Thymus, der Milz, dem Darm, dem Knochenmark und weiteren gebildet. Wenn jemand eine Infektion hat, dann treffen sich die Immunzellen in den Lymphknoten und diese schwellen an.

Um die Lymphknoten sind kleine Fettdepots angelagert, welches als Energiequelle für das Immunsystem dienen können. Denn während einer Immunreaktion verschwindet erst einmal der Hunger und Appetit damit man nicht weitere Erreger aufnimmt. Erbrechen und Durchfall ist Teil der körpereigenen Abwehr und dient dazu alles, was keine Miete zahlt, heraus zu bitten.

Dem unspezifischen Immunsystem sind sogenannte Antigen Präsentierende Zellen (APC = Antigen presenting Cells) zugeordnet, unter anderem auch die Fresszellen (Makrophagen, Dendritische Zellen, Granulozyten). Diese APCs sind nach den Barrieren die ersten, welche auf einen Eindringling reagieren, diesen fressen (aufnehmen) und das aufgenommene Antigen (Erkennungsmerkmal des Feindes) inklusive bestimmter Interleukine für das spezifische Immunsystem präsentieren.

Das spezifische Immunsystem umfasst die T- und B- Lymphozyten welche mit Hilfe von ausgeklügelten Waffen gegen Fremdkörper vorgehen können. Das unspezifische Immunsystem wird immer dann aktiv, wenn unsere Barrieren, also die "First Line of Defense" (z.B. unsere Darmschleimhaut) von Giften und Mikroorganismen überwunden wurde.

Die Natur muss nicht korrigiert werden: Was sind denn jetzt Entzündungen?

Eine Entzündung beschreibt nichts anderes als eine Immunaktivität. Eine Entzündung ist nicht gut, oder nicht schlecht. Eine Entzündung kann kontextabhängig gut oder schlecht, zu niedrig oder überschießend ablaufen. Erstmals ist eine Entzündung allerdings nur der Versuch deines Körpers dir das Überleben zu sichern. Am Beispiel der Wundheilung möchte ich das kurz erklären:

Du verletzt dich. Dadurch kommt es zum Ausstoß von Botenstoffen der verletzten Zelle und einer pH- Wert- Änderung. Das Immunsystem wird angelockt. Die angelockten Immunzellen desinfizieren und säubern das Wundgebiet (Charles N Serhan et al. 2005,2007, 2008). Gleichzeitig kommt es zu einer Schwellung, welche Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren antransportiert, die Ausgangsstoffe von Lösungssubstanzen sind (Charles N Serhan et al. 2005,2007, 2008).Wir sind mitten drin in einer Entzündung. Wie sinnvoll ist es deiner Meinung nach eine Entzündung zu hemmen?

Wie eine optimale Wundheilung abläuft und was du bei einer Verletzung und Schmerzen machen kannst, beschreibe ich noch sehr genau in einem späteren Artikeln. Zunächst merke dir Folgendes:

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Wenn du dir nicht genau sicher bist, was du da tust und wie eine Immunreaktion abläuft, dann lass die Finger davon. Kein Eis, keine "PECH- Regel", keine Entzündungshemmung, keine Kompressionsverbände. Schmerzrelatiert entlasten und ein über Jahrtausende geprägtes System nicht versuchen mit Internethalbwissen zu korrigieren.
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It's all about Energy: Streit der Organe um die Ressourcen

Ist das Immunsystem aktiv, dann benutzt es sehr viel Energie in Form von Glukose (Traubenzucker, Blutzucker) und Glutamin (Muskulatur) (Wolowczuk I et al. 2008, Calder PC, Dimitriadis G, Newsholme P. 2007, Calder PC, Yaqoob P. 1999, Newsholme P. 2001). Hier fängt es an interessant zu werden.

Ein aktives Immunsystem reduziert über Interleukine den Appetit, erhöht die Aktivität der Stressachsen und sorgt somit dafür, dass unser Körper viel Energie in Form von Glukose und Glutamin produziert (Blalock JE, Smith EM. 2007, Silverman MN et al. 2005, Elenkov IJ et al. 2005). Die Stressachsen bringen Cortisol, Noradrenalin und Adrenalin ins Blut. Diese Hormone sorgen dafür, dass die Bauchspeicheldrüse weniger Insulin produziert und sie reduzieren die Fähigkeit des Insulins, Blutzucker und Co in die Zellen zu schleusen. Die Kaskade wie Insulin funktioniert läuft vereinfacht dargestellt folgendermaßen ab:

1. Blutzucker steigt.
2. Bauchspeicheldrüse (Pankreas) schüttet Insulin aus.
3. Insulin dockt an die Rezeptoren in der Zellmembran an.
4. Über Tyrosinkinase, Insulinrezeptor Substrat 1 (IRS1) und PI3K (Phosphatidylinositide 3-kinases) werden sogenannte Glukosetransporter der Klasse 4 (Glut4) zur Aufnahme von Blutzucker in die Zelle stimuliert.

Cortisol und die beiden anderen Hormone reduzieren nicht nur den Insulinausstoß aus der Bauchspeicheldrüse (Beta- Zelle), sondern auch IRS1 und Pi3K (Rizza RA, Mandarino LJ, Gerich JE. 1982, Adam TC et al 2010, Holmäng A, Björntorp P. 1992, Dake Qi und Brian Rodrigues 2006, Ruzzin J, Wagman AS, Jensen J. 2005).

Verschiedene Interleukine, wie Tumor Nekrosefaktor Alpha (TNF alpha), welche bei einem aktivierten Immunsystem ausgeschüttet werden, hemmen ebenfalls IRS1, aber auch die Tyrosinkinase (Nieto-Vazquez I et al 2008, Mehta NN et al 2010). Auch die PTP1B (Proteintyrosin Phosphatase 1 B) wird durch verschiedene Interleukine stimuliert und sorgt für eine reduzierte Wirkung von Leptin und Insulin (Zabolotny JM et al 2008, Picardi PK et al 2010). Warum?



Ist das Immunsystem aktiv, dann fordert es Energie und es sorgt dafür, dass keine andere Zelle, die nicht für das Überleben notwendig ist, Energie in Form von Glukose (Blutzucker) bekommt. Erst Überleben (Immunsystem), dann alles andere (Muskelaufbau? Fettabbau? Leistungssport?).

Ist wegrennen für das Überleben notwendig, dann benutzt die Muskulatur insulinunabhängig Glukose aus der Blutbahn und schaltet gleichzeitig über Interleukin 6 (Myokin) und Acetylcholin (Meynert Neurone) das Immunsystem ab (Pedersen BK. 2012, Pedersen BK 2009, Handschin C, Spiegelman BM. 2008).

Und auch andersherum. Vor Bakterien und Entzündungen kann ich nicht wegrennen, daher schaltet das Immunsystem die Muskulatur ab. Verstanden? Wichtig! Das ist die adaptive Insulin- und Leptinresistenz.

Kurzfassung: Immunaktivität, Insulinresistenz, Muskelaktivität

Barrieren schützen uns zuerst vor Angriffen aus der Außenwelt. Wird die Barriere durchdrungen und durch z.B. Bakterien überwunden greifen verschiedene Immunzellen an.

DAMP (danger associated moleculare pattern: z.B. Asbest, Alluminium), PAMP (pathogen associated moleculare pattern: z.B. Bakterien, Lektine), Psychostress, Adrenalin/Noradrenalin, Blutzuckerschwankungen (Pruimboom L et al 2012), Lipopolysaccharide (Bakterien) und freie Fettsäuren stimulieren den Toll Like Rezeptor (TLR) an Immunzellen (Joosten LA et al 2010, Andreas Schaeffler et al 2009, Lee JY et al 2003, Tripathy D et al 2003, Guenther Boden, M.D. 2008).

Das Immunsystem wird aktiv und Transkriptionsfaktoren ("ablesen und Produktion anregen von bestimmten Proteinen") wie Nuclear Factor Kappa Beta lesen Entzündungsgene ab und produzieren Interleukine (Interleukin 1,2,6 und Tumornekrosefaktor alpha, sowie Interferon Gamma als Hauptinterleukine).

Interleukine aktivieren die HPA Achse und den Sympathikus, reduzieren Glut4 Rezeptoren, machen kurzzeitig (adaptiv) insulin- und leptinresistent. Zudem ist Östrogen an der Produktion und Reifung von den schon genannten APCs beteiligt. Daher aktiviert Tumor Nekrose Faktor alpha auch die Aromatase und Testosteron wird zu Östrogen umgewandelt (Hursting SD. 2011, Morris PG et al 2011). Das sind die dicken Männer im Schwimmbad mit dem weiblichen Busen und dem rundlichen Gesicht. Die sind entzündet!

Bewegung, über Myokine, macht den TLR weniger sensibel und über Acetylcholin (und dem Acetylcholin- Nikotin- Rezeptor und Muskarinischen Rezeptor) reduziert Bewegung den Nuclear Factor Kappa Beta und ist somit entzündungshemmend (Gleeson M, McFarlin B, Flynn M. 2006, Flynn MG, McFarlin BK. 2006). Nuclear Factor Kapa Beta haben wir schon kennen gelernt: Ein Schlüsselfaktor bei der Entstehung von entzündlichen Erkrankungen und Entzündungsreaktionen.

Die Beschreibung der einzelnen Interleukine oder Rezeptoren soll nicht verwirren, sondern soll helfen das nachfolgende zu verstehen und nachvollziehen zu können. Da bestimmte Nahrungsmittel, aber auch Nahrungsergänzungsmittel, auf die jetzt schon gelernten Rezeptoren wirken können.

Füttern verboten: Erst Jagen, dann Essen – Bewegung und Immunsystem

Hunger oder jedes unbefriedigte Bedürfnis (auch ein Mangel an einem guten Freund als Beispiel oder der falsche Job) ist ebenfalls Stress und löst die oben genannten Mechanismen aus. Haben wir Hunger dann sind wir insulinresistent.



Zum einen um das Immunsystem zu versorgen, aber in diesem Fall ist es wichtiger, dass das Gehirn, welches insulinunabhängig mit Energie versorgt wird (Glut2 Rezeptoren), Energie bekommt. Das Gehirn entscheidet, was jetzt zu tun ist: Hunger? Jetzt Essen oder Nahrungssuche.

Denn Kühlschränke, wie aus dem ersten Artikel vielleicht noch im Kopf, gibt es erst seit etwa 1937 in jedem zweiten Haushalt. Evolutionär gesehen ist Hunger Stress. Um diesen Stress abzubauen, müssen wie essen. Aber um zu essen, müssen wir suchen und uns bewegen. Kühlschränke kennt unser Hypothalamus ja eigentlich nicht. Da wir insulinresistent sind, damit die Energieversorgung unseres Gehirns sichergestellt sein muss, muss die Muskulatur aktiv werden, um ebenfalls insulinunabhängig Blutzucker aufnehmen zu können. Durch die aktive Muskulatur, wie wir schon gesehen haben, wird das Immunsystem abgeschaltet.

Bestimmte körperliche Aktivität reduziert die freien Fettsäuren im Blut, reduziert den Blutzuckerspiegel, erhöht entzündungshemmende Myokine, aktiviert acetylcholinerge Neuronen im Gehirn und erhöht die Aktivität von PGC1 Alpha (dieser aktiviert PPAR und "Langlebigkeisgene" wie SIRT 1, sowie die Produktion von antioxidativen Systemen). Die Effekte auf den TLR wurden ja bereits besprochen.

Was wäre, wenn wir bei Hunger immer direkt essen würden?

Ein aktives Immunsystem und Fremdproteine aus der Nahrung bei einem Körper der adaptiv insulin- und leptinresistent ist?

1. Immunreaktion gegen Nahrung (Allergie?)
2. erhöhter Blutzuckerspiegel und Spiegel an freien Fettsäuren, da Insulin grade nicht richtig funktioniert (Diabetes? Übergewicht?)
3. erhöhte Spiegel an dem Stresshormon Cortisol (Muskelabbau? Burnout?)

Und ein erhöhter Blutzuckerspiegel macht die TLR empfindlicher und freie Fettsäuren reizen den TLR genauso wie Lipopolysaccharide (Lipo = Fett, Saccharide = Zucker). Zudem machen freie Fettsäuren im Blut über die Inaktivierung von IRS1 und Pi3K auch wieder insulinresistent (Dresner A et al 1999).
lgendes:

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Immer direkt bei Hunger zu essen, kann entzündliche Prozesse nicht nur verstärken, sondern auch direkt auslösen.
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Denk mal kurz an das Frühstück, an Intermittent Fasting oder generell an körperliche Aktivität. Erinnerst du dich an den ersten aufrecht gehenden Homo, der erst bewegt, wenn er Hunger verspürt und auch in nüchternem Zustand Höchstleistungen vollbringt?

Da auch Sportler genetisch gesehen Menschen sind, aber es in dieser Artikelreihe natürlich auch um Muskelaufbau, Fettabbau und Verbesserung der körperlichen Leistung geht, werden die Themen Intermittent Fasting und Mahlzeitenfrequenz, Frühstücken, aber auch Periworkout Nutrition super spannend. Das hoffe ich zumindest!

FASSEN WIR ZUSAMMEN Bei einem Bedürfnis wie Hunger SOLLTEN wir uns erst bewegen bevor wie dieses Bedürfnis stillen, also essen. Essen wir erst, dann haben wir ein aktiveres Immunsystem, vielleicht ein chronisch aktives, welches Energie kostet, die Aromatase und den Östrogenspiegel erhöht, welches insulinresistent und leptinresistent macht. Ein Immunsystem welches die Cortisolspiegel erhöht, müde macht und auf Dauer Rückzugsverhalten fordert (Depressionen, Sickness Behavior).

Stell dir vor, dass so etwas ein Leben lang passiert. Irgendwann bekommt auch das Gehirn nicht mehr genug Energie. Das geht allerdings jetzt zu weit?

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Bilder: Ian Boyd | Mike Hoff | Tambako The Jaguar