Hormesis

Körperliche BewegungBearbeiten

Personen mit geringer körperlicher Aktivität haben ein erhöhtes Risiko für oxidativen Stress, ebenso wie Personen, die an hochintensiven Trainingsprogrammen teilnehmen; bei Personen, die mäßig intensiv und regelmäßig trainieren, ist der oxidative Stress jedoch geringer. Ein hohes Maß an oxidativem Stress wird von einigen mit dem vermehrten Auftreten einer Reihe von Krankheiten in Verbindung gebracht.

Es wurde behauptet, dass diese Beziehung, die durch positive Auswirkungen bei einer mittleren Dosis des Stressors (Bewegung) gekennzeichnet ist, für die Hormesis charakteristisch ist. Es ist jedoch wichtig darauf hinzuweisen, dass es Beweise dafür gibt, dass der oxidative Stress, der mit intensiver körperlicher Betätigung einhergeht, langfristige gesundheitliche Vorteile haben kann. Dies würde bedeuten, dass oxidativer Stress selbst ein Beispiel für Hormesis darstellt (siehe Abschnitt über mitochondriale Hormesis), körperliche Bewegung jedoch nicht.

AlkoholBearbeiten

Alkohol wird eine hormetische Wirkung bei der Vorbeugung von Herzkrankheiten und Schlaganfällen zugeschrieben, obwohl die Vorteile von leichtem Alkoholkonsum möglicherweise übertrieben wurden.

Im Jahr 2012 fanden Forscher der UCLA heraus, dass winzige Mengen (1 mM oder 0,005 %) Ethanol die Lebenserwartung von Caenorhabditis elegans verdoppelten, einem Rundwurm, der häufig in biologischen Studien verwendet wird und dem andere Nährstoffe fehlten. Höhere Dosen von 0,4 % brachten keinen Vorteil für die Langlebigkeit. Die Würmer, die 0,005 % ausgesetzt waren, entwickelten sich jedoch nicht normal (ihre Entwicklung wurde gestoppt). Die Autoren vermuten, dass die Würmer Ethanol als alternative Energiequelle nutzten, da sie keine andere Nahrung erhielten, oder dass sie eine Stressreaktion ausgelöst hatten. Die Wirkung von Ethanol auf Würmer, die mit normaler Nahrung gefüttert wurden, wurde nicht untersucht.

Methylquecksilber und Stockenten-EierEdit

Im Jahr 2010 zeigte eine in der Zeitschrift Environmental Toxicology & Chemistry veröffentlichte Arbeit, dass niedrige Dosen von Methylquecksilber, einem starken neurotoxischen Schadstoff, die Schlüpfrate von Stockenten-Eiern verbessern. Der Autor der Studie, Gary Heinz, der die Studie für den U.S. Geological Survey am Patuxent Wildlife Research Center in Beltsville, Md., leitete, erklärte, dass auch andere Erklärungen möglich sind. So ist es beispielsweise möglich, dass die von ihm untersuchte Herde eine geringe, subklinische Infektion aufwies und dass Quecksilber, das bekanntermaßen antimikrobiell wirkt, die Infektion abtötete, die andernfalls die Fortpflanzung der unbehandelten Vögel beeinträchtigt hätte.

Auswirkungen auf das AlternEdit

Einer der Bereiche, in denen das Konzept der Hormesis ausgiebig auf seine Anwendbarkeit hin untersucht wurde, ist das Altern. Da die grundlegende Überlebensfähigkeit jedes biologischen Systems von seiner homöostatischen Fähigkeit abhängt, schlugen die Biogerontologen vor, dass das Aussetzen von Zellen und Organismen gegenüber mildem Stress zu einer adaptiven oder hormetischen Reaktion mit verschiedenen biologischen Vorteilen führen sollte. Für diese Idee gibt es inzwischen eine Vielzahl von Belegen, die zeigen, dass wiederholte leichte Stressbelastung eine Anti-Aging-Wirkung hat. Bewegung ist in dieser Hinsicht ein Paradigma für die Hormesis. Einige der milden Belastungen, die für solche Studien über die Anwendung der Hormesis in der Alternsforschung und bei Interventionen verwendet werden, sind Hitzeschock, Bestrahlung, Prooxidantien, Hypergravitation und Nahrungseinschränkung. Einige andere natürliche und synthetische Moleküle, wie z. B. Celastrole aus Heilkräutern und Curcumin aus dem Gewürz Kurkuma, haben ebenfalls positive hormetische Wirkungen gezeigt. Solche Verbindungen, die ihre gesundheitsfördernde Wirkung durch die Stimulierung oder Modulation von Stressreaktionswegen in Zellen entfalten, werden als „Hormetine“ bezeichnet. Hormetische Interventionen wurden auch auf klinischer Ebene vorgeschlagen, mit einer Vielzahl von Stimuli, Herausforderungen und stressigen Aktionen, die darauf abzielen, die dynamische Komplexität der biologischen Systeme im Menschen zu erhöhen.

MitochondrienBearbeiten

Mitochondrien werden manchmal als „zelluläre Kraftwerke“ bezeichnet, weil sie den größten Teil des Zellvorrats an Adenosintriphosphat (ATP), einer chemischen Energiequelle, erzeugen. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) werden von den Verfechtern der von Denham Harman vertretenen Theorie der freien Radikale als unerwünschte Nebenprodukte der oxidativen Phosphorylierung in den Mitochondrien angesehen. Die Theorie der freien Radikale besagt, dass die Verwendung von Verbindungen, die ROS inaktivieren, wie z. B. Antioxidantien, zu einer Verringerung des oxidativen Stresses und damit zu einer Verlängerung der Lebensspanne führen würde.

ROS können eine wesentliche und potenziell lebensverlängernde Rolle als Redox-Signalmoleküle spielen, die Signale vom mitochondrialen Kompartiment an andere Kompartimente der Zelle weiterleiten. Eine vermehrte Bildung von ROS in den Mitochondrien kann eine adaptive Reaktion auslösen, die zu einer erhöhten Stressresistenz und einer langfristigen Verringerung des oxidativen Stresses führt. Diese Art von Umkehreffekt der Reaktion auf ROS-Stress wurde als mitochondriale Hormesis oder Mitohormesis bezeichnet und ist vermutlich für die lebensverlängernden und gesundheitsfördernden Eigenschaften von Glukosebeschränkung und körperlicher Betätigung verantwortlich.

Ob dieses Konzept auch auf den Menschen zutrifft, muss noch gezeigt werden, obwohl neuere epidemiologische Erkenntnisse den Prozess der Mitohormese unterstützen und sogar darauf hindeuten, dass einige antioxidative Nahrungsergänzungsmittel die Krankheitsprävalenz beim Menschen erhöhen können.

Ionisierende StrahlungEdit

Hormese wurde in einer Reihe von Fällen bei Menschen und Tieren beobachtet, die chronisch niedrigen Dosen ionisierender Strahlung ausgesetzt waren. Überlebende der A-Bombe, die hohe Strahlendosen erhielten, wiesen eine verkürzte Lebenserwartung und eine erhöhte Krebssterblichkeit auf, aber bei niedriger Strahlendosis ist das Verhältnis der Krebstodesfälle bei den Überlebenden der A-Bombe geringer als im japanischen Durchschnitt.

In Taiwan wurde recycelter, radioaktiv kontaminierter Stahl versehentlich beim Bau von mehr als 100 Wohngebäuden verwendet, was zu einer langfristigen (10 Jahre) Exposition von 10.000 Menschen führte. Die durchschnittliche Dosisleistung betrug 50 mSv/Jahr, und eine Untergruppe der Bevölkerung (1.000 Personen) erhielt über zehn Jahre eine Gesamtdosis von über 4.000 mSv. Nach der weit verbreiteten LNT-Theorie (Linear No Threshold), die von den Aufsichtsbehörden angewandt wird, hätte die erwartete Zahl der Krebstoten in dieser Bevölkerung 302 betragen, wobei 70 durch die zusätzliche ionisierende Strahlung und der Rest durch die natürliche Hintergrundstrahlung verursacht worden wären. Die beobachtete Krebsrate war jedoch mit 7 Krebstoten recht niedrig, während nach der LNT-Theorie 232 Krebstote zu erwarten gewesen wären, wenn sie nicht der Strahlung der Baumaterialien ausgesetzt gewesen wären. Hier scheint die Hormesis ionisierender Strahlung am Werk zu sein. Beschrieben von Professor Charles L. Sanders, Korea Advanced Institute of Science and Technology.

Chemische und ionisierende Strahlung kombiniertEdit

Kein Experiment kann in perfekter Isolation durchgeführt werden. Eine dicke Bleiabschirmung um ein chemisches Dosisexperiment herum, um die Auswirkungen ionisierender Strahlung auszuschließen, wird im Labor gebaut und streng kontrolliert, aber sicher nicht im Feld. Das Gleiche gilt für Untersuchungen mit ionisierender Strahlung. Ionisierende Strahlung wird freigesetzt, wenn ein instabiles Teilchen Strahlung abgibt und dabei zwei neue Stoffe und Energie in Form einer elektromagnetischen Welle erzeugt. Die entstehenden Stoffe können dann mit allen Elementen der Umgebung in Wechselwirkung treten, und die freigesetzte Energie kann auch als Katalysator für weitere Wechselwirkungen mit ionisierender Strahlung verwendet werden.

Die daraus resultierende Verwirrung im Bereich der Niedrigdosis-Exposition (Strahlung und Chemie) ist auf die mangelnde Berücksichtigung dieses Konzepts zurückzuführen, wie es von Mothersill und Seymory beschrieben wurde.