Cholin: Essentiell für Nerven, Leber und Fettstoffwechsel

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Cholin kann zwar vom menschlichen Körper selbst produziert werden, die Effizienz der Biosynthese ist jedoch unzureichend und variiert zudem stark, z.B. in Abhängigkeit von Alter, Genetik und hormonellem Status. Cholin wird daher als essentiell angesehen. 

Cholin wird im Körper teilweise zu Betain metabolisiert. Die Oxidationsreaktion ist irreversibel, so dass Cholin umgekehrt nicht aus Betain gebildet werden kann. In begrenztem Umfang kann der Cholinbedarf durch die Betainzufuhr mit der Nahrung beeinflusst werden, da bei erhöhter Betainzufuhr weniger Cholin in Betain umgewandelt werden muss.

Cholin wird unter anderem benötigt für die Neurotransmittersynthese (Acetylcholin), Zellmembranaufbau (Phospholipide), Fetttransport (Lipoproteine) und für Methylierungsreaktionen (Homocystein-Abbau, Engiftungsreaktionen) (Penry, Manore, 2008).

Gesundheitswirkungen von Cholin

Cholin für Gehirn und Nervenzellen

Cholin wird in der Synthese der Phospholipide und Sphingomyeline der Zellmembranen benötigt und ist insbesondere für die Myelinscheiden der Nervenzellen wichtig. Der Cholingehalt der Membran ist essenziell für die zelluläre Funktion, Schutz und Flexibilität. Zudem ist Cholin ein Vorläufer des Neurotransmitters Acetylcholin, der bei der Muskelkontrolle, beim Gedächtnis, im vegetativen Nervensystem und vielen anderen Funktionen eine zentrale Rolle spielt. Besonders das Neurovegetativum mit dem komplett durch Acetylcholin gesteuerten Parasympathikus wird durch Cholin gestärkt und kann somit auch günstige Effekte bei vegetativer Dystonie zeigen.

Erniedrigte Acetylcholin-Spiegel im Gehirn treten z.B. bei der Alzheimer-Krankheit auf. Cholin kann Menschen mit Alzheimer und anderen Formen von Demenz helfen, indem der Acetylcholin-Spiegel im Gehirn angehoben wird. Acetylcholin ist an der Speicherung und Abrufung von Erinnerungen im Gehirn beteiligt. Cholin kann die Gedächtnisleistung steigern, besonders bei älteren Menschen. 

Eine klinische Studie von Ross et al. (2013) ergab, dass eine Cholinsupplementierung in den letzten zwei Trimestern der Schwangerschaft sowie bei jungen Säuglingen dazu beitragen kann, die die Häufigkeit für die Entwicklung physiologischer Risikofaktoren für eine Schizophrenie zu senken.

Bjelland und Mitarbeiter (2009) stellten in einer Studie mit fast 6000 Probanden fest, dass der Cholinspiegel im Blut invers mit der Ängstlichkeit korreliert, d.h. niedrige Cholinspiegel gingen mit einer höheren Ängstlichkeit einher. Zwar konnten in der Studie keine Aussagen zur Kausalität gemacht werden, dennoch zeigt sie, dass Cholin in engem Zusammenhang mit der psychischen Verfassung steht und diese möglicherweise positiv beeinflussen kann.

Cholin in der Schwangerschaft

Ein erhöhter Cholin-Bedarf tritt besonders in der Schwangerschaft und in der Stillzeit auf, weil Cholin für die Entwicklung des ungeborenen und geborenen Kindes eine zentrale Rolle spielt. Prof. Caudill untersuchte die Effekte von Cholin auf die fetale Entwicklung und stellte drei Funktionen heraus: Cholin als Baustein für Membranen (Phosphatidylcholin), für die Neurotransmitter-Synthese (Acetylcholin) und als Modulator von Stressempfindlichkeit der Neugeborenen (Miller 2012). 

Stressreaktionen des Körpers werden häufig durch das Steroidhormon Cortisol vermittelt. Caudill beobachtete in ihren Untersuchungen, dass eine vermehrte Cholinaufnahme während der Schwangerschaft zu niedrigeren Cortisolspiegeln bei den Neugeborenen führte. Der Mechanismus, durch den Cholin die Cortisol-Produktion beeinflusst, wird in der Funktion als Methylgruppendonator vermutet. Caudill stellte außerdem fest, dass eine erhöhte Cholinzufuhr zu einer vermehrten Methylierung der kompletten DNA-Sequenz in der Plazenta führt, die vermutlich die Plazentafunktion und die Genom-Stabilität verbessert. Andere Forscher beobachteten eine Reduktion von Ängstlichkeit beim Nachwuchs, eine verbesserte Lern- und Gedächtnisleistung und ein geringeres Risiko für stressabhängige Erkrankungen wie Hypertonie. 

Die Plasmakonzentrationen von Cholin sind beim Fetus und Neugeborenen ca. 6- bis 7-mal höher als beim gesunden Erwachsenen. Obwohl die endogene Cholinsynthese während der Schwangerschaft erhöht ist, reicht das zusätzliche Angebot über die Ernährung häufig nicht aus und es kommt zu einer Entleerung der mütterlichen Cholin-Speicher (Zeisel, 2006). 

Frauen mit einer niedrigen Cholinaufnahme über die Ernährung haben ein 4-fach erhöhtes Risiko Babys mit einem Neuralrohrdefekt oder einer Lippen-Kiefer-Gaumenspalte zu gebären (Shaw et al. 2004, 2009). Eine zu geringe Cholinzufuhr während der Schwangerschaft kann zudem zu erhöhten Homocysteinspiegeln führen. Diese wiederum gelten als Risikofaktor für Schwangerschaftskomplikationen, wie die Präeklampsie, eine Frühgeburtlichkeit und ein erniedrigtes Geburtsgewicht (Vollset et al. 2000). 

Zahlreiche Untersuchungen belegen den erhöhten Cholinbedarf von Schwangeren zur Versorgung des Fetus. Da die Muttermilch einen hohen Cholingehalt aufweist, ist auch der Bedarf von stillenden Frauen deutlich erhöht. Die Empfehlungen zur täglichen Cholinaufnahme tragen dem erhöhten Bedarf in Schwangerschaft und Stillzeit Rechnung und liegen circa ein Viertel über den generellen Empfehlungen.

Cholin für Leber und Stoffwechsel

Fett und Cholesterin aus der Nahrung werden mittels Lipoproteinen (Chylomikronen) zur Leber transportiert. In der Leber werden Fett und Cholesterin in VLDL-Lipoproteine mit sehr geringer Dichte verpackt, um sie über das Blut ins Gewebe zu transportieren. Phosphatidylcholin ist ein notwendiger Bestandteil dieser VLDL-Partikel, ohne den sich Fett und Cholesterin in der Leber ansammeln. Bei einem Cholinmangel kann es deshalb zu einer Fettleber kommen.

Die nichtalkoholbedingte Fettleber-Erkrankung, von deren Existenz die meisten Betroffenen gar nichts wissen, kann zu einer Fibrosierung und Zirrhose führen. Bewegungsmangel und ein hoher Konsum von tierischen Fetten und Proteinen sowie einfache Kohlenhydrate (Weißmehl, Mono- und Disaccharide) sind ein wesentlicher Risikofaktor. Mit einer Prävalenz von fast 50 % in den USA (Williams et al., 2011) wird die Bedeutung der nichtalkoholbedingten Fettleber hierzulande noch massiv unterschätzt. Wissenschaftler sehen im metabolischen Syndrom und der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung zwei Definitionen des gleichen Grundproblems, das mit Insulinresistenz und Hyperinsulinämie einhergeht (Yki-Järvinen, 2010) und einen wesentlichen Beitrag in der Entwicklung von Typ-2-Diabetes mellitus, Herz-Kreislauf- und Krebserkrankungen leistet. 

Die nichtalkoholische Fettleber (NAFLD) aufgrund eines Cholin-Mangels wird pathogenetisch durch eine mitochondriale Zytopathie ausgelöst. Eine Cholinrestriktion bei Ratten bewirkte eine Veränderung des eingebauten mitochondrialen Phosphatidylcholins, woraus eine Funktionseinschränkung des Komplex 1 der Atmungskette resultierte. Der gestörte Elektronentransport führte zu einer 2,5-fach erhöhten Hydrogenperoxid-Belastung (H2O2) in den Mitochondrien im Vergleich zu gesunden Ratten. Als Konsequenz akkumulierten Triglyceride in der Leber, weil die Energie nicht mehr entsprechend umgewandelt werden konnte. Gleichzeitig konnte ein erhöhtes Aufkommen an oxidativem Stress und die vermehrte Oxidation von Lipiden, DNA und Proteinen beobachtet werden. 

Dieser Zusammenhang erklärt, warum ein Cholin-Mangel direkt zu oxidativem Stress führt und den Energiemetabolismus beeinträchtigt und es schließlich sogar zur Karzinombildung kommen kann. Die physiologischen und biochemischen Abläufe sind ähnlich wie bei der Pathogenese der durch fettreiche Ernährung ausgelösten nichtalkoholischen Fettleber (Hensley et al. 2000).

Cholin kann im Körper zu Betain verstoffwechselt werden. Betain ist selbst ein wichtiger Mikronährstoff und wie Cholin eine Quelle von Methyl-Gruppen (Formel: -CH3), die für Methylierungsreaktionen benötigt werden. Die Methylierung ist eine besonders wichtige chemische Reaktion für den Homocysteinabbau und die Phase-2-Entgiftung der Leber. Als Methylgruppendonator stimuliert Cholin das Enzymsystem der Leber, welches Medikamente, Alkohol und toxische Umweltchemikalien wie z. B. Pestizide und Schwermetalle entgiftet.

Cholin, das vom griechischen Wort chole (Galle) abstammt, ist Bestandteil der Gallenflüssigkeit und außerdem wichtig für die Prävention von Gallensteinen.

Stoffwechselwege von Cholin (Zeisel und da Costa, 2009)
Stoffwechselwege von Cholin (Zeisel und da Costa, 2009)

Cholin, Betain und PON-1

Cholin und Betain können die entzündungsbedingte PON-1-Inaktivierung verhindern. Das Enzym PON-1 (Paraoxonase-1) fördert die Bildung von HDL, erhöht dessen antioxidative Wirkung und verbessert den Cholesterin-Abtransport aus den Zellen. Weiterhin verlangsamt PON-1 die Ausreifung der Makrophagen, die oxidiertes LDL akkumulieren und artherosklerotische Plaques aufbauen (Rosenblat et al., 2011). 

Die PON-1 Aktivität, die die antioxidative Aktivität im Serum repräsentiert, korreliert eng mit der Endothelfunktion. Entsprechend verschlechtert sich die Endothelfunktion mit abnehmender PON-1 Aktivität im Alter. Gleichzeitig nehmen arteriosklerotische Veränderungen zu und die Versorgung von Herz und Gehirn mit Sauerstoff und Nährstoffen ab (Pasqualini et al., 2005; Cakatay et al., 2008; Irace et al., 2008; Yildiz et al., 2008). PON-1 scheint auch in der Pathogenese der Alzheimer-Demenz zentral zu sein und einen großen Effekt auf das cholinerge System sowie die beta-Amyloid-Ablagerungen im Gehirn zu haben (Leduc et al., 2008; Leduc et al., 2009). 

Wie PON-1 wird auch das Enzym Butyrylcholinesterase (BChE) in der Leber synthetisiert und steht mit Inflammationen im Zusammenhang. In einer Studie (Tvarijonaviciute et al., 2011) wurde bei Hunden eine starke Entzündungsreaktion ausgelöst. Die Folge war ein starker Abfall von BChE und der PON1-Aktivität. Bei den Hunden, denen man zusätzlich Cholin verabreichte, wurde die BChE und PON1-Aktivität komplett aufrechterhalten. Betain zeigte in einer anderen Studie (Varatharajalu et al., 2010) nicht nur atheroprotektive Effekte, sondern konnte auch reduzierte Glutathionwerte (GSH) in der Leber wieder normalisieren. 

Cholinmangel

Cholinmangel durch Alkoholkonsum

Chronischer Alkoholabusus und hohe Verzehrmengen von Omega-3-Fettsäuren können durch die Freisetzung an Radikalen und einer Erschöpfung der Reserven an reduziertem Glutathion (GSH) die PON-1 in der Leber beeinträchtigen. Durch Alkoholkonsum wird außerdem direkt der Cholinspiegel in Blut und Leber gesenkt. Schwerer Alkoholmissbrauch kann daher zu Fettleber und Leberstörungen führen. Cholin kann den durch Alkoholkonsum verursachten Schaden reduzieren und die Heilung beschleunigen. Auch B-Vitamine sind bei erhöhtem Alkoholkonsum zu ergänzen, weil Mangelzustände hier die Regel sind.

Folgen von Cholin-Mangelzuständen

  • Erhöhte Homocysteinwerte
  • erhöhtes Risiko für Leberkrebs 
  • Fettleber
  • gestörte Nierenfunktion 
  • gestörter Carnitin-Metabolismus
  • Lern- und Gedächtnisstörungen 
  • Unfruchtbarkeit 
  • verminderte Produktion von roten Blutkörperchen
  • gestörte fetale Entwicklung

Verzehrempfehlung für Cholin

Die empfohlene Aufnahmemenge für Cholin vom Food and Nutrition Board (1998) der USA liegt bei 425 mg/Tag für Frauen, 450 mg/Tag für Schwangere und 550 mg/Tag für Männer. Eine Analyse der Daten von NHANES (2003-2004) zeigt, dass die Cholin-Aufnahme von älteren Kindern, älteren Männern, Frauen sowie Schwangeren weit unter der empfohlenen Aufnahmemenge liegt. Insgesamt erreichen nur maximal 10 % eine normale Cholin-Versorgung (Jensen et al., 2007; Zeisel, da Costa 2009). Die tägliche Aufnahme bei den Senioren lag mit 264 mg täglich nur etwa halb so hoch wie die empfohlene Aufnahme. 

Cholin kommt zum Beispiel in folgenden Lebensmitteln (pro 100 g) vor: Weizenkeime (152 mg), Eier (251 mg), Brokkoli (40 mg), Sojabohnen (116 mg). Vegetarier und Veganer können häufig über die Ernährung ihren Cholinbedarf nicht decken, da vor allem tierische Lebensmittel oft gute Cholinquellen sind. Ein großer Teil des Cholins wird für die Synthese von Betain verwendet. Dieses kann man auch direkt über die Ernährung zuführen, zum Beispiel über Weizenkeime oder Quinoa (630 mg/100 g). Da tierische Lebensmittel wie Ei oder Innereien reichlich ungünstige Begleitstoffe, wie Cholsterin, gesättigte Fettsäuren und Schadstoffe, mit sich bringen, sind pflanzliche Betain- und Cholinquellen oder ein Nahrungsergänzungsmittel günstiger.

Cholinaufnahme bei jungen Frauen 

Besonders wichtig für die Prävention von Neuralrohrdefekten ist eine ausreichende Cholinaufnahme bei jungen Frauen. Doch die Ergebnisse der Nurses‘ Health Study bestätigen die unzureichende Cholinaufnahme bei einem Großteil der Frauen nicht (Chiuve et al. 2007). So kommt es dazu, dass etwa 25 % der Schwangeren nicht einmal die Hälfte der empfohlenen Cholinaufnahme erreichen (Shaw GM et al. 2004). Eine aktuelle Studie bestätigt diese Daten: Stillende Frauen erreichten im Mittel nur etwa zwei Drittel der empfohlenen Aufnahme von Cholin (Fischer et al. 2010).

Polymorphismus erhöht Bedarf

Neuere Erkenntnisse zum Folsäure-Stoffwechsel berichten von einem genetischen Polymorphismus (da Costa 2006, Zeisel 2009), in dessen Folge sich der Cholinbedarf wesentlich erhöht (Zeisel SH 2009). Derzeit ist es in der Routine-Diagnostik noch nicht möglich, Personen mit einem solchen SNP (Single Nucleotid Polymorphismus) zu identifizieren. Da dieser genetische Polymorphismus häufig auftritt, ist davon auszugehen, dass die Zahl der Personen mit einer unzureichenden Cholinversorgung viel höher ist als in verschiedenen Ernährungsanalysen der Vergangenheit dokumentiert. 

Cholin im Sport

Leistungsorientiert trainierende Ausdauersportler haben ebenso einen erhöhten Cholinbedarf, da langanhaltende Ausdauerbelastungen die Cholinspeicher deutlich vermindern (Penry, Manore, 2008). Bei Extremsportlern kann eine Cholin-Supplementation die Ausdauerleistungsfähigkeit positiv beeinflussen. Die gegenwärtigen Empfehlungen zur Aufnahme von Cholin wären demnach auch für den Ausdauer-Leistungssportbereich anzupassen.

Literatur

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