Alphaketoglutarat (AKG) ist ein körpereigenes Molekül, das eine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel spielt und an verschiedenen physiologischen Prozessen beteiligt ist. Da AKG-Spiegel im Alter abnehmen können, wird Alpha-Ketoglutarat zunehmend im Rahmen der Longevity-Forschung untersucht. Studien beschäftigen sich unter anderem mit möglichen Zusammenhängen zwischen AKG, Zellstoffwechsel, Knochengesundheit und biologischen Alterungsprozessen. Wie genau Alphaketoglutarat im Körper wirkt, welche Formen wie Calcium-Alphaketoglutarat es gibt und wie der aktuelle Stand der Forschung aussieht, erfährst du in diesem Artikel.
Alphaketoglutarat im Überblick
Alpha-Ketoglutarat ist ein kleines Molekül, welches aus fünf Kohlenstoff-, sechs Wasserstoff- und fünf Sauerstoffatomen besteht. In unserem Körper wird AKG immer wieder auf- und abgebaut, da es unter anderem eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel spielt. Da der AKG-Spiegel über die Zeit hinweg abnimmt, rückte das Molekül in den Blickpunkt der Altersforscher. Aktuelle Studien untersuchen mögliche Zusammenhänge zwischen AKG und verschiedenen altersassoziierten Stoffwechsel- und Zellprozessen.
Wie genau das funktionieren kann, schauen wir uns jetzt an.
Die Kombination mit Calcium sorgt für eine bessere AKG-Bioverfügbarkeit im Organismus.
Physiologische Funktion von Alphaketoglutarat
Wo kommt AKG im Körper eigentlich vor? Dafür müssen wir uns die Kraftwerke unserer Zellen genauer anschauen. In den Mitochondrien wird der Zucker aus der Nahrung in Energie, in Form von ATP, umgewandelt. Genau hier spielt Alphaketoglutarat eine essenzielle Rolle. Im sogenannten Citratzyklus wird das Kohlenstoffgerüst der Glukose abgebaut. Dies geschieht durch die Umwandlung mehrerer Moleküle. Eines davon ist Alphaketoglutarat.
Darüber hinaus ist AKG von Bedeutung für den Stickstoffstoffwechsel, also u.a. bei der Verwertung von Proteinen durch die Ernährung.
Als Vorstufe von Glutamat und Glutamin nimmt Alphaketoglutarat auch eine Schlüsselfunktion im Energiestoffwechsel des Verdauungstrakts ein. Dort dient AKG als Vorstufe von Glutamin der Energiegewinnung unserer Darmzellen.
Damit nicht genug, wird Alphaketoglutarat in der Forschung auch im Zusammenhang mit dem Protein- und Muskelstoffwechsel untersucht. Als Bestandteil verschiedener Stoffwechselwege ist das Molekül unter anderem an Prozessen beteiligt, die für den Erhalt von Knochen- und Muskelgewebe relevant sind. Auf Basis dieser biologischen Funktionen wird AKG derzeit in unterschiedlichen Forschungsfeldern des gesunden Alterns wissenschaftlich untersucht.
Hormone und Immunsystem
Ein weiteren Einfluss hat Alphaketoglutarat (AKG) auf das endokrine System. Glutamin und Glutamat werden zu Ornithin und Arginin verstoffwechselt. Diese beiden Aminosäuren stimulieren die Ausschüttung von Wachstumshormonen. Es wird vermutet, dass AKG dadurch einen direkten Einfluss auf den Knochenstoffwechsel hat.
Darüber hinaus spielt Alphaketoglutarat eine Rolle bei Prozessen, die für die Bildung von Kollagen relevant sind. Aus diesem Grund wird AKG auch im Zusammenhang mit Haut, Bindegewebe und gesundem Altern wissenschaftlich untersucht.
Mehr zum Thema Kollagen erfährst du im entsprechenden Artikel in unserem Magazin.
Wissenswertes: Neben seiner Rolle im Energiestoffwechsel besitzt Alphaketoglutarat interessante antioxidative Eigenschaften. Aufgrund seiner chemischen Struktur kann AKG mit bestimmten reaktiven Sauerstoffspezies interagieren, weshalb das Molekül zunehmend im Fokus der Forschung zu oxidativem Stress und Zellalterung steht.
Alphaketoglutarat und die Knochengesundheit
Im Alter werden unsere Knochen schwächer. Das große Netzwerk von Knochenbestandteilen wird immer dünner, was zu einer stets steigenden Bruchwahrscheinlichkeit führt. 2010 erfüllten in Europa allein 22 Millionen Frauen und 5,5 Millionen Männer die Diagnosekriterien der WHO für eine Osteoporose, zu deutsch: Knochenschwund. Tendenz steigend.
Osteoporose ist je nach Schätzung für 80-90% aller Frakturen im Alter verantwortlich und kann somit die Lebensqualität enorm beeinflussen. Aus diesem Grund sind gesunde, starke Knochen im Alter besonders wichtig.
Was kannst du also tun, damit der Knochenschwund so gering wie möglich ist? Die europäischen Guidelines empfehlen Kraftsport, da dieser durch den Zug der Muskulatur an den Knochen nachweislich die Knochendichte erhöhen kann. Zusätzlich wird eine regelmäßige Vitamin D Substitution empfohlen, da dieses Hormon auch Auswirkungen auf den Calcium-Stoffwechsel hat.
Auch Alphaketoglutarat wurde um Zusammenhang mit Knochengesundheit untersucht. In einer 6-monatigen Studie nahmen 73 Frauen nach den Wechseljahren entweder Calcium allein oder in Form von Calcium-Alphaketoglutarat. Calcium allein konnte keine Verbesserung bringen – die regelmäßige Einnahme von 1000 mg Ca-AKG steigerte jedoch die Knochendichte. Zusammen mit Kraftsport, einer ausreichenden Magnesium Versorgung und Vitamin D könnte Ca-AKG also ein spannenden Ansatz für gesunde Knochen darstellen.
Milch sorgt für gesunde Knochen? Mythos oder Fakt? Dieser Spruch wurde sehr lange von der Werbeindustrie benutzt. Das Calcium in der Milch soll für stärkere Knochen sorgen. In dieser Studie wurden 96.000 ältere Frauen und Männer für 22 Jahre verfolgt. Interessanterweise hatten die Männer mit einem höheren Milchkonsum in Jugendjahren mehr Frakturen im Alter. Rechnet man die Körpergröße raus, ist der Effekt aber nicht mehr signifikant.
Alphaketoglutarat und die Haut: Forschung zu Hautfeuchtigkeit und Hautalterung
Kollagen ist eines der wichtigsten Strukturproteine der Haut, dessen Konzentration im Alter abnimmt. Genau hier wird AKG untersucht, da es an Prozessen beteiligt ist, die mit der Umwandlung von Pro-Kollagen zu Kollagen in Zusammenhang stehen.
Alphaketoglutarat wurde als Hautcreme bei Menschen getestet und konnte unter anderem in dieser Studie mit Veränderungen von Hautparametern wie Faltentiefe und Hautfeuchtigkeit in Verbindung gebracht werden. Außerdem wurden Verbesserungen der Hautfunktion beobachtet. Wahrscheinlich spielen hier die antioxidativen Eigenschaften von Alphaketoglutarat eine entscheidende Rolle.
Ebenfalls wurde bei Menschen die Wirkung von AKG auf Regenerationsprozesse der Haut, insbesondere bei Brandopfern, erforscht. In den Untersuchungen wurden unter anderem Unterschiede bei der Geweberegeneration und Narbenbildung beschrieben.
Welche Rolle spielt AKG im Immunsystem?
Als Vorstufe von Glutamin hat Alphaketoglutarat, wie eingangs bereits erwähnt, auch beim Immunsystem seine Finger im Spiel. Glutamin ist essenziell für die physiologische Funktion der Lymphozyten, wozu die B-Zellen, T-Zellen und Natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) zählen. All diese Zellen bekämpfen Tag ein Tag aus Erreger mit ihren unterschiedlichen Waffen.
Außerdem wird Glutamin auch für die Makrophagen benötigt, die als Fresszellen bei der Abwehr von Pathogenen eine wichtige Rolle in unserem Körper spielen.
AKG wird außerdem im Zusammenhang mit der Phagozytose untersucht. Dabei handelt es sich um die Fähigkeit von Makrophagen, Krankheitserreger und Zellbestandteile aufzunehmen und abzubauen. Einige Studien deuten darauf hin, dass AKG mit Prozessen in Verbindung stehen könnte, die für die Funktion dieser Immunzellen relevant sind.
Longevity-Erkenntnisse zu Alpha Ketoglutarat
Es gibt tatsächlich schon erste Studien im Rahmen der Langlebigkeitsforschung. Diese wurden an Fadenwürmern, also Nematoden, durchgeführt. Studien mit dem Modellorganismus Caenorhabditis elegans zeigen, dass Alphaketoglutarat die Lebenszeit dieser Organismen um ungefähr 50% verlängern kann. Dieser Mechanismus wird über eine Hemmung der ATP-Synthase und mTOR ausgelöst. Gerade mTOR steht im Zusammenhang mit der Autophagie seit Jahren im Fokus der Longevity-Forschung und ist außerdem einer der vier Langlebigkeitspfade.
Darüber hinaus verzögerte die Gabe von Alphaketoglutarat in einer anderen Studie mit Fadenwürmern das Auftreten von altersbedingten Phänotypen, die mit einem Abbau der Koordinationsfähigkeit und Beweglichkeit der Würmer im Zusammenhang stehen.
Die ersten Untersuchungen mit Alphaketoglutarat (AKG) wurden am Fadenwurm Caenorhabditis elegans durchgeführt - mit vielversprechenden Ergebnissen.
Alpha-Ketoglutarat (AKG) in der Human-Forschung
Das weltweit renommierte Buck Institute for Research on Aging – seit Jahren führend auf dem Gebiet der Langlebigkeitsforschung – veröffentlichte im September 2020 neue Forschungsergebnisse einer Mausstudie. Sie stellten fest, dass die Mäuse, denen Alphaketoglutarat verabreicht wurde, verschiedene Parameter einer verbesserten Gesundheitsspanne aufwiesen und teilweise auch eine längere Lebensspanne erreichten. Darüber hinaus wurden in der AKG-Gruppe niedrigere Entzündungsmarker beobachtet. Chronische Entzündungen stehen schon seit Jahren im Zusammenhang mit altersbedingten Erkrankungen und sind unter dem Namen Inflammaging ein anerkanntes Kennzeichen des Alterns.
An der National University of Singapore (NUS) ist eine klinische Studie geplant, bei der die Wirkung von Alphaketoglutarat auf Menschen im Alter von 45 bis 65 Jahren untersucht werden soll. Die Ergebnisse dieser Studie könnten wichtige Erkenntnisse für die Longevity-Forschung liefern.
Auch eine Studie aus dem Jahr 2021 untersuchte eine auf Alphaketoglutarat basierende Formulierung in Kombination mit weiteren Stoffen (z.B. Vitaminen). Dabei wurden bei 42 ProbandInnen Veränderungen von DNA-Methylierungsmustern beobachtet, die nach den verwendeten epigenetischen Altersmodellen mit einer durchschnittlichen Verringerung des biologischen Alters von bis zu 8 Jahren assoziiert waren. Gemessen wurde dabei der DNA-Methylierungsgrad zur Bestimmung des biologischen Alters. Die Ergebnisse liefern interessante Hinweise darauf, dass Alphaketoglutarat an epigenetischen Prozessen beteiligt sein könnte.
Die Anwendungsdauer der auf Alphaketoglutarat basierenden Formulierung belief sich dabei auf durchschnittlich 7 Monate.
Schon gewusst? Eine Studie aus dem Jahr 2012 zeigte, dass nach körperlicher Aktivität erhöhte Alphaketoglutarat-Werte messbar waren. Möglicherweise ist Sport eine Strategie, die körpereigenen AKG-Spiegel zu beeinflussen. Für eine abschließende Bewertung sind jedoch weitere Studien erforderlich.
Alphaketoglutarat und seine Wirkung auf Zellen
AKG wird aufgrund seiner Rolle im Zellstoffwechsel und seiner antioxidativen Eigenschaften intensiv erforscht. In Tierstudien wurde dabei unter anderem untersucht, ob Alphaketoglutarat mit Veränderungen der Fruchtbarkeit im Zusammenhang stehen könnte. Um dies besser zu verstehen, müssen wir uns kurz die Biochemie dahinter anschauen.
In unserem Körper entstehen ständig Sauerstoffradikale, sogenannte ROS. Zu viele dieser hochaktiven Stoffe können unsere Zellen schädigen, weshalb ein Gleichgewicht zwischen der Anzahl von ROS-Molekülen und körpereigenen Schutzmechanismen wichtig ist. Einer der wichtigsten ROS-Fänger in unserem Körper ist das Glutathion. Vereinfacht gesagt: Je mehr Sauerstoffradikale anfallen, desto mehr Glutathion wird verbraucht. Studien deuten darauf hin, dass AKG mit Stoffwechselprozessen in Verbindung steht, die für die Regulation des zellulären Redox-Gleichgewichts relevant sind.
Und welchen Zusammenhang gibt es nun mit der Fruchtbarkeit? Im Alter nehmen die Sauerstoffradikale zu und dies scheint einer der Faktoren zu sein, warum Eizellen zunehmend von oxidativen Schäden betroffen sein können. In Tierstudien wurde beobachtet, dass die Gabe von AKG mit einer verbesserten Qualität der Eizellen assoziiert war.
Wusstest Du? Wusstest Du? Glutathion ist enorm wichtig für unsere Zellen. In der Leber unterstützt es den Abbau bestimmter Stoffwechselprodukte. Mit zunehmendem Alter können die Glutathion-Spiegel abnehmen. Die naheliegende Idee, Glutathion direkt zu substituieren, ist jedoch nicht immer zielführend. Ein anderes Molekül, GlyNAC, zeigte in Studien interessante Ergebnisse und wurde zudem im Zusammenhang mit verschiedenen Hallmarks of Aging beim Menschen untersucht.
Alphaketoglutarat und die Herzfunktion
Im Jahr 2023 haben die Forscher eine womöglich revolutionäre Entdeckung an Mäuseherzen gemacht und diese involviert Alphaketoglutarat.
Unser Herz verliert nach der Geburt die Fähigkeit sich zu regenerieren. Dies ist der Grund, warum z.B. nach einem Herzinfarkt sich das Herz nur begrenzt regenerieren kann. Statt neuen Herzmuskelzellen bildet sich Narbengewebe. Die Forscher des Max-Planck-Instituts für Herz- und Lungenforschung wollten dies ändern und haben dafür ein Gen mit dem Namen Cpt1b blockiert. Dieses ist wichtig für den Fettsäurestoffwechsel. In einem zweiten Schritt simulierten die Forscher einen Herzinfarkt und verglichen die zwei Gruppen von Mäusen. Die Gruppe mit dem blockierten Gen erholten sich nach dem Herzinfarkt deutlich besser, neue Herzmuskelzellen fingen an zu wachsen und die Regenerationsfähigkeit kehrte wieder zurück. Dabei stellten die Wissenschaftler fest, dass bei dieser Gruppe der Spiegel an Alphaketoglutarat um das 20-Fache höher war als in der Vergleichsgruppe.
Neue Herzmuskelzellen durch eine veränderte Epigenetik?
Die Ergebnisse der Studie sind beeindruckend und lassen auf neue Therapieansätze hoffen. Doch wie genau kam es zu dem Ergebnis? Vermutet wird, dass Alphaketoglutarat das Enzym KDM5 aktiviert. Dieses wiederum sorgt für die Aktivierung weiterer Gene. Der genaue Mechanismus ist kompliziert, aber KDM5 entfernt Methylgruppen von Histonen. Dadurch werden Stellen auf der DNA frei und andere Gene können abgelesen werden. Durch die gesteigerte Aktivität von KDM5 scheinen die Herzmuskelzellen wieder jünger zu werden und ihre Regenerationsfähigkeit wieder zu erlangen. Statt der zu erwartenden Narbe, erlangten die Mäuse nach wenigen Wochen ihre normale Herzfunktion wieder zurück.
Ca-AKG, Na-AKG, O-AKG, A-AKG – was hinter den Abkürzungen steckt
Wir hatten jetzt schon einige Abkürzungen für Alphaketoglutarat. AKG, Ca-AKG, Calcium-AKG oder manchmal auch in der englischen Schreibweise als Alpha-ketoglutarate. Je nachdem, mit welchem Molekül Alphaketoglutarat verbunden wird, entstehen neue Abkürzungen. Aus Calcium und Alphaketoglutarat wird Ca-AKG. Damit die Verwirrung nicht allzu groß ist, zeigen wir dir, was hinter den Abkürzungen steckt:
- Na-AKG: Alphaketoglutarat zusammen mit Natrium
- O-AKG: Steht für die Verbindung von Alphaketoglutarat mit der Aminosäure L-Ornithin
- A-AKG:Die Kombination aus der Aminosäure Arginin und Alphaketoglutarat ergibt A-AKG. Arginin dient im Körper als Vorstufe für die Bildung von Stickstoffmonoxid (NO), einem wichtigen Signalmolekül des Gefäßsystems.
Welche Alphaketoglutarat-Formen sind gut geeignet für die Ergänzung?
Alphaketoglutarat wird im Körper hergestellt und kommt nicht in Lebensmitteln vor. Wie Studien zeigen, können allerdings Fasten und Sport den Alphaketoglutarat-Spiegel im Blut erhöhen. Ein anderer Weg AKG aufzunehmen, führt über Nahrungsergänzungsmittel.
Eine besonders gut geeignete Form für Alphaketoglutarat ist das Calcium-Alphaketoglutarat. Die Calcium-Kombination sorgt für eine bessere Bioverfügbarkeit verglichen mit der Reinform. Außerdem ist bekannt, dass AKG besser im Dünndarm und bei einem niedrigen pH-Wert und der Anwesenheit von Eisen- und Schwefeloxid-Ionen aufgenommen wird.
Allgemein sollte man darauf achten, dass das Calcium-Alphaketoglutarat frei von unerwünschten Zusätzen und Füllstoffen ist.
Fazit zu Calcium-Alphaketoglutarat
Alphaketoglutarat ist ein spannendes Molekül in der Altersforschung. Studien untersuchen derzeit mögliche Zusammenhänge zwischen AKG und verschiedenen biologischen Prozessen des Alterns. Dabei wurden unter anderem Effekte auf Parameter der Knochengesundheit, epigenetische Marker und weitere altersrelevante Mechanismen beschrieben. Besonders interessant ist der Umstand, dass wir Alphaketoglutarat natürlicherweise nicht über die Nahrung aufnehmen und die Spiegel im Alter abnehmen können. In Tierstudien wurde zudem ein Zusammenhang zwischen der Supplementierung von AKG und einer verlängerten Lebensspanne beobachtet. Ob und in welchem Umfang sich diese Erkenntnisse auf den Menschen übertragen lassen, wird die zukünftige Forschung zeigen.
