Das Redox-Gleichgewicht – Warum Elektronen wichtig für den Körper sind.

Das innere Milieu des Körpers und der Zellen wird durch den Gehalt an Protonen und Elektronen charakterisiert. In diesem Artikel gehen wir näher auf die Elektronen und das Redox-Gleichgewicht der Zelle ein.

Die Oxidation ist ein elementarer Bestandteil der täglichen „Alltagschemie“. Wir kennen sie von der Rostbildung, vom Anlaufen des Silberbestecks, vom Braunwerden aufgeschnittener Äpfel und dem Ranzigwerden der Butter. Da die Oxidation als Prozess auch mit den Zeichen der Hautalterung und der Entstehung von Krankheiten in Verbindung gebracht wird, sind die Antioxidantien zu einem wichtigen Bestandteil in der pflegenden Kosmetik geworden.

Über den pH-Wert – d. h. den Gehalt an Protonen in Form von Säuren – ist in Zusammenhang mit der Übersäuerung des Körpers, den Vorteilen basischer Lebensmittel und dem Säure-Base-Gleichgewicht bereits viel geschrieben worden. (→ Artikel “Der pH-Wert – Warum Protonen wichtig für den Körper sind.”) Mindestens ebenso wichtig wie der Protonen-Gehalt ist auch der Elektronen-Gehalt einer Zelle, um optimal funktionieren zu können. Wir gehen daher in diesem Artikel näher auf das elektrochemische Redox-Gleichgewicht der Zellen ein.

Unser Körper benötigt Elektronen

Je größer die Anzahl dieser Elektronen in einem Nahrungsmittel ist, umso arbeitsfähiger und wertvoller ist es für den Körper. Insbesondere in den sog. “Sekundären Pflanzenwirkstoffen” wie den Vitaminen, den Phenolen und Anthocyanen findet man die “Elektronenspeicher”. Mit elektrischen Messmethoden kann man die “Elektronendichte” in den Nahrungsmitteln messen. Je niedriger das sog. “Redox-Potential” ist, umso höher ist die Anzahl der Elektronen. Durch die Zubereitung von Speisen – insbesondere in der Mikrowelle – gehen Elektronen verloren.

Wir nehmen Nahrungsmittel mit hoher Elektronendichte bei einem Redoxpotential von etwa -300 bis -400 mV (Millivolt) auf und scheiden sie mit einer geringen Elektronendichte bei einem Redoxpotential von etwa +300 bis +400 mV wieder aus. Auf dem Weg durch den Verdauungstrakt werden der Nahrung die negativ geladenen Elektronen entzogen. Diese Elektronen werden für einen intakten Zellstoffwechsel benötigt („Elektronenstoffwechsel“).

Die Sache mit den Elektronen

Das Redox-Potential eines Stoffes, wie z. B. Orangensaft oder Vitamin E, ist auch Ausdruck seiner Antioxidationskraft. Es wird als ORP in Millivolt (mV) und gelegentlich auch als ORAC-Wert angegeben. Je niedriger der ORP bzw. je höher der ORAC, desto stärker ist das Bestreben, ein Elektron abzugeben und nach erfolgter Abgabe einen stabilen Zustand zu erreichen.

Grundsätzlich wird jedes Antioxidanz nach Übertragung seines Elektrons auf ein freies Radikal, dem ein Elektron fehlt, selbst zum Radikal. Viele Antioxidantien können das entstandene Elektronen-Defizit stabil ausgleichen. Um erneut wirksam zu werden, müssen sie jedoch von einem stärkeren Antioxidanz regeneriert werden. So entsteht eine „Elektronentransportkette“, bei der ein Radikal von Antioxidanz 1 unschädlich gemacht wird, welches von Antioxidanz 2 regeneriert wird, das seinerseits vom Antioxidanz 3 wiederhergestellt wird. So kann zum Beispiel ein verbrauchtes Vitamin E (Tocopherol) durch Vitamin C (Ascorbinsäure) regeneriert werden, welches seinerseits durch Vitamin B2 (Riboflavin) reaktiviert wird.

Einen Elektronenüberschuss in der Luft spüren wir immer dann, wenn wir nach einem Gewitter spazieren gehen oder uns in der Nähe eines Wasserfalls oder auch am Meer aufhalten. Die negativ geladenen Ionen in der Luft lassen uns aufatmen, erleichtern die Sauerstoffaufnahme und machen einen klaren Kopf. Aus diesem Grund haben sich seit Jahren auch Luftionisationsgeräte bewährt, welche über eine Hochspannungskaskade die Luft negativ aufladen und diese im Raum verteilen. So gelangen die Elektronen auch durch die Atemluft über die Lungen in den Körper.

Was bedeutet das Redoxpotential (ORP) für unsere Gesundheit?

Da manche Antioxidantien wasserlöslich, andere hingegen fettlöslich sind, wirken sie in der Zelle an verschiedenen Orten: Die wasserlöslichen (hydrophilen) Antioxidantien in den Flüssigkeiten innerhalb und außerhalb der Zellen sowie im Blut, die fettlöslichen (lipophilen) sind hingegen in den Membranen und Speicherfetten zu finden. Die gelb bis orangefarbenen Carotinoide wie Lycopin, Lutein, beta-Carotin oder Zeaxanthin (enthalten in unserem Health Food Produkt “my Skin Shield”) schützen nachweislich die Membranen der Hautzellen vor äußeren Stressfaktoren wie UV-Licht.

Der Körper ist jedoch nicht ausschließlich auf die Zufuhr von Antioxidantien von außen angewiesen, sondern er besitzt auch ein eigenes Redox-System. In diesem spielt das Glutathion (GSH) eine große Rolle. Nach der Abgabe eines Elektrons wird dieses durch ein Enzym (Glutathionreduktase) regeneriert, um erneut zu funktionieren. Neben dieser Aufgabe spielt Glutathion aber auch eine große Rolle bei der Regulation des Immunsystems. Daher ist es wichtig, das körpereigene Glutathionsystem durch ausreichende Elektronenzufuhr im reduzierten Zustand zu halten. Viele Medikamente, z. B. Paracetamol, führen zum Verbrauch von Glutathion in der Leber.

Auch die Zellen brauchen elektrischen Strom

Die Signalweiterleitung in den Nerven geschieht über einen elektrischen Stromfluss, der sich mittels Elektronenzephalogramm (EEG; Gehirn) und Elektrokardiogramm (EKG; Herz) messen lässt. Damit alle Organsysteme des Körpers reibungslos funktionieren, ist es notwendig, dass der Körper viele freie Elektronen für Stoffwechselvorgänge verfügbar hat, das heißt dass dem Organismus möglichst viele negativ geladene Elektronen, z. B. durch pflanzliche Rohkost, zugeführt werden. Diese Elektronen werden unter anderem dazu benötigt, über die sogenannte „Atmungskette“ Energie zu erzeugen.

Die Atmungskette ist der letzte Schritt des in den Zellkraftwerken (Mitochondrien) stattfindenden Glucoseabbaus und schließt sich an die Zuckerspaltung (Glykolyse) und den Zitronensäurezyklus (Citratzyklus) an. Die während des Citratzyklus entstandenen Co-Enzyme NADH2 und FADH2 übertragen ihren Wasserstoff auf den eingeatmeten Sauerstoff und bilden somit Wasser. Diese heftige Knallgasreaktion mitten in der Zelle muss daher auf viele harmlose Schritte aufgespalten ablaufen. Die dazu notwendigen Proteinkomplexe sind aus Ketten unterschiedlich starker Elektronenakzeptoren (Redoxkette) aufgebaut, wobei der Sauerstoff am Ende der stärkste Akzeptor der auf der Atmungskette übertragenen Elektronen ist. Die Elektronen fallen bei einer solchen Kette von höheren auf niedrigere Energielevel, wobei Energie frei wird. Als Endprodukt der Atmungskette entsteht ATP (Adenosintriphosphat), welches dem Organismus als Energie zur Verfügung steht.

In der Atmungskette sowie bei der abschließenden Übertragung von Elektronen auf molekularen Sauerstoff werden in geringen Mengen auch zelltoxische Superoxidanionen (O2¯) gebildet und freigesetzt. Diese schädigen Zellstrukturen wie Lipide, Proteine oder die DNA und beeinträchtigen damit zelluläre Abläufe erheblich. Daher müssen sie durch die beiden antioxidativen Enzyme Superoxiddismutase (SOD) und Katalase (CAT) unschädlich gemacht werden. Diese Enzyme benötigen Selen, Mangan oder Eisen als Co-Faktoren (→ Artikel „Spurenelemente für eine schöne Haut“). Im Stoffwechsel entstehen auch die schädlichen Radikale Hydroxyl (·OH) und Peroxinitrit (ONOO¯). Die körpereigenen Entgiftungssysteme haben für diese Radikale nur eine eingeschränkte Wirksamkeit. Aktiver Wasserstoff ist in der Lage, diese effektiv zu entfernen.

Eine weitere Methode, dem Körper gesundheitsfördernde negativen Elektronen zuzuführen, besteht in der Zufuhr von Vitamin C oder andere Antioxidantien. Auch die sekundären Pflanzenstoffe gehören zu den Redoxsystemen, welche Elektronenenergie für den ganzen Stoffwechsel vermitteln. Dies ist Grundlage für alle Vitalfunktionen einschließlich der Entgiftung und dem Schutz gegen oxidativen Stress.

Der vierte Zustand des Wassers

An polaren hydrophilen Oberflächen wird Wasser hochstrukturiert, gelförmig und negativ geladen (H2O → H3O2). Sein Aufbau ist vergleichbar mit einem flüssigen hexagonalen Kristall und damit beweglich, doch gleichzeitig absolut kompakt und fest. Eine weitere Bezeichnung ist EZ, abgekürzt von „Exclusion Zone“, was übersetzt Ausschluss-Zone bedeutet. Dieser vierte Zustand wurde von dem Wasserforscher Gerald Pollack von der University of Washington entdeckt.

Aktiver Wasserstoff

Es ist essentiell erforderlich, die Zufuhr von Elektronen im Körper sicherzustellen. Dazu benötigt der Körper geeignete Träger für die Elektronen. Der beste Transporter hierfür ist Wasserstoff (H). Das kleinste Element des Periodensystems bietet die besten Bindungsvoraussetzungen mit seinen aktiven Transport-Ionen: OH¯ (Hydroxid) und H¯ (Hydrid oder „aktivierter Wasserstoff“). Hydroxid-Ionen machen eine Flüssigkeit oder Lebensmittel basisch. Diese Basen gelangen durch selektive Aquaporine, kleine Wasserkanäle in der Zellmembran, ins Innere der Zelle und sind für die Aufrechterhaltung des Säure-Base-Gleichgewichts zuständig. Damit sich die Zelle sowohl innen als auch außen im optimalen Milieu befindet, muss auch der Interzellularraum – der Raum zwischen den Zellen – mit Elektronen versorgt werden. Dafür ist der aktivierte Wasserstoff notwendig.

Diese minus-geladenen Wasserstoffionen (H¯) sind die kleinsten membrangängigen Antioxidantien mit dem zugleich stärksten Redoxpotiential (ca. -710mV). Damit ist er etwa 176-mal wirksamer als das bekannte Vitamin C und kann sämtliche Antioxidantien im Körper regenerieren. Der aktive Wasserstoff kommt in der Natur in frischem Obst und Gemüse sowie in frischem Quellwasser – insbesondere in Heilquellen – vor. Durch seine extrem flüchtige und reaktionsfreudige Eigenschaft, steht er im Körper häufig in nicht ausreichendem Maße zur Verfügung.

Forschungen an Melanin – dem braunen Hautschutzpigment weisen darauf hin, dass dieses ebenfalls in der Lage ist, Wasserstoff aus dem Wasser abzuspalten. Dies wäre ein völlig neuer Ansatz des Hautschutzes gegen oxidativen Stress.

Wasser als Antioxidanz?

Da die Erforschung der Wasserphysik in Japan und Korea eine größere Rolle als in Deutschland spielt, wurden dort spezielle SPE/PEM-Membranen mit Titan-Platin-Elektroden entwickelt, mit denen sich Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten und separieren lässt. Nur die PEM-Technik (Proton Exchange Membrane) stellt sicher, dass Sauerstoff separiert wird und keine gesundheitsschädlichen Nebenprodukte im Wasser entstehen.

Diese Membranen werden in handlichen Wasserflaschen-großen Geräten mit einfachen Akkus betrieben. Mit den Tischgeräten wird während der 5-minütigen Elektrolyse ein ORP-Wert zwischen -400 bis -500 mV erzeugt. Dies entspricht 10-100 Billionen Elektronen – vergleichbar mit etwa 1.700 Gläsern frisch gepressten Orangensaft.

Im Gegensatz zu anderen Elektrolysegeräten wird hierbei nicht der pH-Wert verändert. Mithilfe dieser Technik und dem daraus generierten, mit Wasserstoff angereicherten Wasser lassen sich auf einfache Weise die in Körper vorhandenen Antioxidantien regenerieren und der Zellschutz in allen Organen verbessern.

Es gibt auch spezielle Keramiken aus Magnesium, Calcium, Silicium und Zink. In Wasser gelegt zeigt sich eine feine Bläschenbildung. Dabei handelt es sich um Wasserstoffgas, welches das Redoxpotential um bis zu 600 Millivolt, also z.B. auf -270 mV verringert. Gleichzeitig wird der pH-Wert des Wassers auf ein basisches Niveau erhöht. Ein solches Wasser versorgt den Körper mit Elektronen und sorgt gleichzeitig für den Säure-Basen-Ausgleich.

Fazit:

Unser Organismus ist ein „intelligentes“ System, das es versteht, sich immer wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Alles was es dazu benötigt sind Elektronen, die wir in Form von Antioxidantien in ausreichender Menge aus pflanzlicher Nahrung zu uns nehmen. Mit speziellen Geräten lässt sich auch Wasser in ein “Super-Antioxidanz” umwandeln.

weiterführende Literatur:
Dhillon et al., “Hydrogen Water: Extra Healthy or a Hoax?-A Systematic Review”, Int J Mol Sci. 2024 Jan 12;25(2):973.
Shalatonin, Pollack; „Magnetic fields induce exclusion zones in water“, PLoS One. 2022 May 27;17(5):e0268747.
eBook “Elektroaktiviertes Wasser”, K. H. Asenbaum, erweiterte 10. Auflage März 2019.

Literaturtipp: Bionisches Wasser, Dr. Ulrich Warnke, Arkana-Verlag (Leseprobe)

Bildnachweise: 
Titelbild: Collage mit Bild von Engin Akyurt auf Pexels.com
Schemata und Gerät von Thorsten Walter, oceanBASIS GmbH

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Thorsten Walter

Mein Name ist Thorsten Walter. Ich bin Diplombiologe und habe nebenberuflich als Präventionspraktiker und Gesundheitsberater gearbeitet. Meine Aufgabe bei oceanBASIS ist der Bereich »actives«, also die Wirk- und Rohstoffe der Kosmetik.

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