Acetylcholin und Cholin: Unterschiede, Funktionen und Bedeutung

Cholin und Acetylcholin sind zwei eng miteinander verbundene Substanzen, die eine entscheidende Rolle für die Gesundheit und das reibungslose Funktionieren des menschlichen Körpers spielen. Obwohl sie oft im gleichen Atemzug genannt werden, gibt es wichtige Unterschiede in ihrer Struktur, Funktion und ihrem Vorkommen. Dieser Artikel beleuchtet die Unterschiede zwischen Cholin und Acetylcholin, ihre jeweiligen Funktionen im Körper, ihre Bedeutung für die Gesundheit und die potenziellen Folgen eines Mangels.

Was ist Cholin?

Cholin ist eine essentielle, wasserlösliche Verbindung, die oft zu den B-Vitaminen gezählt wird und eng mit Vitamin B12, B6 und Folsäure zusammenwirkt. Der Körper benötigt Cholin für verschiedene lebenswichtige Funktionen. Es spielt eine zentrale Rolle beim Aufbau von Zellmembranen und ist die Vorstufe des Neurotransmitters Acetylcholin und damit entscheidend für die Signalübertragung im Nervensystem. Der menschliche Organismus kann Cholin zwar in begrenztem Umfang selbst herstellen, die Zufuhr über die Nahrung ist jedoch notwendig, um den Bedarf zu decken und Mangelzustände zu vermeiden.

Funktionen von Cholin

Cholin erfüllt eine Vielzahl wichtiger Funktionen im Körper:

• Zellmembranaufbau: Cholin ist ein essentieller Bestandteil der Phospholipide (z.B. Phosphatidylcholin), die die Grundbausteine von Zellmembranen bilden.
• Fettstoffwechsel: Cholin ist ein zentraler Regulator des Fettstoffwechsels in der Leber und wirkt schützend gegen Fettlebererkrankungen (nicht-alkoholische Fettleber). Die Leber benötigt Cholin insbesondere zur Synthese von Phosphatidylcholin, einem Hauptbestandteil der Lipoproteine (VLDL), die Fette aus der Leber ins Blut transportieren.
• Neurotransmitter-Synthese: Cholin ist die Vorstufe von Acetylcholin, einem Neurotransmitter, der für die Signalübertragung im Nervensystem unerlässlich ist.
• Methylierungsprozesse: Cholin ist ein Vorläufer von Betain, das an Methylierungsreaktionen beteiligt ist.
• Unterstützung der Darmflora: Es unterstützt das Gleichgewicht der Darmflora, indem es das Wachstum probiotisch wirksamer Bakterien fördert. Darüber hinaus zeigt sich, dass Cholin entzündungshemmende Eigenschaften im Darm entfalten kann.
• Synthese verschiedener Hormone und Enzyme: Cholin ist zentral an der Synthese verschiedener Hormone und Enzyme beteiligt, z.B. Noradrelin, Melatonin.
• Transport von Fettsäuren: Cholin transportiert die Fettsäuren (Triglyceride) aus der Leber an die im Körper benötigten Stellen. Bei einem Cholinmangel wird vermehrt Fett in der Leber eingelagert, weil dieser Stoffwechselprozess gestört ist. Eine Leber mit hohem Fettanteil (sog. Fettleber) kann die Folge sein.

Cholinbedarf und -quellen

Der tägliche Cholinbedarf ist abhängig von Alter, Geschlecht und physiologischen Umständen wie Schwangerschaft oder Stillzeit. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) orientiert sich an den Empfehlungen der EFSA, weist aber darauf hin, dass die Datenlage noch begrenzt ist.

In Europa hat die EFSA für die Cholinzufuhr einen Adequate Intake (AI) in Höhe von 400 mg Cholin pro Tag festgelegt. Für Schwangere beläuft er sich auf 480 mg und für Stillende auf 520 mg pro Tag. In den USA werden hingegen höhere Zufuhrempfehlungen für Cholin ausgesprochen.

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Cholin ist in vielen Lebensmitteln enthalten, vor allem in tierischen Produkten wie Eiern, Fisch, Milchprodukten oder Tierleber. Pflanzliche Quellen werden oft unterschätzt, liefern aber wichtige Mengen an Cholin. Die besten pflanzlichen Cholinquellen sind Lebensmittel, von denen in der Regel keine großen Mengen konsumiert werden wie beispielsweise Weizenkeime, Leinsamen oder Kürbiskerne. Viele der oft als vermeintlich cholinreich bezeichneten veganen Lebensmittel wie Kreuzblütlergemüse (z.B. Brokkoli mit 18 mg/100g) oder Sojaprodukte.

Die ausreichende Zufuhr von Cholin über eine rein vegane Ernährung ist möglich aber herausfordernd. Tierische Produkte wie Eier oder Tierleber enthalten deutlich höhere Mengen an Cholin, was zu einer Unterversorgung führen kann, wenn rein pflanzlich gegessen wird. Laut einer europäischen Studie liegt die durchschnittliche Cholinzufuhr bei vegan lebenden Personen teils deutlich unter der empfohlenen Tagesmenge.

Praktischer Tipp: Da Pflanzenprodukte meist geringere Cholinmengen enthalten, ist Kombinieren entscheidend: Mehrere kleine cholinhaltige Zutaten über den Tag verteilt wie z. B. Leinsamen am Morgen, Brokkoli mittags, Senfmehl abends.

Cholinmangel und seine Folgen

Ein Cholinmangel ist zwar selten, kann aber schwerwiegende Auswirkungen auf Gesundheit und Körperfunktionen haben. Studien zeigen, dass eine unzureichende Cholinversorgung die Leberfunktion massiv beeinträchtigen kann. In klinischen Versuchen wurde bei Probanden mit niedrigem Cholinstatus häufig eine Fettleberentwicklung beobachtet.

Mögliche Symptome eines Cholinmangels können sein:

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• Gedächtnisprobleme oder kognitive Beeinträchtigungen
• Muskelprobleme wie Muskelzittern oder Muskelschwäche
• Leberprobleme

Cholinerge Neuronen

Cholinerge Neuronen sind Nervenzellen, die in ihren synaptischen Endknöpfchen Acetylcholin als Neurotransmitter produzieren und freisetzen. Cholinerge Synapsen befinden sich in einigen Gehirnbereichen (vor allem im basalen Vorderhirn) und sind erregend.

Was ist Acetylcholin?

Acetylcholin (ACh) ist ein wichtiger Neurotransmitter im zentralen und peripheren Nervensystem. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Signalübertragung zwischen Nervenzellen und zwischen Nervenzellen und Muskelzellen.

Synthese und Abbau von Acetylcholin

Acetylcholin wird in cholinergen Neuronen aus Cholin und Acetyl-CoA durch das Enzym Cholinacetyltransferase synthetisiert. Das Cholin muss von dem synaptischen Endknöpfchen aktiv aufgenommen werden, allerdings ohne ATP-Verbrauch.

Ein synaptisches Vesikel einer Acetylcholin-Synapse enthält mehrere Tausend Acetylcholin-Moleküle, und bei der Erregung der motorischen Endplatte fusionieren ca. 500 solcher Vesikel mit der präsynaptischen Membran. Ungefähr die Hälfte der Acetylcholin-Moleküle gelangt bis zur postsynaptischen Membran, was einer Gesamtzahl von ca. Die Acetylcholin-Moleküle erreichen die postsynaptische Membran in extrem kurzer Zeit. Innerhalb von 10 µs wird an der postsynaptischen Membran eine Acetylcholin-Konzentration von 10 mmol/l aufgebaut. Innerhalb der nächsten 100 µs fällt die Konzentration jedoch wieder auf 0 mmol/l ab, weil die Acetylcholinesterase den Neurotransmitter schnell wieder abbaut.

Der in den synaptischen Spalt freigesetzte Neurotransmitter muss schnell wieder abgebaut werden, damit die Informationsübertragung zwischen dem motorischen Neuron und der Muskelzelle einwandfrei funktioniert. Dazu dient das Enzym Acetylcholinesterase, das von dem synaptischen Endknöpfchen in den synaptischen Spalt abgegeben wird. Acetylcholinesterase zerlegt Acetylcholin hydrolytisch in Essigsäure und Cholin, also in eine Carbonsäure und einen Alkohol.

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Funktionen von Acetylcholin

Acetylcholin ist an einer Vielzahl von physiologischen Prozessen beteiligt, darunter:

• Muskelkontraktion: Acetylcholin ist der Neurotransmitter an der motorischen Endplatte und löst die Kontraktion der Skelettmuskulatur aus.
• Gedächtnis und Lernen: Acetylcholin spielt eine wichtige Rolle bei der Gedächtnisbildung und beim Lernen.
• Regulation des Herzschlags: Acetylcholin verlangsamt die Herzfrequenz.
• Verdauung: Acetylcholin fördert die Verdauung, indem es die Sekretion von Verdauungssäften und die Darmbewegung anregt.
• Schlaf: Es gibt erste Hinweise auf neurophysiologische Zusammenhänge zwischen Cholin und Schlafstörungen. Cholin ist die Vorstufe von Acetylcholin, einem Neurotransmitter, der u.a. In einer populationsbasierten Studie wurden niedrigere Cholinwerte mit kognitiven Defiziten in Zusammenhang gebracht. Ein möglicher indirekter Hinweis auf Schlafstörungen durch reduzierte neuronale Regeneration im Schlaf.
• Beeinflussung der Dopaminfreisetzung: Die recht neue Entdeckung einer unmittelbaren Steuerung der Dopaminausschüttung im Striatum durch Acetylcholin-Neuronen erfordert eine Neubewertung der Rolle von Acetylcholin in Bezug auf Dopamin und ADHS.

Acetylcholin-Rezeptoren

Acetylcholin wirkt auf zwei Haupttypen von Rezeptoren: nikotinische und muskarinische Acetylcholin-Rezeptoren.

• Nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren: Diese Rezeptoren kommen an der motorischen Endplatte, in autonomen Ganglien und im Gehirn vor. Sie werden durch Acetylcholin und Nikotin aktiviert. Der nikotinische Acetylcholin-Rezeptor der motorischen Endplatte besteht aus fünf Protein-Untereinheiten, die als α, β, γ und δ bezeichnet werden. Die alpha-Untereinheit kommt zweimal in dem Rezeptor vor, die Zusammensetzung ist also α2βγδ. Das Acetylcholin wird von den beiden α-Untereinheiten gebunden. Auch im Gehirn gibt es nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren. Diese bestehen ebenfalls aus fünf Untereinheiten, allerdings nur aus alpha- und beta-Untereinheiten mit der Zusammensetzung α3β2.
• Muskarinische Acetylcholin-Rezeptoren: Diese Rezeptoren kommen im Herzen, in der glatten Muskulatur, in Drüsen und im Gehirn vor. Sie werden durch Acetylcholin und Muskarin aktiviert. Säugetiere besitzen fünf verschiedene muscarinische ACh-Rezeptoren, die als M1 bis M5 bezeichnet werden. Die ACh-Rezeptoren der Typen M2 und M4 arbeiten noch recht unkompliziert, sogar in Schulbücher findet der Reaktionsweg Eingang. Der muscarinische ACh-Rezeptor ist ganz anders aufgebaut als der nikotinische. Das Protein besteht nicht aus einzelnen Untereinheiten, sondern aus einer zusammenhängenden Kette aus etwa 400-500 Aminosäuren. Das Protein besitzt sieben alpha-Helices, welche die Zellmembran durchspannen. Auf der Innenseite der Membran ist das Rezeptorprotein an ein G-Protein gekoppelt.

Medikamente und Drogen, die Acetylcholin beeinflussen

Viele Drogen und Medikamente beeinflussen die Wirkung von Acetylcholin, indem sie entweder die Synthese, die Freisetzung, den Abbau oder die Rezeptoren von Acetylcholin beeinflussen.

• Acetylcholinesterase-Hemmer: Diese Medikamente hemmen das Enzym Acetylcholinesterase, das Acetylcholin abbaut. Dadurch erhöht sich die Acetylcholin-Konzentration im synaptischen Spalt, was zu einer verstärkten Signalübertragung führt. Ein reversibler Hemmstoff der Acetylcholinesterase ist zum Beispiel Physostigmin, das teilweise als Medikament gegen den grünen Star verwendet wird. Bei bestimmten Krankheiten, die auf einem Mangel an Acetylcholin beruhen wie zum Beispiel der schweren Muskelschwäche (Myasthenia gravis), werden reversible Acetylcholinesterase-Hemmstoffe injiziert, so dass sich genug Acetylcholin im synaptischen Spalt ansammeln kann, um die Muskeln zu erregen. Die meisten Acetylcholinesterase-Hemmer sind jedoch nicht reversibel, sondern irreversibel. Verschiedene chemische Kampfstoffe wie Soman sind solche irreversiblen Acetylcholinesterase-Hemmer, aber auch verschiedene Insektizide.
• Acetylcholin-Rezeptor-Agonisten: Diese Medikamente aktivieren Acetylcholin-Rezeptoren. Nikotin ist ein Agonist an nikotinischen Acetylcholin-Rezeptoren.
• Acetylcholin-Rezeptor-Antagonisten: Diese Medikamente blockieren Acetylcholin-Rezeptoren. Curare und Atropin sind Antagonisten an Acetylcholin-Rezeptoren. Dihydro-β-erythroidine (DHβE) ist ein pflanzlicher kompetitiver Antagonist von Nikotinrezeptoren. Es ist ein Inhibitor von nikotinischen Acetylcholin-Rezeptoren, die β2-Einheiten enthalten (β2* nAChRs; β2-Nikotinrezeptoren).

Cholin-Supplemente

Nahrungsergänzungsmittel können unterschiedliche Cholin-Verbindungen mit unterschiedlichem prozentualem Cholinanteil, unterschiedlicher Bioverfügbarkeit und unterschiedlichem Wirkungsgrad enthalten. Die gängigsten Arten sind Cholinbitartrat, Alpha-Glycerylphosphorylcholin (α-GPC), Citicolin (CDP-Cholin) und Phosphatidylcholin (PC; Lecithin). Für die positiven kognitiven Effekte einer Cholinsupplementierung ist es relevant, dass die gewählte Verbindung die Blut-Hirn-Schranke überwinden kann. Da es bei gewissen Cholinverbindungen bis dato noch nicht gänzlich geklärt ist ob bzw. in welchem Maße dies gegeben ist, sollte möglichst auf Cholinverbindungen zurückgegriffen werden, die dies garantieren. In manchen Darreichungsformen ist die Inklusion von Citicolin oder Phosphatidylcholin aus produktionstechnischen Gründen leider nicht möglich.

Cholinbitartrat

Cholinbitartrat ist eine Verbindung aus Cholin und Weinsäure mit einem Cholinanteil von etwa 40 %, die am häufigsten in gängigen Nahrungsergänzungsmitteln zum Einsatz kommt. Cholinbitartrat ist in der Lage, die Cholin-Blutplasmaspiegel effektiv zu erhöhen und die Leberfunktion zu unterstützen, aber hat voraussichtlich keinen bzw. In mehreren Studien wurde gezeigt, dass Cholinbitartrat bei cholinreicherer Mischkost im Gegensatz zu anderen Cholinverbindungen in höheren Dosen (> 400 mg) die TMAO-Werte (Trimethylaminoxid) erhöhen und dadurch potenziell abträglich wirken kann. Ausgehend von der Annahme, dass TMAO ungewünschte Effekte mit sich bringt, scheint diese Form zumindest für höhere Dosen (> 400 mg/Tag) nicht empfehlenswert zu sein. In geringeren Dosen (< 250 mg/Tag) im Rahmen von pflanzenbetonten (cholinärmeren) Ernährungsweisen, kann Cholinbitartrat eine sinnvolle und praktische Ergänzung zur Sicherstellung einer Cholingrundversorgung sein. Um auch ausreichend Phosphatidylcholin sollte allerdings auch auf einen regelmäßigen Verzehr von Soja oder Lecithin geachtet werden. Besonders in sensiblen Lebensphasen sollte ein Fokus auf eine ausreichende Phosphatidylcholinzufuhr (diese Form findet sich u.a.

CDP-Cholin (Citicolin)

CDP-Cholin ist eine Verbindung aus Cholin und Cytidin mit einem Cholinanteil von etwa 19 %. Cytidin wird im Organismus zu Uridin konvertiert und ist für diverse neurologische und kardiovaskuläre Prozesse von Bedeutung. Ebenso wie Alpha-GPC kann auch Citicolin effektiv die Blut-Hirn-Schranke überwinden, und übt damit ebenso - im Gegensatz zu Cholinbitartrat - deutlich positivere Effekte auf die kognitiven Fähigkeiten aus. Citicolin wird im Gehirn unter anderem für die Membranlipidsynthese genutzt und erhöht dort nicht nur die Phospholipidsynthese, sondern hemmt zugleich den Phospholipidabbau. Nahrungsergänzungsmittel mit Citicolin dürfen dabei laut EU-Verordnung maximal 500 mg Citicolin (~100 mg Cholin) pro Tagesportion enthalten, und sind daher als alleinige Cholin-Supplemente bei veganer Ernährung nicht geeignet, da die offiziell erlaubte Maximalmenge zu gering für die Cholinbedarfsdeckung ausfällt. Aufgrund der vielfältigen positiven Wirkung von Citicolin als Nootropikum auf die kognitiven Fähigkeiten sowie der zuträglichen Wirkung von Cytidin bzw.

Phosphatidylcholin (Lecithin)

Phosphatidylcholin - den meisten unter dem Begriff Lecithin bekannt - wird nicht nur in der Lebensmittelindustrie gerne aufgrund seiner emulgierenden Wirkung eingesetzt, sondern ist außerdem eine exzellente Quelle für diverse Phospholipide sowie die beiden Vitamin-ähnlichen Nährstoffe Cholin (ehemals Vitamin B4) und Inositol (ehemals Vitamin B8). Lecithin bzw. PC gehört - ebenso wie CDP-Cholin und Alpha-GPC - zur Gruppe der „Cholin Containing Phospholipids“ (CCPL) und ist als Vorläufersubstanz für Acetylcholin ein wichtiger Nährstoff für das zentrale Nervensystem und kann als solcher leicht die Blut-Hirn-Schranke überwinden. Im Vergleich zu Cholinbitartrat wurde Phosphatidylcholin in einer Untersuchung viermal besser absorbiert und zeigte keine bzw. nur sehr geringe Einflüsse auf den TMAO-Status von Probanden und ist daher aus mehreren Gründen einer der besten Cholinlieferanten. Hergestellt wird es zumeist aus Raps, Sonnenblumenkernen oder Soja. Obwohl PC und Lecithin nicht dasselbe sind, werden sie oft synonym füreinander verwendet. Genau genommen ist PC allerdings nur ein Bestandteil von Lecithin, der in etwa ein Fünftel bis ein Viertel des Pulvers ausmacht. Dieser Teil Phosphatidylcholin hat wiederum einen Cholinanteil von etwa 13 %.

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