Phosphatidylcholin, oft fälschlicherweise als Lecithin bezeichnet, ist ein wichtiger Bestandteil der Zellmembranen und spielt eine entscheidende Rolle für die Funktion des Gehirns. Dieser Artikel beleuchtet die chemische Natur von Phosphatidylcholin, sein Vorkommen in Lebensmitteln, seine vielfältigen Funktionen im Körper und insbesondere seine Wirkung auf das Gehirn, basierend auf aktuellen Studien.
Was ist Phosphatidylcholin?
Phosphatidylcholin ist ein wichtiger Bestandteil der Zellmembranen in allen Zellen unseres Körpers. Es handelt sich um eine mehrfach ungesättigte Fettsäure und einen essentiellen Bestandteil biologischer Membranen. Im Körper wird Phosphatidylcholin zu Cholin verarbeitet, das sowohl für die Struktur als auch für die Funktion der Zellmembranen unerlässlich ist.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Begriffe „Phosphatidylcholin“ und „Lecithin“ oft synonym verwendet werden, obwohl sie nicht identisch sind. Cholin ist ein Bestandteil von Phosphatidylcholin, und Phosphatidylcholin ist wiederum ein Teil von Lecithin. Trotz ihrer engen Beziehung sind sie nicht gleich.
Die Bedeutung von Cholin und Phosphatidylcholin für das Gehirn
Sowohl Phosphatidylcholin als auch Cholin sind besonders wichtig für das Gehirn. Cholin ist ein essentieller Nährstoff für den Menschen und dient als Baustein für verschiedene wichtige Moleküle im Körper, darunter Membran-Phospholipide und der Neurotransmitter Acetylcholin. Eine ausreichende Cholin-Aufnahme kann das Gehirn schützen und die kognitive Leistung verbessern, möglicherweise durch seine Rolle in bestimmten Fettsäuren, die für ein gesundes Gehirn wichtig sind.
Das Gehirn enthält viel von einer speziellen Fettsäure namens DHA (Docosahexaensäure). Diese ist auch reichlich in Phosphatidylcholin enthalten. DHA kann die Menge an Phosphatidylcholin in den Nervenzellen erhöhen und dadurch die Signalübertragung und die Funktion von Proteinen in diesen Zellen beeinflussen.
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Phosphatidylcholin und Neurotransmission
Phosphatidylcholin spielt eine wichtige Rolle für das Überleben und die Entwicklung von Nervenzellen und beeinflusst auch die Freisetzung von Botenstoffen in den Nervenzellen und die Funktion von speziellen Rezeptoren und Proteinen dort. Lecithin wird zudem in Nerven und Gehirn zu Acetylcholin umgewandelt, dem bedeutendsten Neurotransmitter des Nervensystems. Mit erhöhten Phosphatidylcholinkonzentrationen lässt sich demnach die Synthese von Acetylcholin deutlich steigern. Mehrfach wissenschaftlich belegt ist die Tatsache, dass erhöhte Phosphatidylcholingehalte durch die Steigerung der Acetylcholinausschüttung im Zentralnervensystem zu einer Verbesserung der Lern- und Gedächtnisleistung führen.
Phosphatidylserin (PS)
Ein weiteres wichtiges Phospholipid ist das Phosphatidylserin, auch Lipamin-PS genannt. Es ist verstärkt in Nervenzellen zu finden. Wissenschaftler vermuten, dass es wesentlich für die kognitive Leistungsfähigkeit des Gehirns verantwortlich ist und die Funktion der Nervenzellen günstig beeinflusst. Die Lipamine werden vom Körper selbst gebildet oder über die Nahrung zugeführt. Unklar ist derzeit noch, ob es im Alter zu einem Mangel durch eine geringere Eigenproduktion an Lipaminen kommt und ob eine isolierte Zufuhr die Merkfähigkeit von Senioren steigern kann.
Weitere positive Wirkungen von Phosphatidylcholin
Neben seiner Bedeutung für das Gehirn hat Phosphatidylcholin noch weitere positive Wirkungen auf den Körper:
- Entzündungshemmende Wirkung: Eine Studie ergab, dass Phosphatidylcholin Entzündungssignale in von AGEs-behandelten Leber- und Nierenzellen reduziert. Es milderte zudem die Aktivierung von Rezeptoren durch AGEs. AGEs (advanged glycation endproducts) sind Moleküle, die entstehen, wenn Kohlenhydrate mit Proteinen, Fetten oder Nukleinsäuren in einer nicht-enzymatischen Reaktion kombiniert werden. Obwohl sie natürlich im Körper vorkommen, wird ihre Bildung durch hohe Zucker- und Fettmengen sowie durch hohe Temperaturen bei der Lebensmittelverarbeitung verstärkt. Der gestiegene Konsum verarbeiteter Lebensmittel hat den AGE-Anteil in der westlichen Ernährung erhöht.
- Schutz der Leber: Die Parenchymzellen der Leber haben eine sehr hohe Membrandichte. Phosphatidylcholin ist wesentlicher Bestandteil dieser Membranen, die für diverse Zellfunktionen wichtig sind. Anhand von verschiedenen Studien konnte bestätigt werden, dass eine zusätzliche Zufuhr von 1-3 g Phosphatidylcholin pro Tag einen förderlichen Einfluss auf die Membranintegrität ausübt. Demnach kann Lecithin vor Leberfunktionsstörungen beziehungsweise leberschädigenden Einflüssen - zum Beispiel durch bestimmte Medikamente - schützen. Weiterhin weist Phosphatidylcholin lipophile Eigenschaften auf. Lecithin ist für die Bildung des Lipoproteins VLDL erforderlich, welches für den Transport von Triglyceriden aus der Leber benötigt wird. Schließlich kommt Phosphatidylcholin eine wesentliche Bedeutung in der Vermeidung einer Akkumulation von Fett in der Leber und damit akuter Leberschäden zu.
- Schutz des Darms: Der Dickdarmschleim schützt gegen das Eindringen von Bakterien aus dem Stuhl. Ein Hauptbestandteil dieses Schleims ist Phosphatidylcholin, welches 90 % der Phospholipide in ihm darstellt und Bakterien daran hindert, in den Darm einzudringen. Bei Colitis ulcerosa, einer Darmentzündung, ist dieser Phosphatidylcholin-Gehalt stark verringert, was das Eindringen von Bakterien erleichtert und Entzündungen fördern könnte. Wenn dieser Mangel durch ein spezielles Medikament ersetzt wurde, verbesserten sich die Entzündungen.
Vorkommen von Phosphatidylcholin in Lebensmitteln
Hohe Gehalte an Lecithin finden sich in Walnüssen, Eiern, Mais, Erbsen, Sojaprodukten, Lupinen und Buttermilch - und in zahlreichen Präparaten. Lecithin ist in vielen tierischen und pflanzlichen Lebensmitteln enthalten, wie Leber, Eiern, Sojabohnen, Erdnüssen und Weizenkeimen. Ansonsten wird es als Emulgator vielen Lebensmitteln wie z. B. Speiseeis, Schokolade, Margarine und Salatsoßen zugesetzt.
Selbst bei vegetarischer oder veganer Ernährung ist eine ausreichende Versorgung mit Lecithin bzw. mit dem in Lecithin enthaltenen Cholin in der Regel gewährleistet. Dafür sorgt auch die Eigensynthese von Cholin im Körper aus einem Stoff namens Phosphatidylethanolamin, die von einer ausreichenden Versorgung mit Folsäure abhängig ist.
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CDP-Cholin: Eine spezielle Form von Cholin
Cytidin-5’-Diphosphocholin (CDP-Cholin oder Citicolin) ist ein Nukleotid, das eine wichtige Rolle bei der Biosynthese von Phospholipiden der Zellmembran spielt. Es besteht aus einem Zucker (Ribose), einer Base (Cytosin), einer Phosphatgruppe (Pyrophosphat) und Cholin. CDP-Cholin wird endogen synthetisiert und stellt den limitierenden Schritt der Phosphatidylcholin-Synthese dar, dem wichtigsten singulären Stoffwechselschritt zum Aufbau und zur Reparatur von Zellmembranen.
CDP-Cholin und Schlaganfall
Besonders gut entschlüsselt sind die Wirkungen von CDP-Cholin nach einem Schlaganfall, wo es neben der membranregenerierenden Wirkung weitere wichtige Funktionen ausübt. Aufgrund einer Vielzahl experimenteller Untersuchungen bei zerebraler Ischämie sowie erster Hinweise aus klinischen Studien kann CDP-Cholin als vielversprechende, neue Möglichkeit der Schlaganfallbehandlung angesehen werden.
CDP-Cholin entfaltet nach einem Schlaganfall antiexzitatorische, antioxidative, membranstabilisierende und regenerative Wirkungen. In verschiedenen experimentellen Schlaganfallstudien konnte gezeigt werden, dass eine Behandlung mit CDP-Cholin das neurologische Defizit verbessert und das Infarktvolumen verkleinert. Aufgrund seiner sehr guten Verträglichkeit wird es seit mehr als 30 Jahren weltweit vor allem in Europa, Lateinamerika und Asien zur Schlaganfallbehandlung verwendet. In kontrollierten evidenzbasierten Studien zeigten sich zuletzt erste Hinweise auf eine Verbesserung des klinisch-neurologischen Defizits nach einer CDP-Cholin-Behandlung bei Schlaganfallpatienten. Somit eröffnet sich unter Berücksichtigung der guten Verträglichkeit von CDP-Cholin die Perspektive einer neuen Behandlungsmöglichkeit des Schlaganfalls.
Pharmakokinetik und Metabolismus von CDP-Cholin
CDP-Cholin ist wasserlöslich und besitzt eine sehr hohe Bioverfügbarkeit (>90%). Pharmakokinetische Studien mit gesunden Erwachsenen zeigten, dass oral appliziertes CDP-Cholin sehr schnell absorbiert und unter 1% enteral ausgeschieden wird. Die Plasmaspiegel steigen typischerweise biphasisch, das heißt eine Stunde nach Einnahme gefolgt von einem Anstieg nach 24 Stunden.
Exogen appliziertes CDP-Cholin wird in der Darmwand und in der Leber hydrolysiert und als Cholin und Cytidin absorbiert. Cholin und Cytidin werden dann weiter metabolisiert, passieren unter anderem die Blut-Hirn-Schranke, um im Gehirn in CDP-Cholin resynthetisiert zu werden. Pharmakokinetische Studien zeigen, dass die Ausscheidung über die Lunge sowie über den Urin analog zur Plasmaverfügbarkeit biphasisch verläuft.
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Endogen zugeführtes CDP-Cholin fungiert als Zwischenprodukt der Biosynthese von Phospholipiden wie Phosphatidylcholin, dem primären Phospholipid aller Zellmembranen. Die orale Gabe von CDP-Cholin erhöht die Plasmaspiegel von Cytidin und Cholin innerhalb von sechs bis acht Stunden. Eine prolongierte Verabreichung für 42 bis 90 Tage erhöht signifikant die Gehirnkonzentrationen von Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, und Phosphatidylserin - den drei wesentlichen Phospholipiden aller Gehirn-Zellmembranen.
Wirksamkeit von CDP-Cholin nach zerebraler Ischämie
Die Wirksamkeit von CDP-Cholin nach einer zerebralen Ischämie konnte in verschiedenen experimentellen Studien gezeigt werden. Eine CDP-Cholin-Behandlung spontan hypertensiver Tiere besserte den neurologischen Schaden der Versuchstiere nach ischämischem Infarkt im Versorgungsgebiet der A. cerebri media. Nach transienter fokaler zerebraler Ischämie (Fadenmodell) und nachfolgender CDP-Cholin-Behandlung mit 100 oder 500 mg/kg KG oder Plazebo über eine Woche zeigte sich ein signifikanter dosisabhängiger infarkt- und hirnödemreduzierender Effekt zugunsten der höchsten Dosis. Diese Wirkung ließ sich dosisabhängig (500-2000 mg) bis zu einem Zeitfenster von vier Stunden auch nach permanenter Ischämie reproduzieren.
Die Wirksamkeit von CDP-Cholin (250 mg/kg KG, 500 mg/kg KG) nach zerebraler Ischämie konnte auch im thrombembolischen Ischämiemodell, vor allem in Kombination mit einer Thrombolyse, gezeigt werden. Ein signifikanter infarktreduzierender Effekt zeigte sich bei den Versuchstieren, die CDP-Cholin und Alteplase (rt-PA, Actilyse®) bekamen. Diese Ergebnisse wurden in einer dritten Studie im thrombembolischen Infarktmodell bestätigt. Hier zeigte CDP-Cholin ebenfalls eine infarktreduzierende Wirkung, die durch eine Kombination mit Urokinase (z. B. Actosolv®) signifikant verstärkt wurde.
In einer Reihe von Studien wurde zudem untersucht, an welchen Schlüsselstellen CDP-Cholin in die Pathophysiologie der zerebralen Ischämie eingreift. Dabei wurden verschiedene Wirkansätze gefunden:
- Antiexzitotoxische Wirkung: Aktuelle Studien zeigen, dass eine CDP-Cholin-Behandlung in vitro, aber auch in vivo zu einer Reduktion der extrazellullären Glutamat-Konzentration führt, vor allem im periischämischen Gewebe der sogenannten Penumbra. Dieser Befund wurde als antiexzitatorische Wirkungsweise der Substanz interpretiert.
- Antiapoptotische Effekte: Antiapoptotische Effekte wurden vor allem bei cholinergen Neuronen nachgewiesen: Durch exzessive neuronale Stimulation nach zerebraler Ischämie wird Acetylcholin freigesetzt und es entsteht konsekutiv ein Cholin-Mangel, der wiederum Apoptose induziert. Eine exogene CDP-Cholin-Behandlung stellt mehr Cholin für die Acetylcholin-Synthese zur Verfügung und verhindert über diesen Mechanismus den apoptotischen Zelltod cholinerger Neurone.
- Antioxidative Wirkung: CDP-Cholin inhibiert über eine Reduktion der Phospholipase A2 die Freisetzung von Arachidonsäure und reduziert somit die Entstehung freier Sauerstoffradikale nach einer zerebralen Ischämie und Reperfusion. Zusätzlich kann CDP-Cholin toxische Radikale neutralisieren und weist somit direkte antioxidative Effekte auf.
- Membranschutz und -regeneration: CDP-Cholin schützt vor postischämischer neuronaler Membranschädigung und besitzt bedeutsame membranregenerierende Eigenschaften, da es ein wesentlicher Bestandteil der Phosphatidylcholin-Synthese ist. CDP-Cholin erhöht als Zwischenprodukt der Sphingomyelin-Synthese postischämisch die Plasmaspiegel des wichtigen Membran-Phospholipids Sphingomyelin. CDP-Cholin führt auch zu einer Regeneration von Cardiolipin, dem wichtigsten Phospholipid der inneren Mitochondrien-Membran.
- Neurotrophe Effekte: Synergistische neurotrophe Effekte ließen sich interessanterweise nach einer Kombinationsbehandlung mit dem Wachstumsfaktor bFGF (basic fibroblast growth factor) erzielen. Echte neurotrophe Wirkungen zeigten sich in aktuellen Untersuchungen, in denen mit einer CDP-Cholin-Behandlung erst 24 Stunden nach einem Infarktereignis begonnen wurde: Verum-behandelte Tiere zeigten nicht nur eine signifikante Besserung funktionell-neurologischer Parameter, sondern wiesen auf zellulärer Ebene vermehrte Dendritenverzweigungen sowie eine höhere Synapsendichte als Hinweis für eine vermehrte Plastizität auf.
Klinische Studien mit CDP-Cholin
CDP-Cholin wurde insgesamt bei mehreren tausend Schlaganfallpatienten in kontrollierten klinischen Studien untersucht. In einer multizentrischen, doppelblinden, Plazebo-kontrollierten Studie wurde die Wirksamkeit von CDP-Cholin bei 272 Patienten mit mittleren bis schweren Schlaganfällen, die eine Bewusstseinstörung aufwiesen, untersucht. Die CDP-Cholin-Behandlung führte zu einer signifikanten Besserung des Bewusstseinsstatus bei 54% im Vergleich mit 29%, die Plazebo erhielten. In weiteren Studien zeigten sich erste Hinweise, dass CDP-Cholin auch zu einer Verbesserung neurologischer Funktionen (z. B. Lähmungsgrad, Motilität ) oder einer Besserung kognitiver Defizite führt.
Sicherheit und Toxizität von Phosphatidylcholin und CDP-Cholin
Auch beim Menschen weist CDP-Cholin ein äußerst geringes Toxizitätsprofil auf. Regelmäßige tägliche Dosierungen von 600 und 1000 mg bei gesunden Personen zeigten lediglich in einigen wenigen Fällen transiente moderate Kopfschmerzen. Keinerlei messbare Veränderungen ergaben die hämatologischen und biochemischen Bluttests sowie die neurologischen Untersuchungen.
Toxizitätsstudien zeigten, dass eine CDP-Cholin-Behandlung bei Ratten bis 2000 mg/kg KG über 14 Tage sehr sicher ist und keine Veränderungen des Körpergewichts, der Letalität, der klinischen Symptome oder der inneren Organe hervorrief. Bei 2817 Personen (60-80 Jahre), die überwiegend an vaskulären Erkrankungen litten, führte die Behandlung mit CDP-Cholin insgesamt zu 151 unerwünschten Ereignissen (5%). Die meisten davon waren transient und bedurften keiner spezifischen Behandlung: beispielsweise Magenschmerzen und Durchfall (insgesamt 102 Fälle), Hypotension, Tachykardie oder Bradykardie (insgesamt 16 Fälle).
Obwohl Phosphatidylcholin allgemein als sicher gilt, können bei einigen Patienten Nebenwirkungen auftreten. Gastrointestinale Beschwerden treten häufiger bei Dosen über 2.000 mg pro Tag auf. Ein fischartiger Körpergeruch kann hauptsächlich bei sehr hohen Dosen von Cholin, in der Regel über 7.500 mg pro Tag, auftreten.
Phosphatidylcholin in der ästhetischen Medizin
Phosphatidylcholin wird in der ästhetischen Medizin für die Lipolyse, insbesondere für die sogenannte Injektions-Lipolyse, verwendet. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Phosphatidylcholin direkt in unerwünschte Fettansammlungen, wie zum Beispiel Doppelkinn oder Fettpolster an Oberschenkeln oder Bauch, injiziert wird. Die Substanz soll die Fettzellen auflösen und das freigesetzte Fett wird dann vom Körper abtransportiert und auf natürliche Weise ausgeschieden. Über die Effektivität lässt sich keine genaue Aussage treffen.
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