Stickoxide: Luftschadstoff oder Gesundheitsförderer?

Die Nachrichten und die Aufregung um Stickstoff sind dir in den letzten Wochen natürlich nicht entgangen. Die Bauernproteste und die Proteste aus der Baubranche haben dieses Thema fest auf die Agenda – und auf das Malieveld – gesetzt. Stickstoff hat zwei Gesichter! Er ist mehr als nur ein Umwelt- und Gesundheitsproblem. Er ist ein unverzichtbarer Nährstoff für alle Lebewesen, zu finden in Luft, Wasser, Boden, Pflanzen und Tieren. Stickstoff ist daher ein grundlegender Baustein der Natur. Ein erwachsener Mensch mit einem Körpergewicht von 70 kg hat 2 kg Stickstoff im Körper.

Die verschiedenen Formen von Stickstoff

Warum bereitet uns ein Teil des Stickstoffs auf der Erde so große Sorgen? Stickstoff (N) ist ein Gas, hat keine Farbe, keinen Geruch und keinen Geschmack und kommt in verschiedenen Formen vor. Etwa 50 % des Stickstoffs auf unserem Planeten liegen in gasförmiger Form vor, weil unsere Atmosphäre zu 78 % aus Stickstoffverbindungen besteht. Der größte Teil des atmosphärischen Stickstoffs liegt in der Form \(N_2\) vor. Das ist eine sehr stabile, nicht reaktive Form von Stickstoff, die von den meisten Lebewesen nicht genutzt werden kann. Neben dem stabilen Stickstoff gibt es auch reaktiven Stickstoff. Reaktiver Stickstoff kann sich mit organischen und anorganischen Stoffen verbinden. Alle Lebewesen sind auf reaktiven Stickstoff angewiesen, weil er als Baustein für DNA oder Proteine benötigt wird. Er kann jedoch auch chemische und physikalische Prozesse in Gewässern, der Atmosphäre oder im Boden beeinflussen. Diese wiederum können alle Lebewesen beeinflussen.

Reaktiver Stickstoff kommt in folgenden Verbindungen vor:

• Nitrat (\(NO_3^-\))
• Nitrit (\(NO_2^-\))
• Stickstoffoxid (\(N_2O\))
• Ammoniak (\(NH_3\))
• Ammonium (\(NH_4^+\))

Es gibt nur wenige Prozesse, bei denen atmosphärischer, stabiler Stickstoff (\(N_2\)) in eine reaktive Form umgewandelt wird. So kann \(N_2\) durch Blitzeinschläge in Stickoxide (\(NO_x\)) umgewandelt werden. Manche Bakterien, am bekanntesten sind die Knöllchenbakterien, sind in der Lage, Stickstoff zu binden und für Pflanzen verfügbar zu machen. Auch menschliche Aktivitäten sorgen dafür, dass \(N_2\) in reaktive Verbindungen umgewandelt wird. Diese Umwandlung findet einerseits bei der Herstellung von Düngemitteln und andererseits bei der Nutzung fossiler und erneuerbarer Energieträger statt. In beiden Fällen wird reaktiver Stickstoff freigesetzt. Nicht nur gespeicherter Stickstoff wird bei der Verbrennung freigesetzt, sondern auch \(N_2\) in der Luft wird in Stickoxide (\(NO_x\)) umgewandelt.

Die Hauptursache für die Freisetzung von reaktivem Stickstoff ist die Landwirtschaft, die mit mehr als 50 % beiträgt. Stickstoff ist für die Landwirtschaft entscheidend, weil er den Ertrag auf dem Feld beeinflusst, und deshalb verwendet die Landwirtschaft stickstoffhaltige Düngemittel. Einerseits ist reaktiver Stickstoff auf den Feldern wichtig, andererseits kann er in anderen Bereichen schädlich sein. So gefährdet reaktiver Stickstoff die menschliche Gesundheit durch Stickoxide (\(NO_x\)), beeinträchtigt die Qualität des Grundwassers durch Nitrat (\(NO_3^-\)) und trägt als Stickstoffoxid (\(N_2O\)) zum Klimawandel bei. Außerdem führen reaktive Stickstoffverbindungen zu Überdüngung und Versauerung von Ökosystemen und damit zum Verlust der Biodiversität. Darüber hinaus werden Gebäude langsam zerstört.

Was ist diese Verschmutzung?

• Naturökosysteme können geschädigt werden, Wasser kann verschmutzt werden, und dies trägt zum Schwund der Ozonschicht und zur globalen Erwärmung bei. Das liegt daran, dass sie Wärme 300-mal effektiver in der Atmosphäre festhalten können als Kohlendioxid!

Aber auch Verkehr, Industrie und Energieerzeugung tragen jeweils 15 % zu den Emissionen bei. Industrien, die wir alle nutzen, also – fair ist fair – jeder trägt seinen Teil bei. Auch wir, auch du. Was in letzter Zeit etwas unterzugehen droht, sind jedoch die positiven Seiten des Stickstoffs. Er ist nicht „nur ein Schadstoff“, sondern auch sehr nützlich; in unserer eigenen Biochemie spielt Stickstoffmonoxid nämlich eine wichtige Rolle.

Stickstoffmonoxid und die menschliche Gesundheit

Der menschliche Körper produziert Stickstoffmonoxid, und dieses spielt in zahlreichen essenziellen Prozessen eine wichtige Rolle, sowohl auf zellulärer Ebene als auch auf höheren Ebenen. Es wirkt als Neurotransmitter, da es Signale an Zellen in allen lebenswichtigen Systemen weitergibt, einschließlich des Herz-Kreislauf-, Nerven- und Immunsystems. Stickstoff ist daher für unsere Existenz essenziell, weil wir ohne Stickstoff nicht leben können. Er beeinflusst nahezu jede Funktion in unserem Körper.

NO spielt unter anderem eine Rolle bei:

• Entspannung der Blutgefäße (Vasodilatation)
• Regulierung des Blutkreislaufs
• Freisetzung von Hormonen, darunter Insulin und Wachstumshormon
• Überleben von Zellen und Nerven
• Gedächtnis und kognitivem Lernen
• Dem Immunsystem

Leider nimmt die körpereigene Stickstoffproduktion mit zunehmendem Alter allmählich ab. Um das vierzigste Lebensjahr produziert der Körper mehr als die Hälfte weniger Stickstoff als mit zwanzig. Bei Frauen ist dieser Unterschied größer als bei Männern.

Die Aufrechterhaltung optimaler Stickstoffmonoxidwerte kann daher eine wichtige Strategie für ein gesundes und langes Leben sein. Im Folgenden liest du Wege, wie du deinen eigenen Stickstoffhaushalt wirksam auf einem guten Niveau halten kannst.

• Stickstoff wird auch das „Wundermolekül“ genannt, und die Entdeckung der Rolle von Stickstoff im Herz-Kreislauf-System brachte Robert Furchgott, Ferid Murid und Louis Ignarro 1998 den Nobelpreis ein.

1) Ergänze diese Lebensmittel in deiner Ernährung

Dein Körper kann Nitrate – ein Stoff, der in Gemüse häufig vorkommt – in Stickstoffmonoxid umwandeln. Wenn du deine NO-Produktion erhöhen möchtest, steigere den Verzehr von nitrathaltigen Lebensmitteln wie Sellerie, Brunnenkresse, Kerbel, Salat, Rote Bete, Spinat und Rucola. Außerdem können die darin enthaltenen Antioxidantien verhindern, dass freie Radikale das gebildete NO abbauen und so den Spiegel senken. Füge deshalb diese Antioxidantien zusätzlich zu deiner Ernährung hinzu: Vitamin C (Paprika, Brokkoli, schwarze Johannisbeere, Grapefruit), Vitamin E (Nüsse, Sonnenblumenkerne, Leinsamen, Grünkohl, Spargel) und verschiedene Polyphenole (Gewürznelken, dunkle Schokolade, Blaubeeren, Brombeeren, Erdbeeren, Nüsse, Artischocken, Chicorée).

2) Geh trainieren!

Stickstoffmonoxid wird in den inneren, dünnen Schichten der Blutgefäße gebildet: dem Endothel. Sport verbessert diese Endothelfunktion. Außerdem regt körperliche Aktivität die antioxidative Aktivität im Körper an, wodurch gleichzeitig weniger Stickstoffmonoxid abgebaut wird.

Ein intensives 15-minütiges Training (HIIT: High Intensity Interval Training) erhöht die NO-Produktion besser als 150 Minuten Training mit moderater Intensität. Dafür wurde sogar ein spezielles Sportprogramm von Dr. Zach Bush aus den USA entwickelt: Das Nitric Oxide Dump-Programm ist eine neue Variante des HIIT-Trainings, die speziell darauf ausgerichtet ist, die Freisetzung von NO zu stimulieren.

3) Nahrungsergänzungsmittel in Betracht ziehen

Die beiden bekanntesten Nahrungsergänzungsmittel für diesen Zweck sind L-Arginin und L-Citrullin. L-Arginin ist eine semi-essenzielle Aminosäure. Es ist die einzige Vorstufe von Stickstoffmonoxid, die über einen Prozess, den sogenannten L-Arginin-NO-Weg, in NO umgewandelt wird. Dein Körper produziert L-Arginin von Natur aus, aber eine tägliche zusätzliche Einnahme kann eine überlegte Wahl sein, besonders mit zunehmendem Alter.

L-Citrullin ist eine nicht-essentielle Aminosäure, was bedeutet, dass dein Körper die Aminosäure selbst aus anderen Stoffen herstellen kann. L-Citrullin ist wichtig als Vorstufe für die Bildung von L-Arginin. Unser Körper wandelt L-Citrullin in der Niere in L-Arginin um. Der Umwandlungsprozess liefert auch etwas Stickstoffmonoxid und trägt damit zur Stickstoffproduktion unseres Körpers bei.

4) Atme durch die Nase

Spezielle Enzyme in deiner Nase und den Nasennebenhöhlen helfen bei der Produktion von Stickstoffmonoxid. Daher kann das Atmen durch die Nase (also nicht durch den Mund) die Stickstoffmonoxidproduktion in den Nebenhöhlen erhöhen und die Sauerstoffabgabe verbessern. Nasale Atmung kann zu einer besseren Durchblutung, gesünderen Blutdruckwerten, verbessertem Schlaf und einem geringeren Risiko für Herzkrankheiten, Asthma, Allergien und Entzündungen führen. Eine Möglichkeit, die du hier erwägen kannst, stammt aus der Buteyko-Atemmethode: den Mund beim Schlafen abzukleben. Klingt heftig, aber such es dir einmal heraus.

5) Mundspülung einschränken

Wie bereits erwähnt, kann Nitrat aus der Nahrung in Stickstoffmonoxid umgewandelt werden. Das ist jedoch ohne die Hilfe spezieller Bakterien in unserem Mund nicht möglich. Mundspülungen töten alle Bakterien im Mund ab, einschließlich derjenigen, die für die NO-Produktion entscheidend sind. Verwende also keine Mundspülung, außer wenn es dir dein Zahnarzt ausdrücklich empfiehlt.

6) Geh sonnenbaden!

Die Haut enthält viel Nitrit, und wenn sie Sonnenlicht ausgesetzt wird, gelangt dieses Nitrit ins Blut. Das führt schließlich, ähnlich wie bei nitrathaltigem Gemüse, zu einem Anstieg von Stickstoffmonoxid.

Eine etwa 30-minütige Exposition gegenüber der Sommersonne ohne Sonnenschutz führt zu einem guten Anstieg von Stickstoff.

Das Fazit?

Stickstoffmonoxid ist ein Molekül, das von unserem eigenen Körper produziert wird, und für unsere physiologischen Funktionen absolut essenziell. Wenn deine NO-Produktion nicht mehr optimal ist, kannst du glücklicherweise einfache Strategien anwenden, um sie zu stimulieren: körperliche Aktivität, Nahrungsergänzungsmittel, nitrathaltiges Gemüse, Nasenatmung, eingeschränkter Gebrauch von Mundspülungen und Sonnenlicht. Vielleicht kannst du nun auch die beunruhigenden Nachrichten über Umwelt, Bauern, Bauwirtschaft und die „Stickstoffkrise“ mit anderen Augen sehen. Denn auch wenn Stickstoff in manchen Bereichen ein echtes Problem ist, könnten wir ohne diesen kleinen Stoff überhaupt nicht gesund leben.