Von Eben van Tonder, 24. Juli 2025

Einleitung

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein zentrales Signalmolekül, das zahlreiche physiologische Prozesse reguliert – darunter die Gefäßweite, die mitochondriale Effizienz, die neuronale Signalübertragung und die Muskeloxygenierung. Mit zunehmendem Alter nimmt die Verfügbarkeit von NO signifikant ab. Diese Abnahme steht in direktem Zusammenhang mit der Entstehung altersassoziierter Erkrankungen wie Bluthochdruck, verminderter Muskelkraft, kognitiven Defiziten, erektiler Dysfunktion und metabolischen Störungen. Trotz des wachsenden Interesses an nitrat- und nitritreichen Lebensmitteln als NO-Quellen bleibt die biochemische Grundlage des NO-Mangels im Alter vielfach unzureichend erklärt. Dieser Beitrag bietet eine umfassende Darstellung der Ursachen, molekularen Zusammenhänge und gesundheitlichen Konsequenzen der reduzierten NO-Verfügbarkeit im Alter.

Stickstoffmonoxid als zentrales physiologisches Regulationsmolekül

Stickstoffmonoxid wird primär durch das Enzym endotheliale NO-Synthase (eNOS) in den Endothelzellen der Blutgefäße aus L-Arginin gebildet. Hierbei wirken Kofaktoren wie Tetrahydrobiopterin (BH₄), NADPH und Sauerstoff unterstützend. NO sorgt für die Entspannung glatter Gefäßmuskulatur, verbessert die Durchblutung, reguliert die mitochondrialen Atmungsketten und schützt vor überschüssiger Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS).

In den Mitochondrien moduliert NO insbesondere die Aktivität der Cytochrom-c-Oxidase (Komplex IV). Diese reversible Hemmung schützt vor übermäßiger Elektronentransportaktivität, stabilisiert den Sauerstoffverbrauch und beugt oxidativen Schäden vor. In einem ausgewogenen Zustand verbessert NO somit die Energieeffizienz der Zelle.

Reduzierte eNOS-Aktivität im Alter

Mit zunehmendem Alter sinkt die Empfindlichkeit der eNOS auf mechanische und chemische Reize. Die Ursachen hierfür sind:

• verringerte Expression des eNOS-Gens,
• oxidativer Abbau essenzieller Kofaktoren wie BH₄,
• und funktionelle Entkopplung der eNOS, was dazu führt, dass statt NO Superoxid gebildet wird.

Diese Prozesse tragen maßgeblich zur endothelialen Dysfunktion bei – einer der frühesten Marker vaskulären Alterns.

Oxidativer Stress und Inaktivierung von NO

NO ist ein kurzlebiges Molekül, das sehr rasch mit Superoxid (O₂⁻) reagiert. Die entstehende Verbindung, Peroxynitrit (ONOO⁻), ist ein starkes Oxidans, das Lipide, DNA und Proteine schädigt. Gleichzeitig wird NO durch diese Reaktion funktionell inaktiviert. Im Alter steigt die Konzentration an Superoxid durch mitochondriale Dysfunktion, chronische Entzündungsprozesse und verringerte antioxidative Kapazitäten. Dadurch wird die ohnehin reduzierte NO-Produktion zusätzlich limitiert.

Versteifte Gefäße und verminderter Scherstress

Ein wesentlicher Stimulus für die Freisetzung von NO ist der Scherstress – die Reibungskraft des strömenden Blutes auf die Endothelzellen. Dieser mechanische Reiz aktiviert eNOS direkt. Mit zunehmender Gefäßsteifigkeit (z. B. durch arteriosklerotische Veränderungen, Inaktivität oder inflammatorische Prozesse) verringert sich jedoch der Scherstress. Die Folge: geringere eNOS-Aktivierung, reduzierte NO-Synthese, verminderte Gefäßelastizität und erhöhter Blutdruck. Der Kreislauf wird zunehmend dysreguliert.

Störungen des alternativen NO-Bildungsweges: Nitrat–Nitrit–NO

Neben der enzymatischen NO-Synthese über eNOS existiert ein alternativer Weg, der besonders bei eingeschränkter eNOS-Aktivität bedeutsam wird: der Nitrat–Nitrit–NO-Weg.

1. Aufnahme: Nitrat (NO₃⁻) wird mit der Nahrung aufgenommen – insbesondere über Blattgemüse wie Spinat, Rote Bete oder Sellerie.
2. Reduktion im Mundraum: Anaerobe Bakterien der Mundflora reduzieren NO₃⁻ zu NO₂⁻ (Nitrit).
3. Reduktion im Magen: In einem stark sauren Milieu (pH < 3) reagiert Nitrit chemisch zu NO. Die Reaktion lautet:NO₂⁻ + 2H⁺ → HNO₂ → NO + H₂O

Mit zunehmendem Alter kommt es jedoch häufig zu einer verminderten Magensäureproduktion (Hypochlorhydrie). Bei einem Magensaft-pH über 4 ist diese Reaktion biochemisch nicht mehr effizient möglich. Obwohl ausreichend Nitrat aufgenommen wird, bleibt die NO-Bildung unzureichend.

Auswirkungen auf die mitochondriale Effizienz

NO hat in den Mitochondrien eine regulierende Funktion: Es hemmt reversibel die Cytochrom-c-Oxidase, verlangsamt den Elektronentransport und senkt den Sauerstoffverbrauch bei gleichzeitigem Schutz vor ROS-Bildung. Bei NO-Mangel:

• gerät die Elektronentransportkette aus dem Gleichgewicht,
• steigt die ROS-Produktion unkontrolliert an,
• sinkt die ATP-Ausbeute,
• und der oxidative Zellschaden nimmt zu.

Dies führt zur energetischen Unterversorgung von Muskel-, Nerven- und Herzgewebe – mit funktionellen Konsequenzen.

Klinische Konsequenzen des NO-Mangels im Alter

Bluthochdruck entsteht im Alter häufig infolge eines NO-Mangels, da die für die Vasodilatation zuständige Gefäßrelaxation eingeschränkt ist. Der periphere Widerstand in den Arterien steigt, was den Blutdruck nachhaltig erhöht.

Muskelschwäche und eine schnelle Ermüdung sind oft Ausdruck einer mitochondrialen Dysfunktion, die auf die unzureichende NO-Verfügbarkeit zurückzuführen ist. Die Sauerstoffversorgung der Muskulatur ist vermindert, was die Leistungsfähigkeit deutlich reduziert.

Kognitive Defizite resultieren aus einem reduzierten zerebralen Blutfluss sowie einer eingeschränkten neuronalen Signalübertragung. NO ist ein wichtiger Modulator der Neurotransmission und sorgt für eine adäquate Durchblutung des Gehirns.

Erektile Dysfunktion steht in direktem Zusammenhang mit der fehlenden NO-vermittelten Relaxation der glatten Muskulatur im Corpus cavernosum. Ohne ausreichende NO-Freisetzung bleibt der vasodilatierende Impuls aus, der für eine Erektion notwendig ist.

Schlafstörungen treten vermehrt auf, da NO eine regulierende Funktion auf den zirkadianen Rhythmus über hypothalamische Zentren ausübt. Eine Störung dieser Regulation kann zu Einschlaf- und Durchschlafproblemen führen.

Insulinresistenz wird durch NO-Mangel begünstigt, da NO eine wichtige Rolle bei der Steuerung der Mikroperfusion sowie bei der Glukoseaufnahme in die Muskulatur spielt. Eine gestörte NO-Signalkette trägt somit zur Entstehung metabolischer Syndrome bei.

Schlussfolgerung

Die Verfügbarkeit von Stickstoffmonoxid nimmt mit dem Alter durch mehrere Mechanismen deutlich ab: Die eNOS-Aktivität sinkt, oxidativer Stress inaktiviert das gebildete NO, Gefäßversteifung reduziert den Scherstress als Aktivator, und eine verminderte Magensäureproduktion blockiert die Umwandlung von Nitrat zu bioaktivem NO. Die Folgen sind weitreichend und betreffen zentrale Systeme wie Kreislauf, Muskulatur, Gehirn und Stoffwechsel.

Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist entscheidend für präventive wie therapeutische Strategien im Umgang mit altersbedingten Funktionsstörungen. Die gezielte Unterstützung der NO-Bildung durch Ernährung, Bewegung, Kofaktor-Supplementierung oder pharmakologische Ansätze sollte nicht als Ergänzung, sondern als Kernbestandteil der Altersmedizin betrachtet werden.

Literaturverzeichnis

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