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Cholin und Phosphatidylcholin (Lecithin)

Die Substanzen sind Bestandteil von Phospholipiden, strukturgebende Bestandteile aller Zellmembranen. Im Gehirn und in den Nerven wird Cholin zu Acetylcholin umgewandelt, dem wichtigsten Neurotransmitter in der Reizübertragung. Als obligater Bestandteil des Gallensekrets emulgiert Cholin die Nahrungsfette und hat Anteil am Abtransport der Triglyzeride (Fette) aus der Leber. Weiterhin fördert Cholin die Entgiftungskapazität der Leber, etwa bei Alkohol-, Arzneimittel-, Schwermetall- und Umweltbelastungen.

Obwohl Cholin strenggenommen kein Vitamin ist, ist es dennoch ein essenzieller Nährstoff. Cholin kann vom Menschen in kleinen Mengen synthetisiert werden, muss aber hauptsächlich mit der Nahrung aufgenommen werden, um für die Gesundheit nötige Mengen zu erreichen (1). Das meiste Cholin im Körper findet sich in spezialisierten Fett-Molekülen, den sogenannten Phospholipiden. Das häufigste Phospholipid ist das sogenannte Phosphatidylcholin oder Lecithin (2).

Empfohlene Einnahmemenge


Welche Cholinmenge für die optimale Förderung der Gesundheit und die Prävention chronischer Krankheiten notwendig ist, ist noch nicht hinreichend geklärt.
Sinnvoll scheint hier die Empfehlung des US-amerikanischen Food and Nutrition Board (FNB) einer täglichen Einnahme bzw. Ergänzung von 550 mg/Tag Cholin für erwachsene Männer und 425 mg/Tag für erwachsene Frauen.

Eine abwechslungsreiche Ernährung liefert das nötige Minimum an Cholin für die meisten Menschen. Allerdings haben Vegetarier, die auch auf Milch und Eier verzichten, ein erhöhtes Risiko für Cholinmangel.

Bei Senioren im Alter von über 65 Jahren ist wenig zur optimalen Einnahmemenge von Cholin bekannt. Bei älteren Menschen ist die Bereitstellung des Botenstoffs Acetylcholin, dessen wichtigste Ausgangssubstanz Cholin ist, häufig unzureichend. Bis weitere Studien vorliegen, sollten für ältere Menschen auch die obigen Empfehlungen gelten (550 mg/Tag Cholin für erwachsene Männer und 425 mg/Tag für erwachsene Frauen).

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FUNKTION

Cholin und cholinhaltige Metaboliten dienen einer Reihe von lebenswichtigen biologischen Funktionen (2-4), die im Folgenden beschrieben werden.

Strukturelle Integrität der Zellmembranen


Cholin wird in der Synthese der Phospholipide und Sphingomyeline benötigt. Diese dienen als strukturelle Komponenten Zellmembranen im menschlichen Organismus. Der Cholingehalt der Membran ist essenziell für zelluläre Gesundheit, Schutz und Flexibilität.

Zell-Kommunikation

Die cholinhaltigen Phospholipide Phosphatidylcholin und Sphingomyelin sind Grundstoffe für die intrazellulären Botschafter-Moleküle Diacylglycerol und Ceramid. Zwei weitere cholinhaltige Stoffwechselprodukte, der sogenannte Thrombozyten-Aktivierungsfaktor (PAF) und Sphingophosphorylcholin, sind ebenfalls an der Zellsignalisierung beteiligt.

Übertragung von Nervenimpulsen

Cholin ist ein Vorläufer für Acetylcholin, einem wichtigen Neurotransmitter, der bei der Muskelkontrolle, beim Gedächtnis und vielen anderen Funktionen eine zentrale Rolle spielt.

Fettstoffwechsel und -transport

Fett und Cholesterin aus der Nahrung werden mittels Lipoproteinen (Chylomikronen) zur Leber transportiert. In der Leber werden Fett und Cholesterin (VLDL-Lipoproteine mit sehr geringer Dichte) verpackt, um sie durchs Blut zu den Geweben zu transportieren, die sie benötigen. Phosphatidylcholin ist ein notwendiger Bestandteil dieser VLDL-Partikel. Ohne angemessene Phosphatidylcholinzufuhr reichern sich Fett und Cholesterin in der Leber an.

Cholin als eine Hauptquelle von Methyl-Gruppen

Cholin kann im Körper zu Betain verstoffwechselt werden. Betain ist selbst ein wichtiger Mikronährstoff und eine Quelle von Methyl-Gruppen (Formel: CH3), die für Methylierungsreaktionen benötigt werden. Methyl-Gruppen aus Betain können beispielsweise benutzt werden, um Homocystein, ein natürliches, jedoch in größeren Mengen schädliches Stoffwechselprodukt, wieder in Methionin umzuwandeln. Erhöhte Homocysteinspiegel im Blut sind mit einem erhöhten Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbunden (5).

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SYMPTOME BEI CHOLINMANGEL


Männer und Frauen, denen in einer Studie intravenös normale Mengen Methionin und Folsäure, nicht aber Cholin zugeführt wurden, entwickelten eine sogenannte Fettleber und Anzeichen von Leberschäden. Durch Gabe von Cholin konnten diese Veränderungen wieder behoben werden (3). Cholin ist notwendig, um die Phosphatidylcholin-Anteile der VLDL-Partikel zu bilden. Diese transportieren dann Fett aus der Leber zu den Geweben. Bei einem Cholinmangel können VLDL-Partikel nicht mehr synthetisiert werden und das sich anhäufende Fett schädigt schließlich die Leber. Da Low Density Lipoprotein Teilchen (LDL) während des Transportes aus der Leber aus  VLDL-Partikeln entstehen, können unter Cholinmangel leidende Menschen reduzierte LDL-Cholesterin-Blutspiegel haben (6).
 
Gesunde männliche Probanden mit normaler Folsäure- und Vitamin-B12-Versorgung entwickelten erhöhte Blutspiegel des Leberenzyms Alanin-Aminotransferase (ALT), wenn bei ihnen durch entsprechende Ernährung ein Cholinmangel erzeugt wurde. Erhöhte ALT-Aktivität ist ein Zeichen für Leberschäden. Eine Studie mit 57 Erwachsenen, die eine cholinarme Ernährung bekamen, zeigte, dass unter kontrollierten Bedingungen 77% der Männer, 80% der postmenopausalen Frauen und 44% der prämenopausalen Frauen durch Cholinmangel eine Fettleber, einen Leberschaden oder Muskelschäden entwickelten (7). Diese Anzeichen von Organstörungen gab sich wieder, wenn eine Ergänzung mit Cholin stattfand. Frauen sind bis zur Menopause gegen Cholinmangel relativ gut geschützt, weil Östrogene die körpereigene Synthese von Cholin über das Enzym Phosphatidylethanolamin-N-Methyltransferase (PEMU) fördern (8). Weitere Studien aus jüngster Zeit konnten eine kleine Zahl sehr häufiger genetischer Polymorphismen feststellen, deren Vorliegen das Risiko für die Entwicklung von Symptomen eines Cholinmangels bis hin zu Organstörungen erhöhen, wenn keine gute Versorgung mit Cholin besteht (9, 10).

Beim Cholinmangel scheinen Leberschäden das Ergebnis erhöhter Zelltodraten zu sein. Zellkultur-Studien haben gezeigt, dass Leberzellen den programmierten Zelltod (Apoptose) einleiten, wenn ihnen Cholin fehlt (3). Eine neuere Studie an 51 Männern und Frauen fand heraus, dass eine cholinarme Ernährung auch DNA-Schäden und Apoptose in peripheren Lymphozyten, also an Zellen des Immunsystems, herbeiführt (11).

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NÄHRSTOFFWECHSELWIRKUNGEN


Der menschliche Bedarf an Cholin resultiert aus den Beziehungen zu den anderen Nährstoffen, die ebenfalls Methylgruppen abgeben können, wie Folsäure und S-Adenosyl Methionin (SAMe). Der Methyl-Donor SAMe wird aus der Aminosäure Methionin synthetisiert. Drei Moleküle SAMe werden benötigt, um Phosphatidylethanolamin zu Phosphatidylcholin umwzuwandeln. Sobald SAMe eine Methylgruppe abgibt, wird es zu S-Adenosyl-Homocystein, das zu Homocystein wird.
Homocystein kann wieder in Methionin zurückgewandelt werden; dafür wird Methyltetrahydrofolate (THF), ein Folsäure und Vitamin-B12-abhängiges Enzym benötigt. Alternativ kann Betain (ein Metabolit von Cholin) genutzt werden, um die Methylgruppen für die Rückführung von Homocystein zu Methionin zu liefern (2).

Eine Studie mit 21 Männern und Frauen, die Diäten mit unterschiedlichen Folsäure- und Cholin-Gehalten bekamen, wies darauf hin, dass Cholin als Methylgruppen-Donor genutzt wird, wenn die Aufnahme von Folsäure gering ist, und dass die Neusynthese von Phosphatidylcholin nicht ausreichend ist, um eine angemessene Cholinversorgung zu gewährleisten, wenn die Zufuhr von Folsäure und Cholin gering ist (12).

Ausreichende Zufuhr von Cholin


Im Jahr 1998 führte das Food-And-Nutrition Board (FNB) des Instituts für Medizin eine Referenz-Aufnahme der Nahrung (DRI, Tagesbedarf) für Cholin ein (4). Das FNB befand die bestehenden wissenschaftlichen Erkenntnisse für nicht hinreichend, um eine optimale Tagesdosis für Cholin festzusetzen. Es wurde deshalb beschlossen, zunächst nur „ausreichende“ Zufuhrmenge festzusetzen (AI, Adequate Intake). Das wichtigste Kriterium für die Festlegung der AI für Cholin wurde die Vermeidung von Schäden der Leber. Jüngste Studien haben festgestellt, dass Polymorphismen in Genen, die in Cholin (9) oder Folsäure (10) den Stoffwechsel verändern, die Anfälligkeit für Cholin-Mangel und somit diätetische Anforderungen für Cholin beeinflussen können.

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PRÄVENTIVE INDIKATIONEN


Herz-Kreislauf-Erkrankungen


Etliche Studien weisen darauf hin, dass bereits ein mäßig erhöhter Homocysteinspiegel im Blut das Risiko einer Herz-Kreislauf-Erkrankung erhöhen kann (5). Wenn Cholin im Körper zu Betain oxidiert wird, steht dadurch eine neue Methyl-Gruppe für die Umwandlung von Homocystein zu Methionin durch das Enzym, Betain-Homocystein-Methyltransferase (BHMT) zur Verfügung. Trotz ihrer Relevanz wurde die Beziehung von Betain und Cholin zum Homocystein-Stoffwechsel im Menschen nur unzureichend untersucht. Aufgrund technischer Probleme sind die Betain- und BHMT-Blutspiegel nur schwer zu messen.
Ein erhöhter Homocysteinspiegel scheint nicht unbedingt mit einer verminderten Zufuhr von Cholin oder Betatin oder einer reduzierten Aktivität des BHMT-Enzyms in Verbindung zu stehen (13).
 Andererseits führten pharmakologische Dosen von Betain (1,7 bis 6 g / Tag) zu einer Verringerung des Homocysteinspiegels in einer kleinen Anzahl von Patienten mit Kreislauf-Krankheit . Zusätzlich zeigte eine kleine Studie bei 26 gesunden Männern, dass eine Ergänzung von Cholin die Plasma-Homocystein-Konzentrationen verringern konnte (14). Eine Kohortenstudie zum Arteriosklerose-Risiko bei 14430 Probanden mittleren Alters ergab, dass allein eine betain- und cholinreiche Ernährung oder eine Ergänzung mit Cholin in keinem klaren Zusammenhangmit Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu bringen ist (15). Weitere Forschung ist nötig, um zu klären, inwieweit eine erhöhte Zufuhr über die Nahrung, bzw. hohe Cholin- oder Betain-Spiegel den Homocystein und das Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen senken kann.

Krebs


Bei Ratten steht ein ernährungsbedingter Mangel an Cholin mit einem erhöhten Auftreten von spontanem Leberkrebs und einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber karzinogenen Chemikalien in Verbindung.  Folgende Mechanismen könnten für die krebsfördernde Wirkung von Cholinmangel verantwortlich sein:

1. Cholin-Mangel verursacht Leberschäden. In ihrer Funktion eingeschränkte Leberzellen reagieren empfindlicher auf die Effekte von krebserzeugenden Chemikalien

2. Cholin-Mangel kann Veränderungen beim programmierten Zelltod (Apoptose) von Zellen der Leber auslösen, und damit einen Beitrag für die Entwicklung von Leberkrebs leisten

3. Cholin-Mangel führt zur Aktivierung des mächtigen Signaltransduktions-Molekül Protein-Kinase C, was zu einer Kaskade von Effekten führt, die noch untersucht werden (2, 3).

4. Cholin-Mangel führt zur verringerten DNA-Methylierung, was sich in einer abnormalen DNA-Reparatur äussert, und so zu Krebs führen kann

5. Cholin-Mangel führt zu erhöhtem oxidativen Stress in der Leber und der Erhöhung der Wahrscheinlichkeit von DNA-Schäden

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die genauen Folgen eines Cholinmangels auf die menschliche Anfälligkeit für Krebserkrankungen nicht abschließend geklärt sind.


Schwangerschaftskomplikationen

 

Neuralrohr Defekte


Bekannterweise ist Folsäure ist von entscheidender Bedeutung für die normale embryonale EntwicklungEine Ergänzung der Mutter mit Folsäure verringert die Häufigkeit von Neuralrohrdefekten (NTD) beim Kind (16). Neuralrohrdefekte äussern sich  in Anenzephalie oder Spina bifida, Komplikationen, die verheerend sind und häufig tödlich verlaufen. Diese Probleme können zwischen dem 21. und 27. Tag nach der Befruchtung entstehen, einer Zeit also, in der viele Frauen noch gar nicht wissen, dass sie schwanger sind (17). Während die präventive Wirkung der Folsäure gegen NTD inzwischen anerkannt ist, sind die Auswirkungen anderer Methylgruppen-Spender, einschließlich Cholin und Betain,  nicht etabliert. Eine aktuelle Case-Control-Studie (900 Teilnehmer)) konnte feststellen, dass Frauen im höchsten Quartil der kombinierten Cholin- und Betain-Aufnahme ein um 72% niedrigeres Risiko eines Neuralrohrdefekts in der Schwangerschaft hatten (18). Weitere Forschung ist jedoch notwendig, um klar zu definieren, welche Rolle Cholin bei der Entstehung von Neuralrohrdefekten tatsächlich spielt.

Kognitive Funktionen und Gedächtnis


Eine erhöhte Aufnahme von Cholin sehr früh im Leben kann bei Ratten die Schwere der Gedächtnisprobleme im Alter verringern. Eine Ergänzung bei Müttern von ungeborenen Tieren mit Cholin, sowie von Jungtieren im ersten Monat des Lebens führt zu einem verbesserten räumlichen Gedächtnis. Der Effekt blieb bestehen nachdem die Cholin-Ergänzung eingestellt wurde (2). In einer neueren Studie von McCann et al. wurden die experimentellen Befunde aus den Nagetier-Studien im Hinblick auf die Verfügbarkeit von Cholin während der pränatalen Entwicklung und kognitiven Funktion in der Nachkommen untersucht (19). Es ist nicht klar, inwieweit die Ergebnisse der Studien eins zu eins auf den Menschen übertragbar sind. Weitere Studien sind notwendig, um die Rolle von Cholin im sich entwickelnden Gehirn zu erforschen, und die Frage zu beantworten, inwiefern eine gezielte Zufuhr von Cholin bei der Prävention von Gedächtnisverlust oder Demenz beim Menschen effizient ist.

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THERAPEUTISCHE INDIKATIONEN

 

Demenz (Alzheimer-Krankheit)


Ein Symptom der Alzheimer-Krankheit ist ein Defizit des Nervenbotenstoffs Acetylcholin im Gehirn (20). Eine mögliche Ursache für das Acetylcholin-Defizit ist ein Rückgang der eines Enzym, das Cholin in Acetylcholin im Gehirn umwandelt. Größere Mengen von Lecithin (Phosphatidylcholin) wurden zur Behandlung von Patienten mit Demenz im Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit bereits eingesetzt, um den Acetylcholinspiegel im Gehirn zu erhöhen. Allerdings konnte in einer systematischen Überprüfung der randomisierten Studien nicht gezeigt werden, dass Lecithin effizienter war als Placebo bei der Behandlung von Patienten mit bereits vorliegender Demenz oder kognitiver Beeinträchtigung  (21).

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CHOLIN-QUELLEN

Endogene Biosynthese


Menschen können Cholin in kleinen Mengen, durch die Umwandlung von Phosphatidylethanolamin zu Phosphatidylcholin, synthetisieren. Dies bezeichnet man als de-novo-Synthese von Cholin. Drei Methylierungsreaktionen sind dazu erforderlich, jeweils mit S-Adenosyl Methionin (SAMe) als Methylgruppen-Spender. Da Phosphatidylcholin vom Menschen synthetisiert und zu Cholin verstoffwechselt werden kann, wurde Cholin selbst bisher nicht als ein essenzieller Nährstoff gesehen (3). Die jüngsten Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Menschen jedoch nicht für ihren gesamten Stoffwechsel ausreichende Mengen an Cholin synthetisieren können.

Nahrungsquellen

Zum Cholingehalt von Lebensmitteln finden sich nur wenige Informationen (4). Das meiste Cholin in Lebensmitteln findet sich in Form von Phosphatidylcholin, vor allem in Milch, Eiern, Leber und Erdnüssen.
Phosphatidylcholin, ein Bestandteil von Lecithin, enthält etwa 13% Cholin. Es gibt zur Zeit keine eindeutigen Informationen  über die ernährungsbedingte Aufnahme von Cholin. Es wurde aber geschätzt, dass die durchschnittliche Aufnahme von Erwachsenen zwischen 730 und 1040 mg / Tag liegt (2).
Bei der Lebensmittelverarbeitung hinzugefügte Lecithine können zu einem Anstieg der täglichen Menge von Cholin im Rahmen von ca. 115 mg / Tag beitragen (4). Strenge Vegetarier, die auf Milch und Eier verzichten, haben ein erhöhtes Risiko für einen Cholinmangel. Der Cholingehalt einiger cholinreichen Lebensmittel ist in Milligramm (mg) in der nachstehenden Tabelle angegeben (22).

Nahrungsergänzungsmittel


Salze des Cholins, wie Cholinchlorid und Cholintartrate, sind in vielen Ländern als Nahrungsergänzungsmittel erhältlich.

Lecithin-Präparate liefern zwar ebenfalls Cholin, jedoch besteht nur 13% ihres Gewichts aus Cholin. Somit würde eine Ergänzung mit 4,2 Gramm Lecithin (Phosphatidylcholin) 550 mg Cholin liefern. Obwohl die chemische Bezeichnung, Lecithin gleichbedeutend ist mit Phosphatidylcholin ist, haben Lecithinprodukte keinen 100-prozentigen Gehalt an Phosphatidylcholin. Dieser schwankt hingegen zwischen 20 und 90 %. Das bedeutet: Lecithinpräparate können durchaus weniger als 13% Cholin enthalten (23).

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SICHERHEIT

Toxizität


Sehr hohe Dosen (10 bis 16 Gramm pro Tag) von Cholin können zu einem fischigen Körpergeruch führen, außerdem zu Erbrechen, Speichelfluss und vermehrtem Schwitzen. Der Körpergeruch kommt von einer übermäßigen Produktion und Ausscheidung von Trimethylamin, einem Metabolit von Cholin. Bei Einnahme von hohen Dosen von Cholin in Form von Phosphatidylcholin (Lecithin) kommt es im Allgemeinen nicht zu diesem unangenehmen Körpergeruch, da dadurch kaum Trimethylamin gebildet wird.
Eine Dosis von 7,5 g Cholin täglich zeigte eine leichte blutdrucksenkende Wirkung, die zu Schwindel führen kann. Eine spezielle Verbindung, Cholin-Magnesium-Trisalicylat in Dosen von 3 g pro Tag führte in Studien zu eingeschränkter Leberfunktion, generalisiertem Juckreiz und Tinnitus. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass diese Folgen vom Salicylat verursacht wurden, und nicht vom Cholin in dieser Verbindung (4).

Im Jahr 1998 setzte die amerikanische Lebensmittelaufsicht (FNB) eine obere sichere  Aufnahmemenge (UL) von 3,5 Gramm Cholin für Erwachsene fest. Diese Empfehlung stützte sich in erster Linie auf die Verhinderung einer möglichen Hypotonie und in zweiter Linie auf die Vorbeugung von Körpergeruch durch erhöhte Ausscheidung von Trimethylamin. Die maximale Aufnahmemenge wurde für gesunde Menschen etabliert, mit dem Hinweis, dass Personen mit Leber- oder Nierenerkrankungen, der Parkinson-Krankheit, Depressionen, oder einer genetischen Erkrankung (Trimethylaminurie) ein erhöhtes Risiko von Nebenwirkungen durch Cholin haben, wenn Cholin auf einem Niveau  der maximalen Aufnahmemenge (UL) eingenommen wird (4).

UL ist die international gebräuchliche Abkürzung für "Tolerable Upper Intake Level", die maximale Menge eines Stoffes, die ein gesunder Mensch lebenslang täglich aufnehmen kann, ohne gesundheitliche Risiken befürchten zu müssen.

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Wechselwirkungen mit anderen Arzneimitteln


Methotrexat, ein Medikament zur Behandlung von Krebs, Psoriasis und rheumatoider Arthritis, hemmt das Enzym Dihydrofolatreduktase und begrenzt damit die Verfügbarkeit der Methyl-Gruppen von Folsäure-Derivaten. Ratten, die Methotrexat bekamen, zeigten Anzeichen von Cholinmangel, einschließlich einer Fettleber, die durch eine Ergänzung mit Cholin rückgängig gemacht werden konnte (2). Individuen, die  Methotrexat einnehmen, können daher einen erhöhten Cholinbedarf entwickeln.

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LITERATUR

1.  Blusztajn, J.K. Choline, a vital amine. Science. 1998; volume 281: pages 794-795. Opens external link in new window (PubMed)

2. Zeisel, S.H. Choline and phosphatidylcholine. In Shils, M. Olson JA, Shike M, Ross AC, eds. Modern Nutrition in Health and Disease, 9th ed. Baltimore: Williams & Wilkins, 1999: pages 513-523.

3.  Zeisel, S.H. Choline: an essential nutrient for humans. Nutrition. 2000; volume 16: pages 669-671.

4.  Food and Nutrition Board, Institute of Medicine. Dietary Reference Intakes: Thiamin, Riboflavin, Niacin, Vitamin B-6, Vitamin B-12, Pantothenic Acid, Biotin, and Choline. Washington, DC: National Academy Press, 1998: pages 390-422.  Opens external link in new window(National Academy Press)

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