Ist Wasserstoff ein Antioxidans? Unterschiede zu Vitamin C und Polyphenolen

Molekularer Wasserstoff (H2), das aktive Molekül in Wasserstoffwasser, gilt durchaus als Antioxidans. Der Begriff umfasst jedoch mehr, als die meisten Marketingseiten vermuten lassen. Chemisch gesehen ist ein Antioxidans ein Reduktionsmittel: ein Molekül, das ein Elektron oder ein Wasserstoffatom an ein reaktives, instabiles Molekül abgibt, das als freies Radikal bezeichnet wird, bevor dieses Radikal eine Zelle schädigen kann. H2 verdient diese Bezeichnung, weil es eine bestimmte Art reaktiver Sauerstoffspezies neutralisiert, das Hydroxylradikal, während es andere reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies unbeeinflusst lässt. Auch Vitamin C und Polyphenole aus der Nahrung gelten als Antioxidantien, doch sie wirken über eine völlig andere Chemie – und diese Unterschiede sind wichtiger als die Frage, welches davon „stärker“ ist.

• H2 ist im strengen chemischen Sinn ein Antioxidans: Es gibt Elektronen ab, um ein bestimmtes freies Radikal, das Hydroxylradikal, zu neutralisieren, statt breit mit vielen Molekülen zu reagieren.
• Vitamin C wirkt anders. Es gibt Elektronen an eine Vielzahl von Molekülen ab, die sie aufnehmen können. Deshalb trägt es allgemein zum Schutz von Proteinen, Lipiden und DNA bei, statt ein einzelnes Radikal ins Visier zu nehmen.
• Polyphenole wie Flavonoide fangen unter Laborbedingungen wirksam Radikale ab und binden Metallionen. Die Konzentrationen, die tatsächlich im Körper zirkulieren, sind jedoch viel niedriger, wodurch ihre praktische Wirkung begrenzt ist.
• Diese drei Mechanismen lassen sich nicht auf einer einzigen Skala der „Antioxidantienwirkung“ einordnen, denn jeder von ihnen löst in einem anderen Umfeld ein anderes chemisches Problem.
• Erkenntnisse aus Zellkulturen und Tierversuchen darüber, wie H2 in einer Reaktion wirkt, sind kein Beweis dafür, dass das Trinken von Wasserstoffwasser bei einer Person ein messbares Ergebnis bewirkt.

Was ein Molekül tatsächlich zu einem „Antioxidans“ macht

Bevor Wasserstoff, Vitamin C und Polyphenole verglichen werden, hilft es zu wissen, was der Begriff tatsächlich beschreibt. Ein Antioxidans ist ein Reduktionsmittel: etwas, das ein Elektron oder ein Wasserstoffatom an ein freies Radikal abgibt. Ein freies Radikal ist ein Molekül mit einem ungepaarten Elektron, das es instabil und reaktiv macht. Durch diese Abgabe wird das Radikal daran gehindert, einem Stoff, den der Körper intakt braucht, ein Elektron zu entreißen – etwa einer Zellmembran, einem Protein oder einem DNA-Strang. Von oxidativem Stress spricht man, wenn sich reaktive Sauerstoffspezies schneller ansammeln, als die körpereigenen Abwehrmechanismen sie neutralisieren können. Dieser Zustand wird mit Zell- und Gewebeschäden im Laufe der Zeit in Verbindung gebracht.

Für diesen Vergleich ist wichtig, dass „Antioxidans“ eine chemische Funktion beschreibt und keinen festgelegten Stoff. Ein Gas, ein Vitamin und eine Gruppe pflanzlicher Verbindungen können alle als Antioxidans gelten, weil sie unter den richtigen Bedingungen Elektronen abgeben können. Sie unterscheiden sich darin, mit welchen Radikalen sie reagieren, wie selektiv oder breit diese Reaktion abläuft und wie viel des Stoffes tatsächlich das Gewebe erreicht, in dem ein Radikal neutralisiert werden muss. Um diese Unterschiede geht es im weiteren Vergleich.

Wie molekularer Wasserstoff (H2) als Antioxidans wirkt

Die Annahme, dass Wasserstoff als Antioxidans wirkt, geht auf eine Studie aus dem Jahr 2007 in Nature Medicine zurück. Sie ergab, dass H2 selektiv das Hydroxylradikal – die reaktivste und zytotoxischste reaktive Sauerstoffspezies – reduzierte und Zellen vor dessen Schäden schützte, während es nicht mit anderen reaktiven Sauerstoffspezies reagierte, die normale physiologische Funktionen erfüllen (Quelle: Ohsawa et al., Nature Medicine, 2007). Eine Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2016 beschreibt den Mechanismus ähnlich: H2 fängt das Hydroxylradikal ab und erhält zugleich andere wichtige reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies, die für die normale Regulation von Signalprozessen gebraucht werden, statt die oxidative Aktivität wahllos zu unterdrücken (Quelle: Huang, Medical Gas Research, 2016). Wer vor diesem Vergleich mehr über H2 selbst erfahren möchte, findet in den wissenschaftlichen Grundlagen zu molekularem Wasserstoff Informationen dazu, woher das Molekül kommt und wie es sich in Wasser verhält.

Diese Selektivität – nicht eine allgemeine „Antioxidantienstärke“ – ist die konkrete chemische Grundlage dafür, Wasserstoff als Antioxidans zu bezeichnen. Es handelt sich um eine eng umrissene, gezielte Aufgabe und nicht darum, jedes reaktive Molekül in einer Zelle breit zu erfassen.

Warum hier von „selektiv“ und nicht von „breit wirksam“ die Rede ist

Dieser Unterschied ist wichtig, weil nicht jede reaktive Sauerstoff- oder Stickstoffspezies ausschließlich schädlich ist: Einige dienen als Signalmoleküle, die Zellen für normale Regulationsprozesse nutzen. Würde man sie alle wahllos neutralisieren, würde das diese Signalübertragung beeinträchtigen, statt einfach nur Schäden zu beseitigen. Weil H2 gezielt mit dem Hydroxylradikal reagiert, für das keine nützliche Funktion als Signalmolekül bekannt ist, wird sein Mechanismus als selektiv und nicht als breit wirksam beschrieben. Diese Einordnung stammt aus der Forschung selbst und bietet einen hilfreichen Anhaltspunkt, wenn umfassendere Aussagen zur „Antioxidantienwirkung“ von Wasserstoff größer erscheinen als die zugrunde liegende Chemie.

Wie Vitamin C als Antioxidans wirkt

Vitamin C wirkt über einen viel breiter angelegten Mechanismus. Das Linus Pauling Institute beschreibt L-Ascorbinsäure, die aktive Form von Vitamin C, als „ein starkes Reduktionsmittel“, das leicht Elektronen an eine Vielzahl von Molekülen abgibt, die sie aufnehmen können (Quelle: Linus Pauling Institute, Vitamin C). Durch diese breite Elektronenabgabe kann Vitamin C allgemein zum Schutz von Proteinen, Lipiden und Nukleinsäuren vor oxidativen Schäden beitragen, statt wie H2 ein bestimmtes Radikal ins Visier zu nehmen.

Vitamin C ist außerdem wasserlöslich und wird über Lebensmittel oder Nahrungsergänzungsmittel aufgenommen, statt vom Körper selbst hergestellt zu werden. Seine antioxidative Wirkung entfaltet sich in den wässrigen Bereichen der Zellen und im Blutplasma. Das unterscheidet sich von der Verteilung eines gelösten Gases wie H2, das Zellmembranen durchdringen kann. Keines der beiden Verteilungsmuster macht ein Molekül grundsätzlich überlegen; sie wirken in unterschiedlichen Bereichen gegen unterschiedliche Ziele.

Wie Polyphenole als Antioxidantien wirken – und warum die Beweislage komplizierter ist

Polyphenole aus der Nahrung ergänzen einen dritten Mechanismus. Flavonoide, eine der größten und am besten erforschten Gruppen von Polyphenolen in Obst, Gemüse und Tee, fangen freie Radikale direkt ab und können außerdem Metallionen chelatieren, also binden, die andernfalls zur Bildung von Radikalen beitragen würden. Das geht aus den Angaben des Linus Pauling Institute hervor (Quelle: Linus Pauling Institute, Flavonoide). Auf dem Papier verleiht das Flavonoiden zwei verschiedene antioxidative Funktionen statt nur einer.

Komplizierter wird es bei den Flavonoiden, wenn man über die Laborergebnisse hinausblickt. Das Institut weist darauf hin, dass diese Fähigkeit, Radikale abzufangen und Metallionen zu chelatieren, hauptsächlich in vitro nachgewiesen wurde, also im Reagenzglas und nicht in einem lebenden Körper. Außerdem liegen die Konzentrationen von Flavonoiden, die tatsächlich im menschlichen Gewebe zirkulieren, 100- bis 1.000-mal niedriger als die anderer Antioxidantien wie Vitamin C, Harnsäure und Glutathion. Die meisten aufgenommenen Flavonoide werden zudem in Metaboliten umgewandelt, deren antioxidative Aktivität geringer ist als die der ursprünglichen Verbindung. Zusammengenommen spricht das dafür, dass ihr praktischer Beitrag zur antioxidativen Kapazität im lebenden Gewebe wahrscheinlich viel geringer ist, als es ihre Laborchemie allein vermuten lässt.

Warum „mehr Antioxidantienwirkung“ kein sinnvoller Vergleich ist

Es liegt nahe, H2, Vitamin C und Polyphenole auf einer Skala anzuordnen und zu fragen, welches das stärkste Antioxidans ist. Angesichts der oben beschriebenen Chemie trägt diese Betrachtungsweise aus zwei Gründen nicht weit. Erstens weist das National Center for Complementary and Integrative Health darauf hin, dass große Mengen an Antioxidantien, etwa aus hoch dosierten Nahrungsergänzungsmitteln, die körpereigenen Abwehrmechanismen und die normale Signalübertragung in Zellen beeinträchtigen können (Quelle: NCCIH, Antioxidantien im Detail). Dieser Hinweis bezieht sich ausdrücklich auf konzentrierte Mengen aus Nahrungsergänzungsmitteln und nicht auf Vitamin C oder Polyphenole aus üblichen Lebensmitteln. Er stellt jedoch die Annahme infrage, dass eine zusätzliche antioxidative Wirkung aus beliebiger Quelle automatisch eine Verbesserung bedeutet. Wer wissen möchte, wie Forschende messen, ob dieses Gleichgewicht überhaupt in Richtung oxidativen Stresses gekippt ist, findet in der Messung von Markern für oxidativen Stress Informationen zu den Biomarkern, die dieser Bewertung zugrunde liegen.

Zweitens ist die Selektivität von H2 gegenüber dem Hydroxylradikal eine engere, spezifischere chemische Aufgabe als die breite Elektronenabgabe von Vitamin C oder das Abfangen von Radikalen durch Polyphenole in vitro. Es handelt sich um unterschiedliche Mechanismen, die unterschiedliche Probleme lösen, nicht um Konkurrenten, die um dieselbe Ziellinie rennen. Keine dieser mechanistischen Erkenntnisse beweist, dass das Trinken von Wasserstoffwasser bei einer Person ein messbares gesundheitliches Ergebnis bewirkt: Die Ergebnisse von Ohsawa aus dem Jahr 2007 und die darauf folgende Übersichtsarbeit beschreiben, was H2 in einer chemischen Reaktion bewirkt – wie in Zellkulturen und Tiermodellen beobachtet –, nicht, was eine bestimmte tägliche Menge im menschlichen Körper bewirkt. Wer einen breiteren Überblick darüber möchte, welche Behauptungen zu Wasserstoffwasser Bestand haben und welche übertrieben sind, findet vielleicht diese Übersicht zu verbreiteten Mythen über Wasserstoffwasser als Ergänzung zu diesem Vergleich hilfreich.

Was das bedeutet, wenn Sie Antioxidantien aus Lebensmitteln mit Wasserstoffwasser vergleichen

Vitamin C, Polyphenole aus der Nahrung und molekularer Wasserstoff sind nicht austauschbar und stehen auch nicht wirklich miteinander im Wettbewerb. Sie reagieren jeweils über unterschiedliche chemische Mechanismen mit verschiedenen Zielen, in unterschiedlichen Konzentrationen und in verschiedenen Bereichen des Körpers. Eine abwechslungsreiche Ernährung mit viel Obst und Gemüse bleibt die am besten belegte alltägliche Quelle für Antioxidantien aus der Nahrung. An dieser Tatsache ändert auch der selektive Mechanismus von H2 nichts.

Wer sich speziell für die Chemie von Wasserstoffwasser statt für dessen Vermarktung interessiert, sollte als Nächstes besser prüfen, was ein bestimmtes Gerät tatsächlich liefert, statt angegebene PPB-Werte verschiedener Marken miteinander zu vergleichen. Unabhängige Labortests bieten eine Möglichkeit dazu, etwa die veröffentlichten Ergebnisse für die Hydrion Core Wasserstoffwasser-Flasche.

Im vollständigen Bericht zur unabhängigen Laborzertifizierung von Core und Pulse finden Sie die tatsächlich gemessenen Werte statt eines Marketingversprechens. Oder sehen Sie sich die gesamte Wasserstoffwasser-Kollektion an, wenn Sie Geräte direkt miteinander vergleichen möchten, bevor Sie entscheiden, ob eines zu Ihrem Alltag passt.