Hormesis

Hormesis ist das biologische Prinzip, nach dem eine kleine Dosis eines Stressreizes die Schutz- und Anpassungskräfte Ihrer Zellen stärkt, während eine große Dosis hemmt oder schadet. Für uns bei Mitochondriak® erklärt sie, warum Licht, Kälte, Hitze, Bewegung und Hunger Signale an Ihre Mitochondrien sind – und warum die Dosis entscheidet, ob daraus Stärke wird oder Schaden.

Paracelsus wird meist mit dem Satz zitiert: „Die Dosis macht das Gift.“ Die Hormesis geht weiter: Die Dosis kann die Richtung einer Wirkung umkehren. Für Toxikologen ist sie eine biphasische Dosis-Wirkungs-Kurve, für Biologie und Medizin die Anpassung von Zellen und Organismen an moderaten, meist mit Pausen auftretenden Stress: Die Zelle bildet dann mehr Schutzproteine, antioxidative Enzyme und Chaperone. [Quelle]

Der Toxikologe Edward Calabrese (University of Massachusetts Amherst) sieht in der hormetischen Kurve die erste allgemeine und quantitative Beschreibung biologischer Plastizität, von der Pflanze bis zum Menschen. [Quelle] Für uns heißt das: Mitochondrien werden nicht durch Schonung stark, sondern durch kleine, gut dosierte Herausforderungen und die Pause danach.

Was ist Hormesis – und wie sieht ihre Kurve aus?

Die hormetische Kurve steigt bei kleiner Dosis über den Ausgangswert, erreicht ein flaches Maximum und fällt bei großer Dosis darunter; in der Fachliteratur heißt sie auch J- oder U-förmig. Typisch ist die bescheidene Größe: Die meisten Maxima liegen 30 bis 60 % über der Kontrolle, fast alle unter dem Doppelten. Selten ist die Kurve trotzdem nicht: Eine Auswertung von über 21.000 Artikeln aus drei Fachzeitschriften und 30 Jahren ergab nach strengen Kriterien eine Häufigkeit von 37 %. [Quelle]

Das anschaulichste Beispiel liefert die Sonne. Jaroslav Lachký, Gründer von Mitochondriak® und Quantenbiologe: „UV-Licht ist großartig und für uns unverzichtbar […], doch wer seine Lichtschwiele ein Leben lang vernachlässigt hat und plötzlich im Sommer zur Mittagszeit ohne Schutz in die direkte Sonne geht, verbrennt sich leicht.“ [Quelle] Dieselbe Sonne, die in kleinen Portionen Ihre Lichtschwiele aufbaut, verbrennt unvorbereitete Haut. Nicht der Reiz ist gut oder schlecht, sondern seine Dosis im Verhältnis zu Ihrer Anpassung.

Wie wurde die Hormesis entdeckt?

In Greifswald: Der Arzt und Pharmakologe Hugo Schulz (1853 bis 1932) sah vermutlich Ende 1883, dass Hefe unterhalb der hemmenden Dosis eines Desinfektionsmittels mehr Kohlendioxid bildete als ohne Zusatz. Er testete etwa Ameisensäure und hielt den Befund zunächst für einen Versuchsfehler, doch er wiederholte sich; 1884 stellte Schulz ihn der Medizinischen Gesellschaft in Greifswald vor. [Quelle] 1888 erschien seine Arbeit „Ueber Hefegifte“. [Quelle] Die biphasische Kurve war damit das erste experimentell formulierte Dosis-Wirkungs-Modell überhaupt. [Quelle] Ihren Namen erhielt sie 1943 von Chester Southam und John Ehrlich, nach dem griechischen Wort für „anregen“. [Quelle]

Was besagt die Arndt-Schulz-Regel?

Schwache Reize regen an, starke hemmen: Schulz und sein Greifswalder Kollege, der Psychiater Rudolf Arndt (1835 bis 1900), erhoben diese Beobachtung zum biologischen Gesetz. [Quelle] Arndt hatte sein „biologisches Grundgesetz“ in Anlehnung an das Zuckungsgesetz des ermüdenden Nervs gefunden. [Quelle] In der Photobiomodulation lebt es als Arndt-Schulz-Gesetz fort: Sehr wenig Licht bewirkt nichts, etwas mehr wirkt positiv bis zu einem Plateau, darüber sinkt der Nutzen bis auf null, und noch mehr kann dem Gewebe schaden. [Quelle]

Die Medizin des 20. Jahrhunderts folgte trotzdem dem Schwellenwertmodell; bei Schulz’ Tod 1932 hatte seine Kurve kaum noch Ansehen. Calabreses Urteil ist deutlich: Biomedizin, Toxikologie und Behörden hätten sich im frühen 20. Jahrhundert in der Dosis-Wirkung im Niedrigdosisbereich grundlegend geirrt. Behördliche Prüfungen arbeiten meist mit nur drei hohen Dosen, bei denen eine hormetische Kurve praktisch unsichtbar bleibt. Inzwischen ist die Wende da: Von etwa 10 Zitierungen pro Jahr in den 1980er-Jahren wuchs die Zahl bis 2013 auf fast 6.000. [Quelle]

Wie funktioniert Hormesis in Ihren Zellen?

Ein kurzer, moderater Reiz stört das Gleichgewicht der Zelle, und die Zelle antwortet mit mehr Schutz, als sie vorher hatte. Mark Mattson (National Institute on Aging, Baltimore) beschreibt die Signalwege: Kinasen und Deacetylasen sowie Transkriptionsfaktoren, also Schalter für Gene, wie Nrf2 und NF-κB. Am Ende stehen mehr Wachstumsfaktoren, entgiftende und antioxidative Enzyme und Chaperone, Helferproteine, die andere Proteine in Form halten. [Quelle]

Wie fein die Grenze verläuft, zeigt Wasserstoffperoxid, der zentrale Redox-Botenstoff: Bei etwa 1 bis 10 nM überträgt es Signale, etwas mehr schaltet über Nrf2/Keap1 oder NF-κB Anpassungsprogramme ein, oberhalb von etwa 100 nM schädigt es Biomoleküle. Helmut Sies (Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf) spricht von oxidativem Eustress und Distress. [Quelle] Das ist Hormesis im Molekül.

Hitze setzt zusätzlich Hitzeschockproteine (HSP) frei, eine Familie dieser Chaperone. Jaroslav Lachký vergleicht die Proteine mit Fernsehantennen auf dem Dach: HSP halten sie in „perfekter und elastischer Form“, richtig ausgerichtet für das Signal des Senders, und der Sender ist bei ihm die Sonne.

Was ist Mitohormesis?

Mitohormesis ist Hormesis mit dem Mitochondrium als Absender: Ein kurzer Anstieg reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) aus der Atmungskette ist das Signal, auf das die Zelle mit mehr Abwehr antwortet. Tim Schulz, Michael Ristow und Kollegen (Universität Jena) lieferten 2007 den direkten Nachweis an Fadenwürmern: Weniger Glukose regte die Mitochondrien zu mehr Atmung an, es entstanden mehr ROS, die Stressresistenz stieg, und die Würmer lebten länger. Antioxidantien und Vitamine hoben diese Lebensverlängerung auf. [Quelle]

Beim Menschen zeigte Ristows Team 2009 dasselbe Prinzip: 39 gesunde junge Männer trainierten vier Wochen lang, ein Teil davon mit hoch dosiertem Vitamin C und E. Nur ohne die Präparate stieg die Insulinempfindlichkeit, und nur ohne sie schalteten die Muskeln die Gene ihrer Schutzenzyme SOD1, SOD2 und Glutathionperoxidase hoch. [Quelle] Mehr zum Trainingssignal unter Oxidativer Stress.

Welche Reize wirken hormetisch?

Bewegung, Kälte, Hitze, Essenspausen und Licht: Jeder dieser Reize ist in kleiner Dosis ein Signal und im Übermaß eine Last.

• Bewegung: Eine einzelne Trainingseinheit erhöht die oxidative Belastung, regelmäßiges Training senkt sie; Bewegungsmangel und Übertraining bilden die Enden der hormetischen Kurve, beschreibt Zsolt Radák (Semmelweis-Universität Budapest). [Quelle]
• Kälte: Eine Stunde bis zum Hals in 14 °C kaltem Wasser steigerte bei jungen Männern den Energieumsatz um 350 % und das Noradrenalin um 530 %. [Quelle] Nach zehn Tagen regelmäßiger Kälte zeigten Erwachsene in Maastricht ein aktiveres braunes Fettgewebe, bildeten mehr Wärme ohne Muskelzittern und froren weniger. [Quelle]
• Hitze: 30 Minuten bei 73 °C lösten bei jungen Erwachsenen Reaktionen aus, die man vom Training kennt, darunter mehr Hitzeschockprotein HSP72 im Blut. [Quelle]
• Essenspausen: Der Mensch entwickelte sich mit Phasen der Nahrungsknappheit; Mark Mattson plädiert deshalb dafür, Essenspausen, Bewegung und Pflanzen mit hormetischen Pflanzenstoffen wieder in den Alltag zu holen. [Quelle]

Jaroslav Lachký sieht die Kälte selbst grundsätzlicher als die Abhärtung: „Kälte war nie ein hormetischer Faktor, sondern ein Umweltfaktor, der unsere Biologie steuert, ähnlich wie das Sonnenlicht und seine tages- und jahreszeitliche Schwankung.“ Für uns sind Kälte und Licht deshalb mehr als Trainingsreize: Sie sind Information über Tages- und Jahreszeit, nach der sich Ihre Mitochondrien ausrichten.

Wirkt auch Licht hormetisch?

Ja: Rotes und nahinfrarotes Licht folgt einer biphasischen Kurve, die in der Photobiomodulation Arndt-Schulz-Gesetz heißt – wenig Licht regt die Mitochondrien an, zu viel hebt die Wirkung wieder auf. Michael Hamblin (Wellman Center for Photomedicine, Boston) schreibt, dass Toxikologen dieselbe Kurve Hormesis nennen: Kleine Dosen eines potenziell schädlichen Reizes lassen die Zelle Schutzfaktoren wie antioxidative Enzyme bilden. [Quelle] Das Muster kennen Sie aus der Mitohormesis: In Bindegewebszellen von Mäusen steigerte Licht mit 810 nm das ATP und setzte zugleich einen ROS-Impuls, der den Genschalter NF-κB aktivierte; Antioxidantien blockierten diese Aktivierung. [Quelle]

Wie genau die Dosis zählt, zeigte das Team um Hamblin an Nervenzellen aus Mäuse-Embryonen: Bestrahlt wurde mit 810 nm bei stets 25 mW/cm², nur die Zeit und damit die Energiedichte änderte sich. Bei 3 J/cm² erreichten ATP und Membranpotenzial der Mitochondrien ihr Maximum, das Membranpotenzial das Doppelte des Ausgangswerts. Bei 10 J/cm² fielen beide zurück, bei 30 J/cm² sank das Membranpotenzial unter den Wert unbestrahlter Zellen. [Quelle] Auch der Zustand der Zelle bestimmt die Richtung: Bei gleicher Dosis von 3 J/cm² hob das Licht die ROS in normalen Nervenzellen leicht an und senkte sie in zuvor gestressten. [Quelle]

Jaroslav Lachký fasst es so: „Wenn etwas gut ist, heißt das nicht, dass mehr zwangsläufig besser ist.“ Die passende Menge an Joule könne sehr nützlich sein, doch wer sich absichtlich zu lange und mit hoher Intensität bestrahle, verliere den Effekt leicht. [Quelle] Mitochondriaks richten sich deshalb nach dem Handbuch ihres Geräts, nicht nach Werten aus der Zellkultur.

Was zeigen Studien zur Hormesis?

Die Forschung zeigt: Kurze Reize lösen messbare Schutzantworten aus, im Menschen wie in der Zelle, und beim Licht entscheidet die Dosis über die Richtung.

Die Studien arbeiteten mit eigenen Lichtquellen und Parametern; sie beschreiben die Forschung, nicht die Anwendung unserer Geräte.

Warum fehlen dem modernen Menschen die guten Reize?

Weil wir kurze, spürbare Reize gegen chronische, unsichtbare eingetauscht haben. Jaroslav Lachký beschreibt das Paradox: Die Menschen meiden heute jeden Stress, den man sehen, fühlen oder hören kann, „leben aber freiwillig rund um die Uhr in Stress, den sie nicht sehen“ – Elektrosmog, künstliches Licht, Staub, Luftverschmutzung. Hitze, Kälte, Hunger, körperliche Belastung und Lernen fehlen dagegen. Sein Fazit: „Unser Körper ist an kurzzeitigen und passenden Stress gewöhnt und braucht ihn.“

Mattson kommt zum selben Schluss: In den vergangenen 60 Jahren sind Nahrungsknappheit und körperliche Anstrengung steil zurückgegangen, weil Technik ständig energiereiche, verarbeitete Nahrung liefert und Bewegung weitgehend überflüssig macht; die Signalwege, über die solche Herausforderungen die Widerstandskraft stärken, bleiben ungenutzt. [Quelle]

Nicht jeder verträgt dieselbe Dosis. Lachký nennt es das größte Paradox, dass vom hormetischen Nutzen der Abhärtung am meisten Menschen profitieren, „die einen hohen Redox, genug DHA in den Geweben und gute Mitochondrien haben“. Abhärtung vergleicht er mit dem Training eines Rückwärtssaltos: „Wer nicht weiß, was er tut, kann es zwar versuchen und im besseren Fall langsam vorankommen, im schlimmeren Fall aber kann er sich verletzen.“ [Quelle] Ihre Dosis richtet sich also nach Ihrem Zustand, nicht nach dem Rekord anderer.

So setzen Mitochondriaks das um

Mitochondriaks suchen keine Extreme, sondern den natürlichen Wechsel: Tag und Nacht, warm und kalt, satt und hungrig, Bewegung und Ruhe. Lachký nennt die Kälte ein starkes Werkzeug, das man hervorholt, wenn man es braucht, „ähnlich wie ein Messer“. [Quelle] Verbinden Sie sich wieder mit der Natur:

• Licht im Tagesrhythmus: morgens in den ersten 30 Minuten hinaus, ohne Sonnenbrille; abends rotes statt weißes Licht, sparsam und indirekt, nachts völlige Dunkelheit (Zirkadianer Rhythmus).
• Sonne ohne Sonnenbrand: Schatten oder Kleidung, bevor die Haut rot wird; wie sie sich an die Sonne gewöhnt, erklärt die Lichtschwiele.
• Kälte in kleinen Schritten: mit kaltem Wasser im Gesicht oder am Ende der Dusche beginnen und langsam verlängern; Wärme, etwa in der Sauna, ist der Gegenpol.
• Draußen bewegen: täglich, mit Pausen, gern barfuß, wo es sicher ist (Grounding).
• Essen bei Tageslicht: mit Pausen statt rund um die Uhr, saisonal, im Winter mit mehr tierischen Fetten statt industrieller Pflanzenöle.
• Rot- und Nahinfrarotlicht in Maßen: Abstand und Dauer laut Handbuch, lieber regelmäßig als lange; vorher die Lichtempfindlichkeit testen (so gelingt der Einstieg).

Rot- und Nahinfrarotlicht ergänzt die Sonne, es ersetzt sie nicht. Mitochondriak®-Geräte sind keine Medizinprodukte (Hinweis zum Charakter unserer Produkte).

Verwandte Begriffe

• Mitochondrien – Kraftwerke der Zelle und Absender mitohormetischer Signale.
• Oxidativer Stress – das Zuviel an ROS, dessen kleine Form ein Anpassungssignal ist.
• Freie Radikale – reaktive Moleküle, in kleiner Menge Botenstoffe.
• Redox – das Elektronengleichgewicht, das jeder Reiz kurz verschiebt.
• Photobiomodulation – Rot- und NIR-Licht mit der Arndt-Schulz-Kurve.
• Nahinfrarotlicht (NIR) – unsichtbarer Teil des Sonnenlichts jenseits von Rot.
• ATP (Adenosintriphosphat) – Energieträger, der im Zellversuch der biphasischen Kurve folgte.
• Cytochrom-c-Oxidase (CCO) – Lichtempfänger der Atmungskette.
• Lichtschwiele – Anpassung der Haut an Sonne in kleinen Dosen.
• Grounding (Erdung) – Hautkontakt mit der Erde.

Häufige Fragen zur Hormesis

Was ist Hormesis einfach erklärt?

Eine kleine Dosis eines Reizes stärkt, eine große hemmt oder schadet. Bei Bewegung, Kälte, Hitze, Essenspausen oder Licht wird die Wirkung mit steigender Dosis nicht einfach stärker, sondern kippt ab einem Punkt. Auf den kleinen Reiz antwortet die Zelle mit mehr Schutzproteinen und antioxidativen Enzymen.

Was ist der Unterschied zu „Die Dosis macht das Gift“?

Der Satz, mit dem Paracelsus meist zitiert wird, besagt, dass ein Stoff ab einer bestimmten Menge schadet; die Hormesis sagt zusätzlich, dass sich darunter die Wirkung umkehren kann. Hugo Schulz sah das in Greifswald an Hefe: Unterhalb der hemmenden Menge Ameisensäure bildete sie mehr Kohlendioxid als ohne Zusatz.

Was besagt die Arndt-Schulz-Regel?

Schwache Reize regen an, starke hemmen. Hugo Schulz und der Psychiater Rudolf Arndt erhoben das in Greifswald zum biologischen Gesetz. In der Photobiomodulation heißt die Kurve bis heute Arndt-Schulz-Gesetz: Etwas Licht wirkt bis zu einem Plateau, darüber sinkt der Nutzen, und noch mehr kann dem Gewebe schaden.

Was ist Mitohormesis?

Mitohormesis ist Hormesis, deren Signal aus den Mitochondrien kommt: ein kurzer ROS-Anstieg, der die Abwehr der Zelle hochfährt. Fadenwürmer lebten mit weniger Glukose länger, solange keine Antioxidantien das Signal abfingen; bei 39 jungen Männern stiegen die Schutzenzym-Gene durch Training nur ohne Vitamin-C- und -E-Präparate.

Kann man Rotlicht überdosieren?

Ja, im Sinne der Hormesis: Oberhalb eines Optimums sinkt die Wirkung wieder. In Nervenzellen von Mäusen lag das Maximum von ATP und Membranpotenzial bei 3 J/cm²; bei 30 J/cm² fiel das Membranpotenzial unter den Wert unbestrahlter Zellen. Halten Sie sich an das Handbuch Ihres Geräts und testen Sie vorher Ihre Lichtempfindlichkeit.

Sind Kälte, Sauna und Fasten hormetische Reize?

Ja: Alle drei setzen einen kurzen Stress, auf den der Körper mit Anpassung antwortet. Eine Stunde in 14 °C kaltem Wasser ließ das Noradrenalin um 530 % steigen, 30 Minuten bei 73 °C das Hitzeschockprotein HSP72 um fast die Hälfte; Essenspausen fehlen dem modernen Alltag ebenso. Bei einer Herz-Kreislauf-Erkrankung, in der Schwangerschaft oder unter Medikamenten klären Sie das vorher ärztlich.

Warum schwächen Antioxidantien-Präparate den Trainingseffekt?

Weil sie genau das ROS-Signal abfangen, das die Anpassung auslöst. In Ristows Studie stiegen Insulinempfindlichkeit und Schutzenzym-Gene nur ohne Vitamin-C- und -E-Präparate; Ristow und Kathrin Schmeisser halten nach mehr als 500 Arbeiten gerade Antioxidantien für nutzlos oder sogar schädlich. [Quelle] Was Ihnen ärztlich verordnet wurde, setzen Sie nicht eigenmächtig ab.

Was Sie sich merken sollten

• Hormesis heißt: Eine kleine Dosis eines Reizes stärkt die Schutzsysteme Ihrer Zellen, eine große hemmt oder schadet.
• Entdeckt wurde das Prinzip in den 1880er-Jahren in Greifswald; heute gilt es als fundamentales Konzept der Biologie.
• Mitochondrien sind Sensor und Absender: Ein kurzer ROS-Impuls ist das Signal zur Anpassung.
• Auch Licht folgt der Kurve: In Nervenzellen lag das Optimum bei 3 J/cm², bei 30 J/cm² kippte die Wirkung.

Wie Sie Rot- und Nahinfrarotlicht dosiert in Ihren Alltag holen, lesen Sie im Beitrag Rotlichttherapie: Wirkung, Anwendung und wissenschaftliche Grundlagen.