ROS ist die zentrale epigenetische Schaltstelle von Stress, an der sich entscheidet, ob Belastung adaptive Plastizität auslöst oder chronische Entzündung, Alterung und Regulationsverlust stabilisiert.

ROS als Doppelsignal

Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind integrale Bestandteile der Zellkommunikation. In physiologischen Konzentrationen wirken sie als Signalmoleküle, die Immunantwort, Stoffwechselanpassung und neuronale Plastizität koordinieren (Sies, 2017). Unter chronischer Stressbelastung steigt die ROS-Produktion jedoch über mehrere Quellpfade hinweg an und verschiebt die Genabruflandschaft des Körpers in ein Muster der Dauerverteidigung und Funktionserschöpfung (Halliwell & Gutteridge, 2015).

Hormesis: Der physiologische Sinn moderater ROS

Die biologische Funktion von ROS wird im Prinzip der Hormesis sichtbar: Zeitlich begrenzte ROS-Impulse aktivieren antioxidative Netzwerke, erhöhen mitochondrialen Turnover und fördern neuroplastische Programme wie BDNF (Ristow & Schmeisser, 2014).
Sport, kurzzeitige Kälte- oder Hitzereize sowie intermittierendes Fasten wirken gesundheitsfördernd, weil sie transiente oxidative Signale erzeugen, ohne die epigenetische Ordnungslogik zu destabilisieren (Mattson et al., 2018). Entscheidend ist die zeitliche Auflösbarkeit des Reizes.

Die Stress-Quellen der ROS

Unter anhaltender Belastung entstehen ROS vor allem in folgenden Systemen:

MAO-A/B: Beim enzymatischen Abbau von Dopamin, Serotonin und Noradrenalin werden ROS obligat mitfreigesetzt. Chronisch erhöhte präfrontale Belastung steigert die Transkriptionsbereitschaft dieser Enzyme und erhöht damit die oxidative Grundlast im neuronalen und kardiovaskulären Gewebe (Edmondson et al., 2012; Bortolato et al., 2008).
Persistente HPA-Achsen-Aktivierung: Dauerstress erhöht den mitochondrialen Elektronendruck, fördert MAO-Expression indirekt und begünstigt oxidative Leckströme in den Mitochondrien (Picard et al., 2018).
Nitrosativer Stress: Die Kopplung von ROS mit überschüssigem NO führt zur Bildung von Peroxynitrit, das Lipide, Proteine und DNA rasch modifiziert und zelluläre Kontrollsysteme destabilisiert (Radi, 2018).

Zusätzlich wirken ER-Stress (UPR-Aktivierung, Calcium-Leckage) sowie reduzierte NAD⁺/SIRT1-Aktivität in der biologischen Nacht als Verstärker oxidativer Last (Cantó et al., 2015).

Epigenetische Wirkmechanismen oxidativer Dauerbelastung

ROS-Mengen oberhalb des Kontrollbereichs verändern nicht nur Strukturen, sondern vor allem die Leselogik des Genoms:

Globale Methylierungsdrift: Chronische ROS-Last zeigt ein paradoxes Muster aus globaler Hypomethylierung bei gleichzeitiger Hypermethylierung stressrelevanter Kontrollgene wie NR3C1 und FKBP5, wodurch die Cortisol-Rückkopplung an Präzision verliert (Zannas et al., 2015).
Histon-Modifikationsfehler: Oxidativer Druck verändert Acetylierungs- und Methylierungsdynamiken an H3/H4; Reparatur- und Regenerationsloci werden schlechter zugänglich, entzündliche Antwortprofile priorisiert (Tarantini et al., 2014).
miRNA-Verschiebungen: Stressinduzierte miRNAs verstärken inflammatorische Pfade und schwächen apoptotische Korrekturroutinen – kurzfristig adaptiv, bei Chronifizierung pathologisch (Dwivedi, 2014).

ROS werden so zu epigenetischen Satzzeichen der Dauererregung.

Inflammaging und beschleunigtes Genom-Altern

Inflammaging beschreibt den altersassoziierten Übergang von kompensiertem oxidativem Stress zu chronisch erhöhter Entzündungsaktivität mit persistierend erhöhten IL-6- und TNF-α-Spiegeln (Franceschi et al., 2000; Ferrucci & Fabbri, 2018).
Große Längsschnittstudien zeigen, dass diese Konstellation mit beschleunigter epigenetischer Alterung assoziiert ist, gemessen über DNAm-Age-Marker (Horvath, 2013; Hannum et al., 2013). Insbesondere PhenoAge- und GrimAge-Indizes integrieren inflammatorische Parameter und korrelieren robust mit Morbidität und Mortalität (Levine et al., 2018; Lu et al., 2019).
Chronische psychosoziale Belastung und soziale Isolation verstärken diese Effekte konsistent (Chen et al., 2011; Belsky et al., 2020).

Genetische Kontrastfälle: Die Grenze des Systems

Das Brunner-Syndrom illustriert die Differenz zwischen genetischem Defekt und epigenetisch regulierter Stressvulnerabilität. Eine loss-of-function-Mutation im MAOA-Gen führt zu verminderter MAO-A-Aktivität und erhöhter Monoaminverfügbarkeit, unabhängig von Kontext oder Lernprozessen (Brunner et al., 1993).
Demgegenüber zeigen stressassoziierte Vulnerabilitäten eine epigenetisch erhöhte MAO-A-Aktivität mit gesteigertem Monoaminabbau und erhöhter ROS-Produktion – kontextabhängig und prinzipiell reversibel (Shih et al., 2011).

ROS-Stress wird systemisch sichtbar

Kumulativer oxidativer Stress ist peripher messbar. Die Studie Platelets mirror changes in the frontal lobe antioxidant system in Alzheimer’s disease zeigt, dass Thrombozyten proteoform-spezifische Veränderungen des frontalen Antioxidanzsystems widerspiegeln: Erhöhte GSTO1- und SOD1-Proteoformen bei gleichzeitigem Abfall der Partnerproteine CCS und GPX1 bereits im MCI-Stadium (Ercan et al., 2025).
Dies markiert eine gestörte Abrufökonomie antioxidativer Schutzprogramme lange vor strukturellem Zellverlust.

Einordnung

ROS sind keine primären Schadstoffe, sondern kontextabhängige Regulatoren der Genabruflogik. In zeitlich begrenzten Konzentrationen ermöglichen sie Anpassung; unter chronischer Belastung verschieben sie die epigenetische Priorisierung hin zu Dauerstress, Inflammation und eingeschränkter Reparaturfähigkeit.
Inflammaging und beschleunigte DNAm-Alterung spiegeln diese Verschiebung systemisch wider. Entscheidend ist nicht das Vorhandensein von ROS, sondern ihre zeitliche Begrenzung. Gesundheit entsteht dort, wo Belastung episodisch bleibt und die Rückkehr in einen reparativen Grundmodus biologisch möglich ist.

Eduard Rappold

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Eduard Rappold

Dr. Eduard Rappold, MSc ist ein erfahrener Forscher und Arzt, der sich seit Jahrzehnten für geriatrische PatientInnen einsetzt. In seinem Bemühen für Alzheimer-Erkrankte eine immer bessere Versorgung zu ermöglichen, wurde er 2003 mit dem Gesundheitspreis der Stadt Wien für das Ernährungszustandsmonitoring von Alzheimer-Kranken ausgezeichnet. Im Zuge seines Masterstudiums der Geriatrie hat er seine Entwicklung des Epigenetic Brain Protector wissenschaftlich fundiert und empirisch überprüft. Im September 2015 gründete er NUGENIS, ein Unternehmen, mit dem er Wissenschaft und Anwendung zusammenbringen möchte. Damit können Menschen unmittelbar von den Ergebnissen der Angewandten Epigenetik für ihre Gesundheit profitieren. Mit dem Epigenetic Brain Protector hat Dr. Eduard Rappold, MSc bereits für internationales Aufsehen gesorgt – auf der international wichtigsten Innovationsmesse, der iENA, wurde er 2015 mit einer Goldmedaille für hervorragende Leistungen zum Schutz vor Neurodegeneration ausgezeichnet. Auf den Webseiten nugenis.eu, epigenetik.at, spermidine-soyup.com und facebook.com/nugenis können Themen zur Epigenetik und Aktuelles nachgelesen werden.