Kurze Fastenzeit: Ausschüttung des Hormons Corticosteron - Ergebnis: Autophagie in der Leber

Medizin am Abend Berlin - MaAB- Fazit: Hungrig? Gehirn sagt der Leber, dass sie recyceln soll

• Das Gehirn setzt nach kurzem Fasten ein Hormon frei, das die Autophagie ankurbelt

• Fasten löst Recycling in den Zellen, die sogenannte Autophagie, aus. 

Dadurch kann unser Körper seine Zellen selbständig reinigen und neue Energie gewinnen. 

 

 AgRP-Neuronen im Gehirn werden durch Fasten aktiviert. Die Bilder zeigen Immunfärbungen von Neuronen von Mäusen, die 4 Stunden fasten (rechts) und von Mäusen, die nicht fasten (links). Weiyi Chen

Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung

• Es wird angenommen, dass das gesundheitsfördernd ist und den Körper jung hält. 

Forschende des Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung in Köln haben jetzt an Mäusen gezeigt, dass das Gehirn bei diesem Prozess eine entscheidende Rolle spielt. 

• Schon nach einer kurzen Fastenzeit löst das Gehirn die Ausschüttung des Hormons Corticosteron aus und leitet damit die Autophagie in der Leber ein. 

Bisher ging man davon aus, dass vor allem die Leberzellen selbst dafür verantwortlich sind. 

Langfristig könnten uns diese Erkenntnisse helfen zu verstehen, warum Fasten so gesund für den Körper ist.

Die Autophagie ist für das Überleben wichtig. 

Defekte oder beschädigte Moleküle werden vom zelleigenen Abfallentsorgungssystem geschreddert und abgebaut und daraus neue Energie gewonnen. 

Diese Art der Entgiftung des Körpers hält den Körper fit und sehr wahrscheinlich auch jung. 

"Bisher ging man davon aus, dass unsere Körperzellen vor allem selbst spüren, wenn sie wenig Energie haben und dann die Autophagie ankurbeln", erklärt Weiyi Chen, Postdoktorand am Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung und Erstautor der in Cell Metabolism veröffentlichten Studie. 

"Aber jetzt haben wir bei Mäusen herausgefunden, dass das Gehirn eine entscheidende Rolle spielt.“

Kein Frühstück

In ihrer Studie haben die Forschenden die Mäuse vier Stunden lang nicht gefüttert, genau in der Zeit, in der sie normalerweise viel essen.  

Das ist vergleichbar mit dem Auslassen des Frühstücks, allerdings nehmen Mäuse etwa 40% ihrer Nahrung zum Frühstück zu sich. 

Anschließend untersuchten sie, wie die AgRP-Neuronen, eine Gruppe von 3000 Neuronen im Hungerzentrum des Gehirns, dem Hypothalamus, auf dieses kurze Fasten reagierten. 

Überraschenderweise stellten sie fest, dass das Gehirn während des Fastens nicht nur Signale sendet, die den Organismus zum Essen anregen, sondern auch Signale, die die Autophagie aktivieren.

Das Gehirn kommuniziert mit der Leber

Die Forschenden konnten auch herausfinden, wie das Gehirn mit der Leber kommuniziert. 

Wenn der Energielevel niedrig ist, lösen die Nervenzellen die Ausschüttung des Hormons Corticosteron aus, welches dann die Aktivierung der Autophagie in den Leberzellen anregt. 

Sie konnten auch die genauen Wege, die das Signal im Gehirn zurücklegt, im Detail aufklären und so feststellen, welche Nervenzellen an dem Prozess beteiligt sind. 

• Außerdem zeigten sie, dass die Blockierung dieser Signalübertragung dazu führt, dass die Autophagie trotz Fasten nicht einsetzt. 

• Die Forschenden gehen davon aus, dass das Gehirn das erste Startsignal gibt, um die Autophagie schnell einzuleiten. 
• Sie nehmen an, dass die Zellen in der Leber das Recyclingsystem auch selbst in Gang setzen würden, allerdings erst zu einem späteren Zeitpunkt.

"Unsere Studie zeigt, dass die Autophagie nicht nur in den Körperzellen selbst, sondern auch vom Gehirn gesteuert wird. 

Langfristig möchten wir herausfinden, ob dieser neu entdeckte Mechanismus im Gehirn zu den positiven Auswirkungen des Fastens beiträgt", erklärt Jens Brüning, Leiter der Studie und Direktor am Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung. 

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Originalpublikation:

Weiyi Chen, Oliver Mehlkop, Alexandra Scharn, Hendrik Nolte, Paul Klemm, Sinika Henschke, Lukas Steuernagel, Tamara Sotelo-Hitschfeld, Ecem Kaya, Claudia Maria Wunderlich, Thomas Langer, Natalia L. Kononenko, Patrick Giavalisco, Jens Claus Brüning
Nutrient sensing AgRP neurons relay control of liver autophagy during energy deprivation
Cell Metabolism, April 18th 2023

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Prof. Dr. Iris Shai: Das Maß der versteiften Aorta ist Anhaltspunkt für die Gefäßalterung und das Risiko, an Herz-Kreislauf-Problemen zu erkranken

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Forschende weisen positiven Effekt der grünen Mittelmeerdiät auf die Aorta nach

• Eine Ernährung mit vielen Pflanzenstoffen fördert die Elastizität der Blutgefäße und wirkt deren Alterung entgegen. 

• Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Leipzig hat erstmals eine starke positive Wirkung der grünen, mediterranen Diät auf die Beschaffenheit der Hauptschlagader nachgewiesen. 

Die Teilnehmer:innen der Studie nahmen unter anderem drei bis vier Tassen grünen Tee täglich zu sich. Colourbox

„Ein gesunder Lebensstil ist eine wichtige Grundlage für die Verbesserung des Herz-Kreislaufsystems und des Stoffwechsels. 

Polyphenole, die ausschließlich in Pflanzen vorkommen, sind vielversprechend, um die Gesundheit unserer Gefäße zu verbessern. 

Wir haben erstmals nachgewiesen, dass sich diese Ernährungsform positiv auf die Alterung der Gefäße auswirkt", sagt Prof. Dr. Iris Shai, Leiterin der Studie und Gastprofessorin für Ernährungswissenschaften an der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig.

Die aktuelle Studie zeigt: 

Die grüne Mittelmeerdiät reduziert die Steifigkeit der Aorta, der Hauptschlagader, um 15 Prozent. 

• Das Maß der versteiften Aorta ist Anhaltspunkt für die Gefäßalterung und das Risiko, an Herz-Kreislauf-Problemen zu erkranken. 

Die Ergebnisse wurden in der renommiertesten Fachzeitschrift für Kardiologie, dem Journal of the American College of Cardiology, veröffentlicht.

• Bei der grünen Mittelmeerdiät werden viel Obst, Gemüse und Hülsenfrüchte verzehrt, diese enthalten einen hohen Anteil an sekundären Pflanzenstoffen, den sogenannten Polyphenolen. 

Rotes Fleisch steht dagegen selten auf dem Speiseplan. 

• Zusätzlich nahmen die Teilnehmer:innen der Studie über einen Zeitraum von anderthalb Jahren täglich drei bis vier Tassen grünen Tee, 
• 28 Gramm Walnüsse und 
• eine Tasse Mankai, einen grünen Shake aus Wasserlinsen, zu sich. 

• Die Wasserpflanze Mankai (Entengrütze) ist reich an 200 verschiedenen Arten von Polyphenolen sowie Eisen und Vitamin B12. 
• Durch ihren hohen Proteingehalt ist die Pflanze ein guter Fleischersatz.

Steifigkeit der Hauptschlagder mit MRT gemessen 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachlink: MRT Hochschulambulanz 

In der groß angelegten klinischen Langzeitstudie wurde über 18 Monate bei 300 Teilnehmer:innen die Steifigkeit der Hauptschlagader als indirektes Maß der Arterienverkalkung mittels Magnetresonanztomographie (MRT) gemessen, der genauesten nicht-invasiven Messmethode. 

Die Verfestigung spiegelt die Steifigkeit der Aorta von der aufsteigenden bis zur proximal-deszendierenden thorakalen Aorta wider, dem Abschnitt der größten Arterie des Körpers, der sauerstoffreiches Blut vom Herzen wegführt. 

Eine erhöhte Aortensteifigkeit ist ein deutlicher Marker für die Gefäßalterung und ein Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

„Die grüne, mediterrane Diät führte zu einer drastischen Verringerung der Aortasteifigkeit um 15 Prozent, die durch einfache und praktikable Änderung der Ernährung und des Lebensstils erreicht wird. 

Die Ergebnisse unserer Studie zeigen einmal mehr, dass nicht alle Diäten ähnliche Vorteile bieten und dass diese Form der Ernährung die Gefäßgesundheit fördern kann", sagt Prof. Dr. Matthias Blüher, Co-Autor der Studie und Sprecher des Sonderforschungsbereichs 1052, Mechanismen der Adipositas.

Das Forschungsteam der DIRECT-PLUS-Studie um Professorin Shai hat das Konzept der grün-mediterranen, polyphenolreichen Ernährung eingeführt. 

In früheren Studien hatten die Wissenschaftler:innen gezeigt, dass diese Form der Ernährung verschiedene positive Auswirkungen hat, die von der Umgestaltung des Mikrobioms über die Verhinderung von Hirnatrophie bis zur Rückbildung der Fettleber und viszeraler Adipositas reichen.

Die Studie wurde durch Zuschüsse der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Projektnummer 209933838-SFB 1052), des Rosetrees Trust, des israelischen Gesundheitsministeriums, des israelischen Ministeriums für Wissenschaft und Technologie sowie der California Walnut Commission finanziert.

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Medizinische Fakultät: Anne Grimm Universität Leipzig

Telefon: 0341 97 15 790
E-Mail-Adresse: anne.grimm@medizin.uni-leipzig.de

Goethestraße 6
04109 Leipzig
Deutschland
Sachsen 

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Originalpublikation:

Originaltitel der Publikation in Journal of the American College of Cardiology: Effect of Lifestyle Modification and Green Mediterranean Diet on Q1 Proximal Aortic Stiffness, https://doi.org/10.1016/j.jacc.2023.02.032

PD Dr. Kathrin Brockmann: Klassischen motorischen Symptome wie Bewegungsverlangsamung, Steifigkeit und Ruhezittern bemerken

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Meilenstein in der Parkinson-Forschung: Neuer Alpha-Synuclein-Test entdeckt die Nervenerkrankung vor dem Ausbruch

Erstmals lässt sich das fehlgefaltete Protein Alpha-Synuclein im Gehirnwasser von Menschen mit Parkinson nachweisen, schon vor Ausbruch der motorischen Symptome. 

Der neue Test könnte eine frühe und genaue Diagnose und Behandlung der Erkrankung ermöglichen, bevor das Gehirn zu stark geschädigt ist, so das Fazit einer im Mai 2023 im Fachmagazin „The Lancet Neurology“ veröffentlichten Studie.

„Dieses Ergebnis komplexer methodischer Entwicklungen der letzten Jahre ist ein Meilenstein für die Parkinson-Forschung sowie ein Durchbruch im Biomarker-Bereich und für die Entwicklung von neuen Therapien“, bestätigt PD Dr. Kathrin Brockmann, Oberärztin und Leiterin der Parkinson-Ambulanz am Universitätsklinikum Tübingen und Mitglied im Vorstand der Deutschen Gesellschaft für Parkinson und Bewegungsstörungen (DPG).

Bei Parkinson verklumpt im Gehirn das Protein Alpha-Synuclein und lagert sich ab. Das führt zu einer Fehlfunktion und zum Tod der Nervenzellen. Das neue Verfahren, der sogenannte Alpha-Synuclein Seed Amplification Assay (SAA), ermöglicht den Nachweis des fehlgefalteten Proteins im Hirnwasser, was ein früher Hinweis auf eine sich anbahnende Parkinson-Erkrankung sein könnte.

Früher Nachweis, bevor das Gehirn geschädigt ist

An der multizentrischen weltweiten Studie, die von der Michael J Fox-Stiftung (Parkinson’s Progression Markers Initiative (PPMI)) gefördert wurde, waren Forschungsteams aus den USA, Israel und Deutschland (Kassel und Tübingen) beteiligt. 

In der Studie wurden mit dem neuen Verfahren insgesamt 1123 Menschen mit diagnostizierter Parkinson-Erkrankung, häufigen Vorstadien der Erkrankung und gesunde Personen untersucht [1]. Über alle untersuchten Gruppen hinweg fand der Test das fehlgefaltete Protein bei 88 Prozent. Bei Menschen mit einer Parkinson-Vorform hing die Trefferquote stark von der Symptomatik ab: 

• Das Protein wurde bei 97 Prozent der Teilnehmenden mit beeinträchtigtem Geruchssinn nachgewiesen, aber nur bei 63 Prozent der Menschen mit REM-Traumschlafstörung.  

Bei den meisten Teilnehmenden mit einer Parkinson-Vorform, bei denen das Protein im Hirnwasser nachgewiesen wurde, gab es aber noch keine Hinweise auf Veränderungen der Nervenzellen in der Substantia nigra. 

• Die Entdeckung fehlgefalteten Alpha-Synucleins im Nervenwasser könnte somit sehr früh auf die Entstehung einer Parkinson-Erkrankung hinweisen – eine Voraussetzung für den Einsatz neuer modifizierender Therapien in Therapiestudien.

Unterschiede bei Menschen mit genetischen Risikofaktoren

Interessanterweise zeigen sich dabei im Hirnwasser bei Parkinson-Patient:innen mit genetischen Veränderungen je nach betroffenem Gen ganz unterschiedliche Profile. 

So wiesen in einer Studie des an der Methodenentwicklung beteiligten Tübinger Forschungsteams 93 % der Parkinson-Patient:innen mit Mutationen im GBA-Gen ein klares Alpha-Synuclein-Profil auf, während dies in nur 78 % der Patient:innen mit Mutation im LRRK2-Gen zu finden war und Patient:innen mit zwei Mutationen in den Genen Parkin oder PINK1 gar kein fehlgefaltetes Alpha-Synuclein im Nervenwasser aufwiesen [2]. Diese Ergebnisse aus der deutschen Studie konnten nun so auch in der weltweiten PPMI-Studie bestätigt werden. „Die unterschiedlichen Sensitivitäten sind ein Hinweis auf die unterschiedlichen Wege, auf denen sich das fehlgefaltete Alpha-Synuclein im Nervensystem ausbreitet“, erklärt PD Dr. Kathrin Brockmann. Somit eignet sich die (Nervenwasser-)Analyse mit diesem neuen SAA zur Identifizierung von Patient:innen mit fehlgefaltetem Alpha-Synuclein. „Da es derzeit tatsächlich erste Studien mit Impfungen gegen fehlgefaltete Formen des Alpha-Synucleins gibt, ist es wichtig vorherzusagen, bei welchen Patient:innen fehlgefaltetes Alpha-Synuclein vorliegt, welches das Fortschreiten der Erkrankung treibt“, so Dr. Brockmann.

Meilenstein für die Entwicklung von Biomarkern und Therapien

Bisher konnte das verklumpte Eiweiß zu Lebzeiten nicht nachgewiesen werden. 

• Die Betroffenen kommen für die Diagnose erst dann in die Klinik, wenn sie die klassischen motorischen Symptome wie Bewegungsverlangsamung, Steifigkeit und Ruhezittern bemerken. 

Zu diesem Zeitpunkt läuft der Erkrankungsprozess im Gehirn aber schon viele Jahre. 

„Wir sind also eigentlich zu spät mit der Diagnose, weil schon viele Nervenzellen untergegangen sind“, so Dr. Brockmann. 

„Wir können durch diesen Test nun direkt für jeden Patienten und jede Patientin individuell sagen, ob das verklumpte Alpha-Synuclein vorliegt. 

Damit wird nicht nur die Diagnosestellung, sondern auch die Planung von Parkinson-Studien und schlussendlich die Behandlung der Patient:innen deutlich verbessert. Der Test wird zukünftig sicher als Screening-Untersuchung genutzt werden“, so ihre Einschätzung. 

Am besten gelingt der Test im Hirnwasser, doch es werden auch weniger invasive Analysen in Blut, Haut und Schleimhaut in Studien untersucht.

Referenzen
1. Siderowf A et al. Assessment of heterogeneity among participants in the Parkinson’s Progression Markers Initiative cohort using α-synuclein seed amplification: a cross-sectional study. Lancet Neurol. 2023 Ma-y;22(5):407-417. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(23)00109-6
2. Brockmann K, Quadalti C, Lerche S et al. Association between CSF alpha-synuclein seeding activity and genetic status in Parkinson’s disease and dementia with Lewy bodies. acta neuropathol commun 9, 175 (2021). https://doi.org/10.1186/s40478-021-01276-6

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1. Vorsitzender: Prof. Dr. med. Joseph Claßen, Leipzig
2. Vorsitzender: Prof. Dr. med. Alexander Storch, Rostock
3. Vorsitzende: PD Dr. med. Kathrin Brockmann, Tübingen
Schriftführer: Prof. Dr. med. Carsten Eggers, Duisburg-Essen
Schatzmeister: Prof. Dr. med. Lars Tönges, Bochum

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