Die ketogene Diät hat unter Diäthaltenden ihre Befürworter und Kritiker, aber so oder so hat die Diät einen wissenschaftlich dokumentierten Einfluss auf das Gedächtnis von Mäusen. Als sie aufdeckten, wie die fettreiche, kohlenhydratarme Diät das Gedächtnis bei älteren Mäusen steigert, entdeckten Wissenschaftler von Buck und ein Team der Universität von Chile einen neuen molekularen Signalweg, der die Synapsenfunktion verbessert und hilft, den Nutzen der Diät für die Gesundheit und das Altern des Gehirns zu erklären. Die in der Ausgabe von Cell Reports Medicine vom 5. Juni 2024 veröffentlichten Erkenntnisse bieten neue Möglichkeiten, die Gedächtniseffekte auf molekularer Ebene gezielt zu beeinflussen, ohne dass eine ketogene Diät oder deren Nebenprodukte erforderlich sind.
„Unsere Arbeit zeigt, dass die Auswirkungen der ketogenen Diät die Gehirnfunktion im Allgemeinen positiv beeinflussen. Außerdem bieten wir einen Wirkmechanismus, der eine Strategie zur Aufrechterhaltung und Verbesserung dieser Funktion im Alter bietet“, sagte der leitende Autor der Studie, Dr. Christian González-Billault, Professor an der Universidad de Chile und Leiter des dortigen Geroscience Center for Brain Health and Metabolism sowie außerordentlicher Professor am Buck Institute.
„Aufbauend auf unseren früheren Arbeiten, die gezeigt haben, dass eine ketogene Diät die Gesundheitsspanne und das Gedächtnis bei alternden Mäusen verbessert, zeigt diese neue Arbeit, dass wir mit älteren Tieren beginnen und dennoch die Gesundheit des alternden Gehirns verbessern können und dass die Veränderungen relativ schnell eintreten“, sagte John Newman, MD, PhD , dessen Labor am Buck bei der Studie mit Dr. González-Billault zusammengearbeitet hat. Newman ist sowohl Assistenzprofessor am Buck Institute als auch Geriater an der University of California, San Francisco. „Es ist die bislang detaillierteste Studie zur ketogenen Diät und zum alternden Gehirn von Mäusen.“
Vor über einem Jahrhundert stellten Forscher fest, dass Ratten, die weniger Nahrung zu sich nahmen, länger lebten. „Wir wissen heute, dass die Möglichkeit, die Lebensspanne zu beeinflussen, nicht darauf beruht, gezielt weniger zu essen“, sagte Newman, sondern dass es tatsächlich um Signale in Zellen geht, die als Reaktion auf verfügbare Nährstoffe bestimmte Signalwege ein- und ausschalten. Viele dieser Signalwege stehen mit dem Altern in Zusammenhang, wie etwa die Kontrolle des Proteinumsatzes und des Stoffwechsels.
Einige dieser Signale sind die Ketonkörper, die aus Acetessigester (AcAc), ?-Hydroxybutyrat (BHB) und in viel geringerem Maße Aceton bestehen. Diese Moleküle werden routinemäßig in der Leber produziert. Sie steigen an, wenn Glukose knapp ist, sei es aufgrund von Kalorienbeschränkung, intensivem Training oder geringer Kohlenhydrataufnahme, wie bei einer ketogenen Diät.
Vor sieben Jahren veröffentlichte Newman unter der Leitung eines Teams den ersten Beweis für die Annahme , dass eine ketogene Diät, bei der Mäuse über einen Großteil ihres Erwachsenenlebens hinweg erhöhten Ketonkörperwerten ausgesetzt sind, ihnen hilft, länger zu leben und gesünder zu altern. „Der auffälligste Effekt auf ihre Gesundheit im Alter war, dass ihr Gedächtnis erhalten blieb; es war möglicherweise sogar besser als in jüngeren Jahren“, sagte er.
Die aktuelle Studie, die herausfinden sollte, welcher Teil der ketogenen Diät die Wirkung hatte und wie sie sich auf molekularer Ebene auf das Gehirn auswirkte, um das Gedächtnis zu verbessern, wurde von González-Billault in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Buck geleitet. Mäuse auf ketogener Diät erhalten ein Kalorienverhältnis von 90 Prozent aus Fett und 10 Prozent aus Protein, während Mäuse auf einer Kontrolldiät die gleiche Menge an Protein, aber nur 13 Prozent Fett erhielten. Die Testmäuse, die „fortgeschritten alt“ waren, also über zwei Jahre alt, erhielten eine Woche lang die ketogene Diät, abwechselnd mit einer Woche der Kontrolldiät, um zu verhindern, dass die Mäuse zu viel fraßen und fettleibig wurden.
Die Vorteile der ketogenen Diät, sagte González-Billault, wurden durch neurophysiologische und verhaltensbezogene Experimente mit Mäusen nachgewiesen, bei denen getestet wurde, wie gut die Mechanismen, die an der Entstehung, Speicherung und dem Abruf von Erinnerungen beteiligt sind, bei gealterten Tieren funktionieren. Als diese zeigten, dass die ketogene Diät sich offenbar positiv auf die Funktion der für das Gedächtnis verantwortlichen Synapsen auswirkte, untersuchten sie in Zusammenarbeit mit Professorin Birgit Schilling, PhD , die das Zentrum für Proteomik und Massenspektrometrie leitet , die Proteinzusammensetzung dieser Synapsen im Hippocampus genauer.
Weitere Tests zeigten, dass in Synapsen ein bestimmter Signalweg (Proteinkinase A, die für die Synapsenaktivität entscheidend ist) durch die ketogene Diät aktiviert wurde. In isolierten Zellen zeigte das Team dann, dass es so aussieht, als ob BHB, der wichtigste Ketonkörper, der in einer ketogenen Diät produziert wird, diesen Weg aktiviert. Dies führt zu der Idee, sagte González-Billault, dass Ketonkörper (insbesondere BHB) nicht nur als Energiequelle, sondern auch als Signalmolekül eine entscheidende Rolle spielen.
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