Unsere Ernährung beeinflusst direkt die Klarheit unseres Geistes. Eine aktuelle Studie beleuchtet die zellulären Mechanismen, durch die fettreiche Mahlzeiten unsere Fähigkeit, uns zu erinnern, beeinträchtigen.
Diese Arbeit, die an einem Tiermodell durchgeführt wurde, zeigt, dass diese Art von Ernährung über die bekannten metabolischen Folgen hinaus einen zellulären Reinigungsprozess stört, der für die ordnungsgemäße Funktion unseres Gehirns essentiell ist. Die Studie eröffnet ermutigende Perspektiven hinsichtlich der Möglichkeit, diesen negativen Effekten entgegenzuwirken.
Das Drosophila-Modell: Eine Fliege im Dienst der Neurowissenschaft
Die Forscher der Universität Chiba verwendeten die Taufliege oder Drosophila. Dieses kleine Insekt teilt mit dem Menschen grundlegende Stoffwechsel- und neuronale Pfade. Ihre Verwendung ermöglicht präzise und schnelle genetische Experimente und bietet einen Überblick über das Nervensystem.
Fliegen wurden eine Woche lang einer fettreichen Diät ausgesetzt. Andere Fliegen erhielten parallel zu Vergleichszwecken eine gesunde Ernährung. Die Wissenschaftler stellten einen signifikanten Anstieg von Lipiden und Glukose im Körper der Fliegen mit fettreicher Diät fest. Diese Stoffwechselstörung diente als Ausgangspunkt, um die Auswirkung auf die kognitiven Funktionen zu untersuchen.
Gedächtnistests wurden durchgeführt. Die Insekten mussten einen spezifischen Geruch mit einem unangenehmen Gefühl verknüpfen. Die in
PLOS Genetics veröffentlichten Ergebnisse zeigen eine deutliche Beeinträchtigung des Mittel- und Langzeitgedächtnisses. Das unmittelbare Gedächtnis hingegen blieb intakt.
Die zentrale Rolle der Autophagie bei der Gedächtnisbildung
Um den Zusammenhang zwischen einer fettreichen Ernährung und einer Gedächtnisbeeinträchtigung zu erklären, konzentrierte sich das Team auf die Autophagie, das Recyclingsystem der Zellen. Bei den Fliegen mit fettreicher Diät zeigten die mit diesem Prozess verbundenen Proteine Anzeichen von Funktionsstörungen. Die Anhäufung nicht recycelter zellulärer Abfallprodukte war besonders sichtbar.
Die Wissenschaftler hemmten daraufhin genetisch ein Schlüsselprotein der Autophagie in den Neuronen adulter Fliegen, die eine gesunde Ernährung erhalten hatten. Sie beobachteten die gleiche Schwächung des Mittelzeitgedächtnisses wie in den Neuronen der Fliegen mit fettreicher Diät. Diese Manipulation bestätigt den direkten Zusammenhang zwischen Autophagie und der Konsolidierung von Erinnerungen.
Der letzte Schritt des zellulären Recyclings, die Fusion der Vesikel, erwies sich als fehlerhaft. Die für den Abbau von Abfällen zuständigen Organellen konnten nicht richtig fusionieren. Die genetische Analyse bestätigte eine verminderte Aktivität der für diesen Schlüsselschritt verantwortlichen Gene.
Um mehr zu erfahren: Was ist Autophagie?
Autophagie ist ein Wartungsprozess, der für alle unsere Zellen essentiell ist. Er ermöglicht den Abbau und das Recycling von beschädigten oder unnötig gewordenen Zellkomponenten. Dieser Mechanismus gewährleistet die permanente Erneuerung des Zytoplasmas.
Diese interne "Reinigung" ist für Neuronen, Zellen, die sich nicht teilen, lebenswichtig. Sie schützt sie vor der Anhäufung toxischer Proteine. Der Nobelpreis für Medizin wurde 2016 für die Entdeckung der molekularen Mechanismen der Autophagie verliehen.
Der Prozess folgt präzisen Schritten. Er beginnt mit der Bildung eines Vesikels, dem Autophagosom, das die Abfälle verkapselt. Dieses Vesikel fusioniert anschließend mit einem Lysosom, dessen Verdauungsenzyme die Fracht zerstören. Die freigesetzten Nährstoffe werden dann wiederverwendet.
Warum stört fettreiche Ernährung die Lysosomen?
Die japanische Studie legt nahe, dass der Lipidüberschuss die zelluläre Signalgebung beeinträchtigt, die für das ordnungsgemäße Funktionieren der Lysosomen notwendig ist. Diese Organellen sind die "Mägen" der Zelle, die für die Verdauung der Abfälle zuständig sind.
Fettreiche Ernährung kann die Zusammensetzung der Lysosomenmembranen verändern. Diese physikalische Veränderung würde ihre effiziente Fusion mit den Autophagosomen verhindern. Die Abfälle würden sich dann in der Zelle ansammeln und ihre Aktivität stören.
Die Expression der Gene, die für die lysosomalen Enzyme kodieren, wäre ebenfalls reduziert. Ein Überschuss an gesättigten Fetten könnte eine Entzündungsreaktion oder einen Stress des endoplasmatischen Retikulums auslösen und so indirekt die Produktion dieser essentiellen Enzyme beeinflussen.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: PLOS Genetics