Neue Erkenntnisse zur Verbindung zwischen Leber und Gehirn

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Eine kürzlich veröffentlichte Studie hat eine faszinierende Verbindung zwischen der Leber und der Gehirngesundheit aufgedeckt, die insbesondere während körperlicher Aktivität von Bedeutung ist.

Die jüngsten Forschungsergebnisse der Universität von Missouri zeigen, dass die Ketonenproduktion in der Leber eine entscheidende Rolle für die Aufrechterhaltung der Gehirngesundheit spielt. Insbesondere während körperlicher Aktivität ist dieser Prozess von Bedeutung. In der Studie, die im Journal of Physiology veröffentlicht wurde, wurde festgestellt, dass Ratten, deren Leberzellen keine Ketone produzieren konnten, eine beeinträchtigte Gedächtnisleistung und reduzierte mitochondriale Funktion im Gehirn aufwiesen.

Interessanterweise konnte regelmäßiges Ausdauertraining diese negativen Effekte umkehren und sowohl die kognitive Leistung als auch die mitochondriale Gesundheit wiederherstellen. Diese Erkenntnisse bieten neue Einblicke, wie der Leberstoffwechsel das Gehirn unterstützt und könnten potenziell neue Wege zur Prävention von Hirnerkrankungen wie Alzheimer eröffnen.

Die Wissenschaftler haben lange gewusst, dass Bewegung die kognitive Funktion verbessert und das Gehirn vor Alterung und Krankheiten schützt. Diese Vorteile wurden mit erhöhter Neurogenese, synaptischer Plastizität und Verbesserungen der mitochondrialen Gesundheit in Verbindung gebracht.

Ein vorgeschlagener Beitrag zu diesen Effekten sind Ketonkörper – Moleküle, die von der Leber während des Fastens oder körperlicher Anstrengung produziert werden und als alternative Energiequelle für das Gehirn dienen können. Das am häufigsten vorkommende dieser Moleküle, Beta-Hydroxybutyrat, hat sich als wirksam bei der Reduzierung von oxidativem Stress, der Verbesserung der mitochondrialen Atmung und der Förderung der synaptischen Plastizität erwiesen.

Um die Rolle der leberbasierten Ketone bei der Vermittlung der kognitiven Effekte von Bewegung zu untersuchen, verwendeten die Forscher eine virale Technik, um die Expression eines Schlüsselenzyms der Ketonenproduktion – 3-Hydroxymethylglutaryl-CoA-Synthase 2 (HMGCS2) – in den Lebern gesunder, sechs Monate alter weiblicher Ratten zu reduzieren. Dieses Enzym katalysiert den ersten Schritt der Ketogenese.

Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl akute als auch chronische Bewegung die Ketonenwerte im Blut erhöhten. Bei Ratten mit leberspezifischem HMGCS2-Knockdown waren diese Anstiege jedoch deutlich abgeschwächt, was bestätigte, dass HMGCS2 notwendig ist, um den Anstieg der zirkulierenden Ketone zu erzeugen, der normalerweise auf Bewegung folgt.

Die Abwesenheit der Ketonenproduktion in der Leber führte zu weitreichenden Funktionsstörungen im Frontalkortex des Gehirns, insbesondere in den mitochondrialen Prozessen. Proteomanalysen zeigten erhöhte Marker für mitochondriale Dysfunktion, verringerte Aktivität in Pfaden, die mit oxidativer Phosphorylierung und Energieproduktion verbunden sind, sowie eine reduzierte Expression von Proteinen, die an der synaptischen Plastizität beteiligt sind.

Bemerkenswert ist, dass die Ratten mit HMGCS2-Knockdown Defizite im räumlichen Gedächtnis aufwiesen. Im Y-Labyrinth-Test verbrachten sie signifikant weniger Zeit damit, den neuen Arm des Labyrinths zu erkunden, ein Zeichen für eine beeinträchtigte Gedächtnisleistung.

Eine der auffälligsten Entdeckungen kam von den trainierten Ratten. Trotz des Mangels an Ketonenproduktion in der Leber zeigten diejenigen, die ein vierwöchiges Ausdauertraining absolvierten, eine normale kognitive Leistung und eine wiederhergestellte mitochondriale Funktion im Gehirn. Ihre proteomischen Signaturen zeigten auch erhöhte Marker der synaptischen Plastizität.

Diese Studie bietet mehrere neue Erkenntnisse. Erstens zeigt sie, dass die Ketonenproduktion der Leber während des Trainings nicht nur ein metabolischer Nebeneffekt ist, sondern eine Schlüsselrolle für die Gehirngesundheit spielt. Zweitens zeigt sie, dass selbst bei eingeschränkter Ketonenproduktion durch die Leber das Training die Gehirnfunktion retten kann, möglicherweise durch alternative Pfade, die andere durch Bewegung induzierte Moleküle umfassen.

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