Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Wissenschaftlern des University College London hat einen wichtigen Mechanismus entdeckt, der dem Gehirn bei Bedarf einen zusätzlichen Energieschub liefert. Die in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie könnte neue Therapieansätze zur Erhaltung der Gehirngesundheit im Alter ermöglichen.
Das menschliche Gehirn ist ein energieintensives Organ. Milliarden von Nervenzellen arbeiten zusammen, um Bewegungen zu steuern, Lernen zu ermöglichen und Erinnerungen zu bilden. Doch wie stellt das Gehirn sicher, dass ausreichend Energie genau dorthin gelangt, wo sie gerade benötigt wird?
Eine Schlüsselrolle spielen dabei sogenannte Astrozyten, sternförmige Zellen im Gehirn, die zur Gruppe der Gliazellen gehören. Lange Zeit galten sie lediglich als „Stützzellen“ für die Nervenzellen, doch mittlerweile weiß man, dass sie weit mehr können. Astrozyten erfüllen nicht nur strukturelle Aufgaben, sondern sind auch aktiv am Energiestoffwechsel des Gehirns beteiligt.
Wenn Nervenzellen – zum Beispiel beim Lernen, Denken oder in Stresssituationen – plötzlich mehr Energie benötigen, springen die Astrozyten ein: Sie besitzen eigene Glukosespeicher, die sie aktivieren können, um daraus Laktat zu produzieren. Dieses Laktat wird dann gezielt an die Neuronen abgegeben und dient ihnen als schnell verfügbare Energiequelle. Man spricht hier auch vom sogenannten "Astrozyten-Neuronen-Laktat-Shuttle", einem genialen Mechanismus, der sicherstellt, dass das Gehirn auch bei hoher Belastung stabil weiterarbeiten kann.
Neue Studien zeigen außerdem, dass dieser Prozess noch viel komplexer reguliert ist als bislang angenommen – unter anderem durch das Signalmolekül Adenosin, das wie ein Schalter wirkt, um die Energieproduktion in den Astrozyten hochzufahren.
Forscher haben herausgefunden, dass sich auf den Astrozyten bestimmte Rezeptoren befinden, die auf Adenosin reagieren. Wenn Nervenzellen besonders aktiv sind – zum Beispiel beim Lernen, Denken oder Erinnern –, steigt die Konzentration von Adenosin in ihrer Umgebung. Dieses Molekül wirkt wie ein Botenstoff: Es signalisiert den Astrozyten, dass jetzt mehr Energie benötigt wird.
Als Antwort darauf starten die Astrozyten eine Art Notfallprogramm. Sie greifen auf ihre Glukosespeicher zurück und produzieren daraus Laktat – ein Stoff, den die Nervenzellen direkt als zusätzliche Energiequelle nutzen können. Dieser Mechanismus ist vergleichbar mit dem, was in unseren Muskeln und in der Leber passiert, wenn wir Sport treiben: Auch dort hilft Adenosin, Energiereserven schnell zu mobilisieren.
Besonders spannend ist, dass dieser Prozess nicht nur kurzfristig hilft. Die Studie zeigte: Wenn dieser Adenosin-gesteuerte Signalweg gestört wird – wie in Versuchen mit Mäusen –, kommt es zu spürbaren Problemen. Die Tiere zeigten Gedächtnisschwächen, Schlafstörungen und eine verlangsamte Gehirnaktivität. Das unterstreicht, wie wichtig ein gut funktionierender Energiestoffwechsel für unsere kognitiven Fähigkeiten und unser allgemeines Wohlbefinden ist.
Diese neuen Erkenntnisse verdeutlichen, wie essenziell ein reibungsloser Energiestoffwechsel für die Gehirnfunktion ist. Doch gibt es Möglichkeiten, diesen Mechanismus gezielt zu unterstützen?
Immer mehr Studien zeigen: Sekundäre Pflanzenstoffe, allen voran Polyphenole, haben erstaunliche Fähigkeiten, unser Gehirn zu schützen und seine Energieversorgung zu unterstützen. Bestimmte sekundäre Pflanzenstoffe können eine schützende und regulierende Funktion im Astrozytenmetabolismus haben. Sie wirken nicht nur entzündungshemmend, sondern fördern auch die metabolische Flexibilität der Astrozyten und unterstützen so die Energieversorgung der Nervenzellen:
Resveratrol: Resveratrol ist ein Polyphenol, das vor allem in roten Trauben, Beeren und Rotwein vorkommt. Eine Langzeitstudie mit alternden Ratten zeigte: Wird Resveratrol über längere Zeit gegeben, bleiben wichtige Gehirnzellen – nämlich Astrozyten im Hypothalamus – deutlich fitter. Sie zeigen weniger oxidativen Stress, sind besser gegen Entzündungen geschützt und behalten ihre Energieproduktion bei. Resveratrol aktiviert dabei mehrere wichtige Signalwege, die für das zelluläre Gleichgewicht entscheidend sind – unter anderem solche, die auf Adenosinrezeptoren, SIRT1, Nrf2 und PGC-1α basieren. All diese Faktoren sind bekannt dafür, dass sie Zellalterung bremsen und die Gehirnleistung im Alter stabilisieren können.
Quercetin: Auch Quercetin, ein Flavonoid aus Zwiebeln, Äpfeln und Beeren, hat entzündungshemmende Eigenschaften – besonders bei aktiviertem Stress im Gehirn. In Versuchen mit Astrozyten von Ratten konnte gezeigt werden, dass Quercetin entzündungsfördernde Botenstoffe wie IL-1β und IL-6 senkt, gleichzeitig aber den antioxidativen Schutzmechanismus über das Enzym Hämoxygenase-1 (HO-1) ankurbelt. Außerdem beeinflusst Quercetin bestimmte Signalwege, die Entzündungen im Gehirn steuern – sogenannte MAP-Kinasen wie p38 und ERK1/2. Das deutet auf eine regulierende Wirkung hin, die langfristig zu einem ruhigeren, gesünderen Zellmilieu beitragen kann.
Tau-Cl aktiviert den sogenannten Nrf2-Signalweg, der die Produktion von Schutzenzymen wie HO-1 in Astrozyten anregt. So können diese Zellen besser mit oxidativem Stress und Entzündungen umgehen – etwa bei Infektionen, Verletzungen oder altersbedingtem Zellabbau.
Die aktuelle Studie zeigt, wie wichtig ein gut regulierter Energiemetabolismus für die Gehirngesundheit ist. Die gezielte Aktivierung des neu entdeckten Signalwegs könnte eine neue Strategie zur Prävention und Behandlung von kognitivem Abbau darstellen. Ergänzend dazu bieten bestimmte sekundäre Pflanzenstoffe sowie Kreatin und Taurin vielversprechende Ansätze zur Unterstützung der Astrozytenfunktion.
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Ich finde die Informationen mega spannend und so aufbereitet, dass man es auch als medizinischer Laie gut versteht. Dank des Podcast mit Nina Ruge und Dr. Brysch bin auf die Produkte aufmerksam geworden. Ich freue mich auf weitere Informationen und Neuigkeiten. Danke!