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Bereits eine dreitägige fettreiche Ernährung führt bei Mäusen zu einer mangelnden Zuckerversorgung des Gehirns, wie Stoffwechselforscher nun herausgefunden haben. Nach vier Wochen hat das Mäusegehirn seinen Zuckerspiegel wieder hergestellt, allerdings auf Kosten des restlichen Körpers.
Ernähren wir uns auf Dauer fettreich kommt unsere Körper aus dem Gleichgewicht. Übergewicht und Diabetes können die Folge sein. Wie aber wirkt sich eine fettreiche Ernährung auf unser Gehirn aus? Um diese Frage zu beantworten haben Forscher vom Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung in Köln Mäusen ins Gehirn geschaut. Sie vermuteten, dass dem Gehirn eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Übergewicht und Diabetes zukommen könnte.
Bereits nach drei Tagen fettreicher Kost nimmt die Menge an Glukose ab, die das Gehirn aus dem Blut aufnimmt. Das führt zu dem Paradoxon, dass das Gehirn hungert, obwohl die Mäuse täglich viele Kalorien zu sich nehmen. Denn das Protein GLUT-1, der wichtigste Glukose-Transporter an der Blut-Hirn-Schranke, wird unter diesen Bedingungen herunter reguliert. Ursache hierfür könnten freie gesättigte Fettsäuren sein, die an der Blut-Hirn-Schranke toxisch wirken. Dem Gehirn fehlt dann sein wichtigster Energielieferant Glucose: Wichtige Hirnregionen, wie der Hypothalamus und die Hirnrinde können unter diesen Mangelbedingungen nicht richtig arbeiten, so dass Lernen und Erinnern beeinträchtigt werden.
Um diesen Energiemangel des Gehirns zu beheben setzen Makrophagen, spezialisierte Zellen des Immunsystems, direkt an den Gefäßzellen der Blut-Hirn-Schranke den Wachstumsfaktor VEGF frei. Er regt die Bildung von GLUT-1 wieder an. So kehrt der Glukosespiegel im Gehirn nach vier Wochen wieder zu seinem ursprünglichen Niveau zurück, obwohl die Mäuse weiterhin fettreich fressen. Fehlt den Mäusen jedoch das Gen für eine Bildung von VEGF, so bleibt die Glukoseaufnahme in das Gehirn verringert. Mit dramatischen Folgen: Die Tier lernen langsamer und haben ein schlechteres Gedächtnis.
Hirnversorgung hat Priorität
Doch diese veränderte Versorgung des Gehirns mit genügend Zucker geht auf Kosten des restlichen Körpers. „Man spricht von dem egoistischen Gehirn, da es seinen Zucker dadurch bekommt, dass es den Appetit auf süße Nahrungsmittel anregt und die Zuckeraufnahme in Muskeln und Fett verhindert. Die Zellen in der Muskulatur werden dann resistent gegen das körpereigene Hormon Insulin, das normalerweise den Zucker in die Zellen schleust. Dadurch kann dann im schlimmsten Fall Diabetes entstehen“, so Alexander Jais, der Erstautor der Studie.
Max-Planck-Gesellschaft, 28. April 2016
Originalpublikation:
Alexander Jais, Maite Solas, Heiko Backes, Bhagirath Chaurasia, André Kleinridders, Sebastian Theurich, Jan Mauer, Sophie M. Steculorum, Brigitte Hampel, Julia Goldau, Jens Alber, Carola Y. Förster, Sabine A. Eming, Markus Schwaninger, Napoleone Ferrara, Gerard Karsenty, Jens C. Brüning. Myeloid-Cell-Derived VEGF maintains brain glucose uptake and limits cognitive impairment in obesity. Cell; May 5, 2016. DOI: 10.1016/j.cell.2016.03.033