Weniger essen, länger leben: Ernährungseinschränkungen erhöhen die Lebenserwartung und verbessern die Gesundheit des Gehirns
Zusammenfassung
Jüngste Forschungsergebnisse enthüllen eine wichtige Entdeckung über Ernährungseinschränkungen und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit des Gehirns und die Alterung. Sie haben das OXR1-Gen als entscheidend für die Verlängerung der Lebensspanne und die gesunde Alterung des Gehirns identifiziert, insbesondere als Reaktion auf eine eingeschränkte Ernährung.
Dieser Durchbruch wurde durch umfangreiche Studien mit Fruchtfliegen und menschlichen Zellen erzielt, die die Rolle von OXR1 für den Schutz der Neuronen und die Erhaltung der Retromerfunktion aufzeigten. Diese Erkenntnisse eröffnen neue Wege für therapeutische Interventionen bei altersbedingten neurodegenerativen Erkrankungen und zur Verlängerung der Lebensspanne.
Wichtige Fakten:
- Das OXR1-Gen ist entscheidend für die lebensverlängernden Wirkungen einer eingeschränkten Ernährung und wirkt sich besonders auf die Gesundheit des Gehirns und die Alterung aus.
- Die Forschung hat gezeigt, dass OXR1 den Retromer-Komplex beeinflusst, der für das Recycling zellulärer Proteine entscheidend ist und für die Funktion und Gesundheit der Neuronen unerlässlich ist.
- Die Studie, die an Fruchtfliegen und menschlichen Zellen durchgeführt wurde, liefert Hinweise auf mögliche neue Behandlungsmethoden für neurodegenerative Krankheiten und Strategien für gesundes Altern.
- Quelle: Buck-Institut
Es ist bekannt, dass eine Einschränkung der Kalorienzufuhr die Gesundheit verbessert und die Lebenserwartung erhöht, aber wie dies geschieht, bleibt ein Rätsel, vor allem in Bezug auf den Schutz des Gehirns. Buck-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler haben eine Rolle für ein Gen namens OXR1 entdeckt, das für die Verlängerung der Lebensspanne bei einer eingeschränkten Ernährung notwendig und für eine gesunde Gehirnalterung unerlässlich ist.
„Wenn Menschen die Menge ihrer Nahrung einschränken, denken sie in der Regel, dass sich das auf ihren Verdauungstrakt oder die Fettansammlung auswirkt, aber nicht unbedingt darauf, wie es sich auf das Gehirn auswirkt“, sagt Kenneth Wilson, Ph.D., Buck-Postdoc und Erstautor der Studie, die am 11. Januar 2024 online in Nature Communications veröffentlicht wurde.
„Wie sich herausstellt, handelt es sich um ein Gen, das für das Gehirn wichtig ist.
Das Team hat außerdem einen detaillierten zellulären Mechanismus aufgezeigt, wie eine eingeschränkte Ernährung das Altern verzögern und das Fortschreiten von neurodegenerativen Krankheiten verlangsamen kann. Die Arbeit, die an Fruchtfliegen und menschlichen Zellen durchgeführt wurde, identifiziert auch potenzielle therapeutische Ziele zur Verlangsamung des Alterns und altersbedingter neurodegenerativer Krankheiten.
„Wir haben eine neuronenspezifische Reaktion gefunden, die die neuroprotektive Wirkung einer eingeschränkten Ernährung vermittelt“, sagt Buck Professor Pankaj Kapahi, Ph.D., Co-Autor der Studie. „Strategien wie intermittierendes Fasten oder Kalorienrestriktion, die die Nährstoffzufuhr einschränken, können die Konzentration dieses Gens erhöhen und seine schützende Wirkung vermitteln.
„Das Gen ist ein wichtiger Faktor für die Widerstandsfähigkeit des Gehirns, der vor Alterung und neurologischen Krankheiten schützt“, sagt Dr. Lisa Ellerby, Professorin an der Universität Buck und Mitautorin der Studie.
Verständnis der Variabilität in der Reaktion auf Ernährungseinschränkungen
Die Mitglieder des Teams haben bereits Mechanismen aufgezeigt, die die Lebenserwartung und die Gesundheitsspanne durch eine eingeschränkte Ernährung verbessern, aber die Reaktion auf eine reduzierte Kalorienzufuhr ist von Mensch zu Mensch und von Gewebe zu Gewebe so unterschiedlich, dass viele noch nicht entdeckte Prozesse im Spiel sind. Dieses Projekt wurde ins Leben gerufen, um zu verstehen, warum verschiedene Menschen unterschiedlich auf eine Diät reagieren.
Das Team begann damit, etwa 200 Fliegenstämme mit unterschiedlichem genetischen Hintergrund zu untersuchen. Die Fliegen wurden mit zwei verschiedenen Diäten aufgezogen, entweder mit einer normalen Diät oder mit einer Diätbeschränkung, die nur 10% der normalen Ernährung betrug. Die Forscherinnen und Forscher identifizierten fünf Gene mit spezifischen Varianten, die die Langlebigkeit bei eingeschränkter Ernährung erheblich beeinflussen. Zwei davon hatten Entsprechungen in der Humangenetik.
Das Team wählte ein Gen aus, um es gründlich zu untersuchen. Es heißt „Senf“ (mtd) bei Fruchtfliegen und „Oxidationsresistenz 1“ (OXR1) bei Menschen und Mäusen. Das Gen schützt Zellen vor oxidativen Schäden, aber der Mechanismus, wie dieses Gen funktioniert, war unklar.
Der Verlust von OXR1 beim Menschen führt zu schweren neurologischen Schäden und vorzeitigem Tod. Bei Mäusen verbessert zusätzliches OXR1 das Überleben in einem Modell der amyotrophen Lateralsklerose (ALS).
Der Zusammenhang zwischen Gehirnalterung, Neurodegeneration und Lebensspanne
Um herauszufinden, wie ein Gen, das in Neuronen aktiv ist, die allgemeine Lebenserwartung beeinflusst, führte das Team eine Reihe von eingehenden Tests durch. Sie fanden heraus, dass OXR1 einen Komplex namens Retromer beeinflusst, eine Gruppe von Proteinen, die für das Recycling von zellulären Proteinen und Lipiden notwendig sind.
„Das Retromer ist ein wichtiger Mechanismus in Neuronen, weil es das Schicksal aller Proteine bestimmt, die in die Zelle eingebracht werden“, sagt Wilson.
Eine Fehlfunktion der Retromer wird mit altersbedingten neurodegenerativen Krankheiten in Verbindung gebracht, die durch eine eingeschränkte Ernährung geschützt werden, insbesondere Alzheimer und Parkinson.
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, wie eine eingeschränkte Ernährung die Alterung des Gehirns durch die Wirkung von mtd/OXR1 bei der Aufrechterhaltung des Retromers verlangsamt.
„Diese Arbeit zeigt, dass der Retromer-Weg, der an der Wiederverwendung zellulärer Proteine beteiligt ist, eine Schlüsselrolle beim Schutz von Neuronen spielt, wenn die Nährstoffe begrenzt sind“, so Kapahi.
Das Team fand heraus, dass mtd/OXR1 die Funktion des Retromers bewahrt und für die neuronale Funktion, die gesunde Alterung des Gehirns und die Verlängerung der Lebensspanne bei eingeschränkter Ernährung notwendig ist.
„Die Ernährung beeinflusst dieses Gen. Wenn du weniger isst, unterstützt du diesen Mechanismus, der dafür sorgt, dass Proteine in deinen Zellen richtig sortiert werden, weil deine Zellen die Expression von OXR1 erhöhen“, sagt Wilson.
Das Team fand außerdem heraus, dass die Erhöhung der mtd-Expression bei Fliegen zu einem längeren Leben führt, was die Forscher zu der Vermutung veranlasst, dass eine übermäßige Expression von OXR1 auch beim Menschen zu einer längeren Lebensspanne führen könnte. „Unser nächster Schritt ist die Identifizierung spezifischer Substanzen, die den OXR1-Spiegel während des Alterns erhöhen, um die Gehirnalterung zu verzögern“, sagt Ellerby.
„Wir hoffen, dass wir dadurch eine bessere Vorstellung davon bekommen, warum unsere Gehirne überhaupt degenerieren“, sagt Wilson.
„Die Ernährung wirkt sich auf alle Prozesse in unserem Körper aus“, sagte er. „Ich denke, diese Arbeit unterstützt die Bemühungen um eine gesunde Ernährung, denn was du isst, beeinflusst mehr, als du denkst“.
Weitere Buck-Forscher, die an der Studie beteiligt waren, sind: Sudipta Bar, Enrique Carrera, Brian Hodge, Tyler Hilsabeck, Joanna Bons, George Brownridge III, Jennifer Beck, Jacob Rose, Melia Granath-Panelo, Christopher Nelson, Grace Qi, Akos Gerencser, Jianfeng Lan, Rachel Brem und Birgit Schilling.
Danksagung: Diese Arbeit wurde zum Teil mit Mitteln der National Institutes of Health (NIH), der Larry L. Hillblom Foundation und des National Centerrs of Competence in Research (NCCR) unterstützt.
COI: Kapahi ist Gründer und Mitglied des wissenschaftlichen Beirats von Juvify Bio. Die anderen Autoren haben keine Interessenkonflikte.
Über diese Nachrichten aus den Bereichen Ernährung, Neurowissenschaften und Langlebigkeit
Autor/in: Kris Rebillot
Quelle: Buck-Institut
Kontakt: Kris Rebillot – Buck Institut
Bild: Das Bild wurde von Neuroscience News zur Verfügung gestellt.
Original Forschung: Offener Zugang.
„OXR1 hält den Retromer aufrecht, um die Gehirnalterung unter Ernährungseinschränkung zu verzögern“ von Kenneth Wilson et al. Nature Communications
Zusammenfassung
OXR1 hält das Retromer aufrecht, um die Hirnalterung unter Ernährungsrestriktion zu verzögern
Diätetische Restriktion (DR) verzögert die Alterung, aber der Mechanismus bleibt unklar. Wir haben Polymorphismen in mtd, dem Fliegenhomolog von OXR1, identifiziert, die die Lebensspanne und die mtd-Expression als Reaktion auf DR beeinflussen. Der Knockdown im Erwachsenenalter hemmte die DR-vermittelte Verlängerung der Lebensspanne bei weiblichen Fliegen.
Wir fanden heraus, dass die Expression von mtd/OXR1 mit dem Alter abnimmt und dass es mit dem Retromer interagiert, das den Transport von Proteinen und Lipiden reguliert. Der Verlust von mtd/OXR1 destabilisierte das Retromer, was zu fehlerhaftem Protein-Trafficking und endolysosomalen Defekten führte.
Die Überexpression von Retromer-Genen oder die pharmakologische Restabilisierung mit R55 rettete die Lebensspanne und die Neurodegeneration in mtd-defizienten Fliegen und endolysosomale Defekte in Fibroblasten von Patienten mit tödlichem Funktionsverlust von OXR1-Varianten.
Multi-omische Analysen bei Fliegen und Menschen zeigten, dass eine verminderte Mtd/OXR1-Konzentration mit dem Altern und neurologischen Erkrankungen einhergeht. Die Überexpression von mtd/OXR1 rettete den altersbedingten Sehverlust und die Tauopathie in einem Fliegenmodell. OXR1 spielt also eine konservierte Rolle bei der Erhaltung der Retromerfunktion und ist entscheidend für die neuronale Gesundheit und Langlebigkeit.