Weit verbreitetes Nahrungsergänzungsmittel kann die Hirnstimulation durch körperliche Betätigung erklären | Wissenschaft

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Ein gutes Training hebt nicht nur Ihre Stimmung, sondern auch stimuliert die Fähigkeit des Gehirns, neue Neuronen zu bilden. Doch wie genau das passiert, darüber rätseln Forscher seit Jahren. „Es war eine Art Blackbox“, sagt Tara Walker, Neurowissenschaftlerin am Brain Institute der University of Queensland.

Jetzt glauben Walker und seine Kollegen, einen Schlüssel gefunden zu haben: das chemische Element Selen. Während des Trainings produzieren Mäuse ein selenhaltiges Protein, das ihrem Gehirn hilft, neue Neuronen zu bilden, berichtet das Team heute. Laut den Autoren könnten Wissenschaftler das Element möglicherweise auch nutzen, um den kognitiven Rückgang aufgrund von Alter und Hirnschäden umzukehren.

Es ist eine „fantastische“ Studie, sagt Bárbara Cardoso, Ernährungsbiochemikerin am Victorian Heart Institute der Monash University. Seine eigene Forschung hat gezeigt, dass Selen, das in Paranüssen, Getreide und einigen Hülsenfrüchten enthalten ist,verbessert die sprachliche Geläufigkeit und die Fähigkeit, Zeichnungen bei älteren Menschen korrekt zu kopieren. „Wir könnten anfangen, über Selen als Strategie nachzudenken“, um den kognitiven Rückgang bei Menschen zu behandeln oder zu verhindern, die nicht trainieren können oder die anfälliger für Selenmangel sind, wie ältere Erwachsene und Patienten mit Schlaganfall und Alzheimer.

1999 berichteten Forscher darüber Laufen regt das Gehirn an, neue Neuronen zu bilden im Hippocampus, einer Region, die am Lernen und Gedächtnis beteiligt ist. Doch welche Moleküle in die Blutbahn freigesetzt wurden, um diese „Neurogenese“ auszulösen, blieb unklar.

Also vor 7 Jahren, Walker und seine Kollegen Blutplasma untersucht von Mäusen, die 4 Tage lang auf einem Laufrad in ihrem Käfig trainiert hatten, im Vergleich zu Mäusen, die kein Laufrad hatten. Das Team identifizierte 38 Proteine, deren Spiegel nach dem Training anstiegen.

Eines erregte Walkers besondere Aufmerksamkeit: Selenoprotein P (SEPP1). Dieses Protein, das Selen zum Gehirn transportiert und antioxidative Eigenschaften hat, hat sich nach dem Nagertraining mehr als verdoppelt.

In der neuen Studie fügte Walkers Team eine von zwei Formen von Selen – Natriumselenit (als Salz in Wasser und Boden vorhanden) oder Selenomethionin (als Aminosäure in Lebensmitteln vorhanden) – zu einer Schale hinzu, die mit Zellen gefüllt war, die Neues hervorbringen Neuronen. In nur 14 Tagen verdoppelte sich die Zahl dieser „neuronalen Vorläuferzellen“. Als Forscher 7 Tage lang Natriumselenit direkt in das Gehirn von Mäusen injizierten, die Zahl der neuralen Vorläuferzellen im Hippocampus verdreifachte sichsie melden sich Zellstoffwechsel.

„Ich arbeite seit fast 20 Jahren an der Neurogenese … und wir haben so etwas noch nie zuvor gesehen“, sagt Walker.

Gentechnisch veränderte Mäuse, denen SEPP1 oder sein Rezeptor fehlt, erhielten bei körperlicher Betätigung keine Zunahme neuraler Vorläuferzellen, stellte das Team fest, was bestätigte, dass SEPP1 der Schlüssel zur Bildung neuer Neuronen war.

„Es ist das erste Mal, dass eine Substanz, die normalerweise in Lebensmitteln vorkommt, eine so relevante und eindeutige Wirkung auf die Neurogenese hat“, erklärt Juan Encinas, Neurobiologe am Basque Neuroscience Center in Achucarro. Aber er sagt andere Blutproteine durch körperliche Betätigung stimuliert werden, können ebenfalls beteiligt sein.

Um herauszufinden, ob Selen dem alternden Gehirn helfen kann, fügte Walkers Team dem Trinkwasser von 18 Monate alten Mäusen (das Äquivalent von 60 Jahre alten Menschen) Selenomethionin hinzu. Nach fast einem Monat hatte sich die Zahl der neuen Neuronen im Hippocampus der Nagetiere verdoppelt.

Mit Selen behandelte Mäuse schnitten auch bei zwei Gedächtnisaufgaben, die auf diese Region des Gehirns angewiesen sind, besser ab als Kontrollen. In der ersten lernten die behandelten Mäuse besser als die Kontrollen, eine Stelle zu meiden, an der sie einen leichten Elektroschock erhielten. In der zweiten platzierte das Team die Mäuse in einem hell erleuchteten Tisch mit 32 Löchern, von denen eines den Tieren die Flucht in einen abgedunkelten Raum ermöglichte. (Mäuse meiden instinktiv helle, offene Räume.) Unter Verwendung der Markierungen auf dem Tisch als Hinweise lernten die behandelten Mäuse etwa doppelt so schnell zu entkommen wie die Kontrollen.

Schließlich untersuchten die Forscher, ob Selen dazu beitragen könnte, kognitive Defizite infolge von Hirnverletzungen umzukehren. Sie injizierten ein Molekül in den Hippocampus von Mäusen, um eine schlaganfallähnliche Läsion zu verursachen, die Neuronen zerstört und das Gedächtnis schädigt. Verletzte, aber behandelte Mäuse schnitten bei einer Reihe von Gedächtnisaufgaben genauso gut ab wie normale Mäuse. Unbehandelte verletzte Mäuse hingegen erkannten Gegenstände nicht als neu und konnten sich nur schwer daran erinnern, wo sie am Vortag geschockt worden waren.

Die Auswirkungen der Erholung schienen von der Stimulierung der Neurogenese abzuhängen: In einem Mausmodell, in dem Wissenschaftler neu gebildete Neuronen „unterdrücken“ konnten, verschwanden die vorteilhaften Wirkungen von Selen.

Die neuen Erkenntnisse seien „ein weiteres Puzzleteil“, wie Bewegung Neurogenese und Kognition beeinflusst, sagt Sandrine Thuret, Neurowissenschaftlerin am King’s College London, die nicht an der Arbeit beteiligt war. Sie stellt fest, dass eine kürzlich durchgeführte Studie gezeigt hat, dass Clusterin, ein Molekül, das auch den SEPP1-Rezeptor – LRP8 – aktiviert, ebenfalls aktiv ist hoch im Blut nach körperlicher Aktivität bei Mäusen und Menschen und stimuliert das Gedächtnis. „Das tut es [new] noch spannenderes Papier.

Selen ist ein preiswertes und weit verbreitetes Nahrungsergänzungsmittel. Aber Cardoso warnt davor, dass die Chemikalie in hohen Dosen giftig ist und dass Menschen mit normalen Selenspiegeln weniger wahrscheinlich von einer Supplementierung profitieren. Dennoch, sagt sie, eröffnen diese vorläufigen Ergebnisse Möglichkeiten zum Testen von Selenverbindungen zur Behandlung von Schlaganfallpatienten. „Ich freue mich auf zukünftige Studien am Menschen, um zu sehen, ob sie dasselbe finden.“