Eine fettreiche Ernährung kann mitochondriale Erkrankungen lindern

Eine fettreiche Ernährung kann mitochondriale Erkrankungen lindern

Salk-Wissenschaftler finden heraus, dass Nahrungsfett in Verbindung mit einem natürlichen Hormon Stoffwechselstörungen im Zusammenhang mit mitochondrialen Erkrankungen bei Mäusen lindern kann

LA JOLLA–Mäuse, die eine genetische Version einer mitochondrialen Erkrankung haben, können im Alter von neun Monaten leicht mit viel älteren Tieren verwechselt werden: Sie haben schütteres graues Haar, Osteoporose, schlechtes Gehör, Unfruchtbarkeit, Herzprobleme und haben an Gewicht verloren. Obwohl diese Mäuse bei der Geburt an dieser Krankheit leiden, verfügen sie in ihrer Jugend über eine „Geheimwaffe“, die die Zeichen des Alterns eine Zeit lang abwehrt.

Neue Forschungen des Salk Institute zeigen, wie ein Langlebigkeitshormon diesen Mäusen – die mit Tausenden von Mutationen in ihren energieerzeugenden Mitochondrien geboren wurden – hilft, die metabolische Homöostase in jungen Jahren aufrechtzuerhalten. Diese Arbeit liefert Einblicke in mögliche neue Therapien für mitochondriale und metabolische Erkrankungen beim Menschen.

„Diese Erkenntnisse helfen uns, den Zusammenhang zwischen Ernährung, Gesundheit und Altern zu verstehen, und sie geben uns das Potenzial, diese Zusammenhänge auf molekularer Weise zu analysieren, was zu Therapeutika führen könnte“, sagt er Ronald Evans, Direktor von Salk's Genexpressionslabor und leitender Autor des neuen Artikels, veröffentlicht am 29. Juni 2015 in Proceedings of the National Academy of Sciences.

Als Evans und seine Mitarbeiter diese Mäuse untersuchten, stellten sie fest, dass das endokrine Hormon FGF21, das die Langlebigkeit fördert, hochaktiv war, obwohl diese Mäuse Anzeichen einer beschleunigten Alterung aufweisen.

„FGF21 wird klassischerweise als Anti-Aging-Gen angesehen, das durch Bewegung oder Fasten aktiviert wird und vermutlich die Lebensspanne verlängert“, sagt Christopher Wall, ein Doktorand im Evans-Labor zum Zeitpunkt der Studie und Erstautor der neuen Arbeit . „Dennoch altern diese Mäuse letztendlich vorzeitig, obwohl sie einen hohen Spiegel dieses Hormons haben.“

Um dieses Paradoxon zu erklären, fand das Team heraus, dass FGF21 tatsächlich gestresste Mitochondrien unterstützt und den Stoffwechselzustand dieser Mäuse neu programmiert. In der Arbeit beschreiben Evans und seine Mitarbeiter, wie FGF21 offenbar Gewebe mit wichtigen Stoffwechselfunktionen von der Zuckerverbrennung auf die Fettverbrennung umstellt – was für die funktionsgestörten Mitochondrien leichter zu verarbeitender Brennstoff ist.

Bei jungen, aber schnell alternden Mäusen steigert die Fütterung mit fettreichem Futter (rechts) die Wärmeproduktion und die Stoffwechselaktivität im Vergleich zu kühleren Mäusen, die mit normalem Futter gefüttert werden (links).

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Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

„Das funktioniert bei diesen Mäusen eine Zeit lang, aber irgendwann geht ihrem Körper das Fett zum Verbrennen aus“, sagt Michael Downes, ein leitender Wissenschaftler bei Salk, der an der neuen Studie beteiligt ist. „FGF21 benötigt etwas zusätzliches Fett aus der Nahrung, um weiter zu wirken.“ Das Team fand außerdem heraus, dass die Fütterung der Mäuse mit einer fettreichen Ernährung die Wirkung von FGF21 verstärkt und ihnen eine vollständige Resistenz gegen ernährungsbedingte Fettleibigkeit und viele der damit verbundenen Krankheiten verleiht.

„Wir glauben jetzt, dass die Aktivierung von FGF21 eine Anpassung ist, die diesem Tier dabei hilft, seine Stoffwechselgesundheit aufrechtzuerhalten“, sagt Evans, Forscher am Howard Hughes Medical Institute und Inhaber des March of Dimes-Lehrstuhls für Molekular- und Entwicklungsbiologie. „Wenn die Mäuse diesen hormonellen ‚Jungbrunnen‘ nicht hätten, würden sie möglicherweise noch schneller altern, als sie es ohnehin schon tun.“

Die neue Beobachtung hat das Potenzial, die menschliche Gesundheit auf vielfältige Weise zu beeinflussen, sagt Evans. Erhöhte FGF21-Spiegel wurden bereits bei Menschen mit mitochondrialen Erkrankungen beobachtet, sodass eine erhöhte Aufnahme von Nahrungsfett möglicherweise ihre Symptome lindern könnte, indem sie dem Hormon hilft, die Belastung der Mitochondrien zu verringern. Gleichzeitig deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass der Einsatz von Medikamenten zur leichten Belastung der Mitochondrien eine vorteilhafte FGF21-abhängige Stoffwechselverschiebung bei Patienten mit Fettleibigkeit und anderen Stoffwechselerkrankungen auslösen könnte.

„Wir wollen uns jetzt die Wechselwirkung zwischen FGF21 und Nahrungsfett bei menschlichen Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen ansehen“, sagt Downes, „und anfangen zu sehen, wie wir diese Dynamik auf unterschiedliche Weise manipulieren können.“

Weitere Forscher an der Studie waren Jamie Whyte, Jae M. Suh, Weiwei Fan, Brett Collins, Ruth Yu und Annette R. Atkins vom Salk Institute; Christopher Liddle von der Universität von Sydney; und Jane C. Naviaux, Kefeng Li, Andrew Taylor Bright, William A. Alaynick und Robert K. Naviaux von der Universität von Kalifornien, San Diego School of Medicine.

Die Forschung wurde unterstützt von der Howard Hughes Medical Institute, der National Institutes of Health, der Glenn-Stiftung für medizinische Forschung, der Leona M. und Harry B. Helmsley Charitable Trust, Ipsen/Biomeasure, der Ellison Medical Foundation, der Samuel Waxman Krebsforschungsstiftung, die Jane Botsford Johnson Foundation, die University of California, San Diego (UCSD) Christini Foundation, die UCSD Mitochondrial Research Fundund der Wright Family Foundation.