Keton-β-Hydroxybutyrat stellt Gedächtnis und Synapsen während einer fettreichen Ernährung wieder her

Wissenschaftler aus Spanien unter der Leitung von Dr. Roquio Rojas veröffentlichten eine groß angelegte Studie in Molecular Metabolism, die zeigt, dass β-Hydroxybutyrat (BHB) die neurodegenerativen Auswirkungen einer Ernährung, die reich an gesättigten Fetten ist, auf Synapsen und kognitive Funktionen bei Mäusen vollständig blockiert.

Warum ist das wichtig?

Eine Ernährung mit hohem Palmitinsäuregehalt (dem wichtigsten gesättigten Fett in den meisten tierischen Fetten und einigen Pflanzenölen) wird seit langem mit Gedächtnisstörungen und verminderter synaptischer Plastizität in Verbindung gebracht. BHB, ein wichtiger Ketonmetabolit, der beim Fasten oder einer ketogenen Diät produziert wird, dient als alternative Energiequelle für Neuronen und ist für seine entzündungshemmenden und epigenetischen Wirkungen bekannt.

Methoden und Versuchsdesign

1. Kortikale Neuronenkultur

   • Mausneuronen wurden mit 200 µM Palmitinsäure inkubiert, was zu einer Verringerung der Dichte der AMPA-GluA1-Rezeptoren auf der Membran und einer Hemmung der synaptischen Übertragung führte.

   • Parallel dazu wurden der Kultur 5 mM BHB zugesetzt. Die Wissenschaftler stellten fest, dass BHB nicht nur die GluA1-Expression allein erhöhte, sondern auch die schädliche Wirkung von Palmitat vollständig neutralisierte.

2. Hippocampusabschnitte

   • Die elektrophysiologischen Parameter der Synapsen wurden in lebenden Hirnschnitten untersucht. Palmitinsäure reduzierte sowohl die Amplitude als auch die Langzeitpotenzierung (LTP), einen Indikator für synaptische Plastizität. Durch Zugabe von BHB zum Medium wurden diese Parameter wieder auf das Ausgangsniveau gebracht.

3. Verhaltenstests bei Tieren

   • Eine Gruppe von Mäusen wurde zwei Monate lang mit einer Diät gefüttert, die 49 Prozent ihrer Kalorien aus gesättigten Fettsäuren enthielt. Eine Kontrollgruppe ernährte sich von einer Standarddiät.

   • Das Gedächtnis wurde im Maurice-Labyrinth gemessen: Eine fettreiche Ernährung führte zu einer Verschlechterung der Plattformsuchzeit, während eine tägliche orale Dosis BHB (100 mg/kg) die Leistung vollständig auf das Niveau der Kontrolltiere wiederherstellte.

Molekulare Mechanismen

• Energiestoffwechsel: BHB schaltet Neuronen von einem glukoseabhängigen auf einen ketonabhängigen Weg zur ATP-Produktion um und reduziert so die übermäßige Bildung reaktiver Sauerstoffspezies während der Fettverwertung.
• Entzündungshemmende Wirkung: BHB hemmt die Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms, reduziert die Freisetzung entzündungsfördernder Zytokine und schützt Neuronen vor sekundären Entzündungsschäden.
• Epigenetische Regulierung: BHB wirkt als natürlicher Inhibitor von Histon-Deacetylasen (HDAC), was zu einer erhöhten Acetylierung von Histonproteinen und einer erhöhten Transkription von Genen führt, die für die synaptische Umgestaltung und Neuroprotektion verantwortlich sind.

Aussichten für die klinische Anwendung

Die Autoren betonen, dass BHB ein vielversprechender Neuroprotektor für Menschen mit ungesunder Ernährung oder Adipositas und metabolischem Syndrom sein könnte. Weitere Studien sollten Folgendes klären:

• Optimale Dosierung und Verabreichung von BHB beim Menschen
• Dauer und Sicherheit der Einnahme – um ketotischen Stress bei Patienten mit Herz-Kreislauf- oder Nierenerkrankungen zu vermeiden.
• Möglichkeit der Synthese stabiler BHB-Analoga mit verbesserter Bioverfügbarkeit.

„Unsere Arbeit zeigt, dass BHB nicht nur Energiedefizite ausgleicht, sondern auch wichtige synaptische Übertragungsmoleküle direkt wiederherstellt und so das Gedächtnis vor Fettschäden schützt“, schlussfolgert Dr. Rojas.

Diese Forschung öffnet die Tür zu neuen Nutrazeutika und Medikamenten, die das Gehirn angesichts einer modernen Ernährung mit vielen gesättigten Fetten und einem langsamen kognitiven Abbau schützen können.