Hungrig? Gehirn sagt der Leber, dass sie recyceln soll

Fasten löst Recycling in den Zellen, die sogenannte Autophagie, aus. Dadurch kann unser Körper seine Zellen selbständig reinigen und neue Energie gewinnen. Es wird angenommen, dass das gesundheitsfördernd ist und den Körper jung hält. Forschende des Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung in Köln haben jetzt an Mäusen gezeigt, dass das Gehirn bei diesem Prozess eine entscheidende Rolle spielt. Schon nach einer kurzen Fastenzeit löst das Gehirn die Ausschüttung des Hormons Corticosteron aus und leitet damit die Autophagie in der Leber ein. Bisher ging man davon aus, dass vor allem die Leberzellen selbst dafür verantwortlich sind. Langfristig könnten uns diese Erkenntnisse helfen zu verstehen, warum Fasten so gesund für den Körper ist.

Die Autophagie ist für das Überleben wichtig. Defekte oder beschädigte Moleküle werden vom zelleigenen Abfallentsorgungssystem geschreddert und abgebaut und daraus neue Energie gewonnen. Diese Art der Entgiftung des Körpers hält den Körper fit und sehr wahrscheinlich auch jung. "Bisher ging man davon aus, dass unsere Körperzellen vor allem selbst spüren, wenn sie wenig Energie haben und dann die Autophagie ankurbeln", erklärt Weiyi Chen, Postdoktorand am Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung und Erstautor der in Cell Metabolism veröffentlichten Studie. "Aber jetzt haben wir bei Mäusen herausgefunden, dass das Gehirn eine entscheidende Rolle spielt.“

In ihrer Studie haben die Forschenden die Mäuse vier Stunden lang nicht gefüttert, genau in der Zeit, in der sie normalerweise viel essen. Das ist vergleichbar mit dem Auslassen des Frühstücks, allerdings nehmen Mäuse etwa 40% ihrer Nahrung zum Frühstück zu sich. Anschließend untersuchten sie, wie die AgRP-Neuronen, eine Gruppe von 3000 Neuronen im Hungerzentrum des Gehirns, dem Hypothalamus, auf dieses kurze Fasten reagierten. Überraschenderweise stellten sie fest, dass das Gehirn während des Fastens nicht nur Signale sendet, die den Organismus zum Essen anregen, sondern auch Signale, die die Autophagie aktivieren.

Die Forschenden konnten auch herausfinden, wie das Gehirn mit der Leber kommuniziert. Wenn der Energielevel niedrig ist, lösen die Nervenzellen die Ausschüttung des Hormons Corticosteron aus, welches dann die Aktivierung der Autophagie in den Leberzellen anregt. Sie konnten auch die genauen Wege, die das Signal im Gehirn zurücklegt, im Detail aufklären und so feststellen, welche Nervenzellen an dem Prozess beteiligt sind. Außerdem zeigten sie, dass die Blockierung dieser Signalübertragung dazu führt, dass die Autophagie trotz Fasten nicht einsetzt. Die Forschenden gehen davon aus, dass das Gehirn das erste Startsignal gibt, um die Autophagie schnell einzuleiten. Sie nehmen an, dass die Zellen in der Leber das Recyclingsystem auch selbst in Gang setzen würden, allerdings erst zu einem späteren Zeitpunkt.

"Unsere Studie zeigt, dass die Autophagie nicht nur in den Körperzellen selbst, sondern auch vom Gehirn gesteuert wird. Langfristig möchten wir herausfinden, ob dieser neu entdeckte Mechanismus im Gehirn zu den positiven Auswirkungen des Fastens beiträgt", erklärt Jens Brüning, Leiter der Studie und Direktor am Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung.

Originalpublikation

Weiyi Chen, Oliver Mehlkop, Alexandra Scharn, Hendrik Nolte, Paul Klemm, Sinika Henschke, Lukas Steuernagel, Tamara Sotelo-Hitschfeld, Ecem Kaya, Claudia Maria Wunderlich, Thomas Langer, Natalia L. Kononenko, Patrick Giavalisco, Jens Claus Brüning; Nutrient sensing AgRP neurons relay control of liver autophagy during energy deprivation; Cell Metabolism, April 18th 2023