In einer bahnbrechenden Studie, die von Professor Chaogu Zheng und seinem Team von der School of Biological Sciences an der University of Hong Kong (HKU) durchgeführt wurde, haben Forscher herausgefunden, dass Propionat, eine kurzkettige Fettsäure (SCFA), die Neurodegeneration in Tiermodellen der Parkinson-Krankheit (PD) deutlich unterdrückt.
- Diese Entdeckung bietet neue Einblicke in die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen und verdeutlicht das Potenzial von Nahrungsergänzungsmitteln zur Förderung der neuronalen Gesundheit durch interorganische Signalübertragung zwischen dem Darm und dem Gehirn.
- Herkömmliche Behandlungsmethoden für neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer konzentrierten sich bisher auf die Bekämpfung von Proteinaggregaten im Gehirn — mit begrenztem Erfolg.
- Neue Erkenntnisse deuten nun darauf hin, dass Stoffwechselprodukte aus Darmbakterien eine entscheidende Rolle bei der Modulation der Neurodegeneration spielen.
- Diese Studie deutet darauf hin, dass Propionat ein vielversprechender Kandidat für die metabolische Rettung bei Parkinson sein könnte.
Enthüllung des Mechanismus
Die Parkinson-Krankheit ist durch die abnorme Anhäufung und Aggregation von Alpha-Synuclein-Proteinen (Alpha-Syn) in dopaminergen Neuronen gekennzeichnet, was zu proteotoxischem Stress und dem Tod von Neuronen führt.
Frühere Studien an Mausmodellen von Morbus Parkinson haben gezeigt, dass die Darmmikrobiota zu den motorischen Defiziten und der mit der Alpha-Syn-Pathologie verbundenen Neuroinflammation beiträgt.
Die spezifischen mikrobiellen Faktoren, die die Neurodegeneration des Wirts modulieren, blieben jedoch weitgehend unklar.
Das Team von Professor Zheng untersuchte die Rolle der SCFAs anhand eines Parkinson-Modells von Caenorhabditis elegans (C. elegans).
Sie identifizierten 38 pro-neurodegenerative Gene in E. coli, darunter einige Gene, die für die Biosynthese von Vitamin B12 wichtig sind, das den Abbau von Propionat im Wirt auslöst.
Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass eine Erhöhung des Propionatspiegels die Neurodegeneration unterdrücken könnte.
Die Ergebnisse ihrer Studie zeigten, dass Tiere mit Parkinson einen niedrigeren Propionatspiegel haben als normale Tiere.
Indem das Team entweder den Propionatabbau durch den Entzug von Vitamin B12 in der Nahrung hemmte oder Propionat direkt zuführte, konnte es den durch Alpha-Syn ausgelösten neuronalen Tod und die Mängel bei der Fortbewegung beheben.
Bemerkenswert ist, dass die neuroprotektive Wirkung von Propionat durch eine interorganische Signalübertragung zwischen Neuronen und dem Darm vermittelt wurde.
Die Alpha-Syn-Aggregation in den Neuronen löste eine mitochondriale “unfolded protein response” (mitoUPR) im Darm aus, wodurch die Propionatproduktion reduziert wurde.
Die geringe Propionatmenge führte zu einer Herunterregulierung von Genen, die am Fettsäure- und Aminosäurestoffwechsel beteiligt sind, was Defekte in der Energieproduktion verursachte und die Neurodegeneration durch die Darm-Hirn-Kommunikation verschlimmerte.
Die Steigerung der Propionatproduktion im Darm oder die Wiederherstellung der Expression wichtiger Stoffwechselregulatoren, die dem Propionat nachgeschaltet sind, führte zu einer deutlichen Behebung der Neurodegeneration.
Dies deutet darauf hin, dass der Stoffwechselzustand des Darms die Alpha-Syn-induzierte Neurodegeneration beeinflussen kann.
Wichtig ist, dass eine Propionat-Supplementierung die Neurodegeneration unterdrückte, ohne die alpha-syn-Aggregation zu reduzieren, was eine metabolische Rettung der neuronalen Proteotoxizität nach den Proteinaggregaten zeigt.
Diese Studie unterstreicht die kritische Rolle von Metaboliten kleiner Moleküle in den Interaktionen zwischen Darm und Gehirn bei neurodegenerativen Erkrankungen.
Potenzielle Auswirkungen auf die Gesundheit
“Diese Studie ist interessant, weil sie experimentelle Ergebnisse in Tiermodellen der Parkinson-Krankheit mit klinischen Beobachtungen verbindet”, sagte Professor Zheng.
Wie die PD-Tiere weisen auch PD-Patienten im Vergleich zu gesunden Personen geringere Mengen an SCFAs auf, was auf die geringere Anzahl von kommensalen Bakterien zurückzuführen ist, die SCFAs produzieren.
Daher kann die geringe Menge an SCFAs bei Parkinson-Patienten tatsächlich zum Fortschreiten und zur Schwere der Krankheit beitragen.
Die Zufuhr von Propionat über die Ernährung könnte zur Behandlung der Krankheit und zur Verbesserung der Symptome beitragen.
Da SCFAs durch anaerobe Fermentation von Nahrungsfasern im Darm produziert werden, kann eine erhöhte Aufnahme von ballaststoffreichen Lebensmitteln (wie Samen, Nüsse, Obst und Gemüse) die SCFA-Produktion durch Darmbakterien steigern, was der Gesundheit des Gehirns zugute kommen könnte.
Eine Propionat-Supplementierung oder eine Ernährungsumstellung zur Erhöhung des SCFA-Spiegels könnte einen neuen Ansatz für die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen darstellen.
Diese Forschung unterstreicht nicht nur die Bedeutung der Darm-Hirn-Achse bei neurodegenerativen Erkrankungen, sondern ebnet auch den Weg für neue therapeutische Strategien.
Durch die Konzentration auf die Rettung des Stoffwechsels durch diätetische Eingriffe besteht die Möglichkeit, nicht-invasive und leicht zugängliche Behandlungen für die Parkinson-Krankheit und möglicherweise andere neurodegenerative Erkrankungen zu entwickeln.
Die Erkenntnisse des Teams von Professor Zheng sind ein bedeutender Schritt zum Verständnis und zur möglichen Behandlung der Parkinson-Krankheit durch Nahrungsergänzungsmittel und Stoffwechselregulierung.
Es besteht die Hoffnung, dass diese Erkenntnisse bei weiteren Forschungsarbeiten zu praktischen Anwendungen führen, die die Lebensqualität von Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen verbessern 🙏
Die Ergebnisse wurden in der führenden, von Experten begutachteten Biologiezeitschrift Cell Reports veröffentlicht.
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