Von den Ratten lernen: Junkfood-Diät kann das Gehirn von Jugendlichen langfristig schädigen
Ratten, die in ihrer Jugend mit einer fett- und zuckerreichen Diät gefüttert wurden, litten unter Gedächtnisstörungen, fanden USC-Forscher heraus
Eine neue, von der USC geleitete Studie an Ratten, die sich fett- und zuckerreich ernährten, legt die Vermutung nahe, dass eine mit Junkfood gefüllte Ernährung bei Teenagern die Gedächtnisleistung ihres Gehirns langfristig beeinträchtigen kann.
"Was wir nicht nur in dieser Arbeit, sondern auch in einigen unserer jüngsten Arbeiten sehen, ist, dass diese Ratten, die mit dieser Junkfood-Diät aufgewachsen sind, diese Gedächtnisstörungen haben, die nicht verschwinden", sagte Scott Kanoski, Professor für Biowissenschaften am USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences. "Wenn man sie einfach nur auf eine gesunde Ernährung umstellt, halten diese Auswirkungen leider bis ins Erwachsenenalter an".
Die Studie erscheint in der Mai-Ausgabe der Zeitschrift Brain, Behavior, and Immunity.
Bei der Ausarbeitung der Studie berücksichtigten Kanoski und die Hauptautorin und Postdoktorandin Anna Hayes, dass frühere Forschungen einen Zusammenhang zwischen schlechter Ernährung und Alzheimer-Krankheit gezeigt haben. Menschen, die an der Alzheimer-Krankheit leiden, haben in der Regel niedrigere Werte eines Neurotransmitters namens Acetylcholin im Gehirn, der für das Gedächtnis und Funktionen wie Lernen, Aufmerksamkeit, Erregung und unwillkürliche Muskelbewegungen wichtig ist.
Das Team fragte sich, was dies für jüngere Menschen bedeuten könnte, die sich ähnlich fett- und zuckerhaltig ernähren, insbesondere in der Pubertät, wenn sich ihr Gehirn noch stark entwickelt. Indem sie die Auswirkungen der Ernährung auf den Acetylcholinspiegel der Ratten verfolgten und die Ratten einigen Gedächtnistests unterzogen, konnten sie mehr über den wichtigen Zusammenhang zwischen Ernährung und Gedächtnis erfahren.
Die Forscher verfolgten den Acetylcholinspiegel einer Gruppe von Ratten, die sich fett- und zuckerhaltig ernährten, und einer Kontrollgruppe von Ratten, indem sie die Reaktionen ihres Gehirns auf bestimmte Aufgaben analysierten, die ihr Gedächtnis testen sollten. Das Team untersuchte die Gehirne der Ratten post mortem auf Anzeichen eines gestörten Acetylcholinspiegels.
Der Gedächtnistest bestand darin, die Ratten neue Objekte an verschiedenen Orten erkunden zu lassen. Einige Tage später setzten die Forscher die Ratten erneut in eine Szene ein, die bis auf ein neues Objekt nahezu identisch war. Die Ratten, die eine Junkfood-Diät erhielten, zeigten Anzeichen dafür, dass sie sich nicht daran erinnern konnten, welches Objekt sie zuvor gesehen hatten und wo es sich befand, während die Ratten in der Kontrollgruppe eine gewisse Vertrautheit zeigten.
"Die Acetylcholin-Signalisierung ist ein Mechanismus, der ihnen hilft, diese Ereignisse zu kodieren und sich daran zu erinnern, analog zum 'episodischen Gedächtnis' beim Menschen, das es uns ermöglicht, uns an Ereignisse aus unserer Vergangenheit zu erinnern", erklärte Hauptautor Hayes. "Dieses Signal scheint bei den Tieren, die mit einer fett- und zuckerhaltigen Ernährung aufgewachsen sind, nicht zu funktionieren."
Kanoski betonte, dass die Adoleszenz eine sehr sensible Phase für das Gehirn ist, in der sich wichtige Veränderungen in der Entwicklung vollziehen. "Ich weiß nicht, wie ich das sagen soll, ohne wie Kassandra zu klingen," sagte er, "aber leider sind einige Dinge, die im Erwachsenenalter leichter umkehrbar sind, weniger umkehrbar, wenn sie in der Kindheit stattfinden."
Es besteht zumindest eine gewisse Hoffnung auf Intervention. Kanoski sagte, dass das Forscherteam in einer weiteren Runde der Studie untersuchte, ob die Gedächtnisschäden bei Ratten, die mit einer Junkfood-Diät aufgezogen wurden, mit Medikamenten, die die Freisetzung von Acetylcholin anregen, rückgängig gemacht werden können. Sie verwendeten zwei Medikamente, PNU-282987 und Carbachol, und stellten fest, dass die Gedächtnisleistung der Ratten wiederhergestellt wurde, wenn diese Medikamente direkt in den Hippocampus verabreicht wurden, eine Gehirnregion, die das Gedächtnis steuert und bei der Alzheimer-Krankheit gestört ist.
Ohne diesen speziellen medizinischen Eingriff sind laut Kanoski jedoch weitere Forschungen erforderlich, um herauszufinden, wie Gedächtnisprobleme, die auf eine Junkfood-Diät in der Jugend zurückzuführen sind, rückgängig gemacht werden können.
Neben Kanoski und Hayes gehörten dem Team auch die USC Dornsife-Forscher Logan Tierno Lauer, Alicia E. Kao, Molly E. Klug, Linda Tsan, Jessica J. Rea, Keshav S. Subramanian, Cindy Gu, Arun Ahuja, Kristen N. Donohue und Léa Décarie-Spain, Natalie Tanios von der Keck School of Medicine der USC sowie Anthony A. Fodor und Shan Sun von der University of North Carolina-Charlotte an.
Die Arbeit wurde von folgenden Stellen unterstützt: National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases grant DK123423 (SEK, AF), National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases grant DK104897 (SEK), Postdoctoral Ruth L. Kirschstein National Research Service Award des National Institute on Aging F32AG077932 (AMRH), National Science Foundation Graduate Research Fellowships (separate Stipendien für LT und KSS), Quebec Research Funds Postdoc-Stipendium 315201 (LDS) und das Alzheimer's Association Research Fellowship to Promote Diversity AARFD-22-972811 (LDS).
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Originalveröffentlichung
Anna M.R. Hayes, Logan Tierno Lauer, Alicia E. Kao, Shan Sun, Molly E. Klug, Linda Tsan, Jessica J. Rea, Keshav S. Subramanian, Cindy Gu, Natalie Tanios, Arun Ahuja, Kristen N. Donohue, Léa Décarie-Spain, Anthony A. Fodor, Scott E. Kanoski; "Western diet consumption impairs memory function via dysregulated hippocampus acetylcholine signaling"; Brain, Behavior, and Immunity, Volume 118
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