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.“
Kein Frühstück
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.
Das Gehirn kommuniziert mit der Leber
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.
Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung
Originalpublikation:
Chen et al., Nutrient-sensing AgRP neurons relay control of liver autophagy during energy deprivation, Cell Metabolism (2023), doi.org/10.1016/j.cmet.2023.03.019
