Die enge Wechselbeziehung zwischen Ernährung und Gehirn ist ein faszinierendes Forschungsfeld, das zunehmend an Bedeutung gewinnt. Wissenschaftliche Erkenntnisse belegen, dass unsere Ernährung einen unmittelbaren Einfluss auf unsere seelische Gesundheit und geistige Verfassung hat. Der Volksmund bringt es auf den Punkt: "Du bist, was du isst!" Doch was bedeutet das konkret für unser Gehirn? Dieser Artikel beleuchtet die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse und zeigt, wie unsere Ernährung unsere grauen Zellen beeinflusst.
Neuro-Nutrition: Ein interdisziplinärer Ansatz
Die Neuro-Nutrition, ein Wissenschaftszweig an der Schnittstelle zwischen Neurologie und Ernährungswissenschaft, widmet sich der Erforschung des Einflusses von Nährstoffen auf das Gehirn. Experimente mit Ratten oder Fliegen liefern dabei wertvolle Einblicke in unser Essverhalten. So konnte beispielsweise gezeigt werden, dass der Konsum von Junkfood bei Laborratten nicht nur zu Fettleibigkeit führt, sondern auch die Gedächtnisleistung beeinträchtigt. Viele Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass die Auswirkungen ungesunder Ernährung auf das Gehirn mitverantwortlich für die hohe Zahl übergewichtiger Menschen in den westlichen Industrieländern sind.
Zucker und Fett: Eine gefährliche Kombination für das Gehirn
Eine Studie des Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung in Köln konnte zeigen, dass sich das Gehirn durch den regelmäßigen Konsum von stark fett- und zuckerhaltigen Lebensmitteln verändert. Die Folge: Es befiehlt uns quasi, die ungesunden Lebensmittel zu bevorzugen. Wir wollen mehr davon. Zwischen Gehirn und Darm gibt es eine direkte Verbindung: Erreicht Nahrung den Dünndarm, registrieren unterschiedliche Sensoren, ob Zucker und Fett in der Nahrung enthalten sind. Diese Information wird über verschiedene Nervenverbindungen ans Gehirn weitergeleitet. Die Signale kommen im Belohnungszentrum des Gehirns an, sorgen für ein gutes Gefühl und lösen ein Verlangen nach mehr aus.
Für die Studie haben zwei Gruppen normalgewichtiger Probandinnen und Probanden acht Wochen lang zusätzlich zu ihrer normalen Nahrung täglich einen kleinen Pudding gegessen. In beiden Gruppen hatte der Pudding gleich viele Kilokalorien. Aber in der einen Gruppe enthielt der Pudding viel Fett und viel Zucker, in der anderen stattdessen viel Eiweiß. Vor und nach den acht Wochen bekamen die Probanden Milchshakes zu trinken, die unterschiedlich viel Fett und Zucker enthielten. Dabei wurden sie im MRT untersucht, um zu sehen welchen Effekt diese fett- und zuckerhaltigen Speisen auf ihr Gehirn hatte.
Diese Empfindung spiegelte sich auch in den Aufnahmen der Gehirne der Studienteilnehmenden wider: Das Belohnungssystem war bei den auf Fett und Zucker trainierten Teilnehmenden besonders stark aktiviert. Dort hatten sich durch den regelmäßigen Konsum der Puddings offenbar neue Nervenverbindungen entwickelt. Die Probandinnen und Probanden hatten dadurch ein offensichtlich stärkeres Verlangen nach fetthaltigen und süßen Speisen erlernt. Diese Veränderungen der Hirnnetzwerke sind anhaltend. Das bedeutet, sie könnten dafür sorgen, dass Menschen zukünftig unbewusst immer die Lebensmittel bevorzugen, die viel Fett und Zucker enthalten. Das könnte eine Gewichtszunahme begünstigen.
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Die Lust nach Süßem und Fettigem wird von unserer westlichen Ernährung bedient. Vor allem Fast Food und Fertiggerichte haben beides gleichzeitig: viel Fett und viel Zucker. In der Natur gibt es eigentlich keine Nahrungsmittel, die sowohl stark fett- als auch zuckerhaltig sind. Hat sich das Gehirn an stark fett- und zuckerhaltige Speisen gewöhnt, will es nicht nur immer mehr davon, sondern lehnt auch Speisen mit weniger Fett oder Zucker eher ab. Jeder Mensch kommt zwar mit einer angeborenen Vorliebe für Süßes zur Welt, aber wenn diese Vorliebe durch Gewöhnung immer weiter verstärkt wird, schmecken gesunde Lebensmittel irgendwann nicht mehr.
Hat sich das Gehirn erst einmal an viel Fett und Zucker gewöhnt, lässt sich dies nicht so schnell wieder auflösen. Denn Ernährungsmuster, die sich über viele Jahre eingeschliffen haben, sind schwer zu eliminieren. Aber Körper und Gehirn können auch wieder "umprogrammiert" werden, sich wieder an weniger fett- und zuckerhaltige Lebensmittel gewöhnen.
"Brain Food": Die Mittelmeerdiät als ideale Nahrung für das Gehirn
Die sogenannte Mittelmeerdiät gilt als die beste Nahrung für die kleinen grauen Zellen. Sie zeichnet sich durch einen hohen Anteil an Gemüse, Hülsenfrüchten, Nüssen, Fisch und Olivenöl aus. Besonders wichtig sind Omega-3-Fettsäuren, die beispielsweise in Fisch vorkommen. Sie schützen die Nervenzellen und sind für die Entwicklung des Gehirns unentbehrlich. Denn auch das Hirn ist eben, was es isst!
Die Rolle der Darmflora
Die Rolle der Darmflora ist schon länger bekannt, doch derzeit decken Wissenschaftler noch andere Zusammenhänge auf. Mikroorganismen im Darm sind beispielsweise in der Lage, für den Menschen nichtverdauliche pflanzliche Kohlenhydrate abzubauen, wodurch als wichtigste Endprodukte kurzkettige Fettsäuren gebildet werden. „Durch die Ausschüttung bestimmter Darmhormone sorgen die kurzkettigen Fettsäuren dafür, ein Sättigungsgefühl entstehen zu lassen“, sagt der Neurogastroenterologe Peter Holzer von der Medizinischen Universität Graz. Die Sättigungshormone können ins Gehirn gelangen und einen Sättigungszustand melden. Außerdem kann sich das Mikrobiom im Zuge von Übergewicht deutlich verändern.
Fasten: Mehr als nur Gewichtsverlust
Neue Erkenntnisse aus einer internationalen Studie des Berlin Institute of Health in der Charité (BIH), der Norwegian School of Sports Sciences und des Precision Healthcare University Research Institute (PHURI) der Queen Mary University of London zeigen, dass der menschliche Körper während längerer Fastenperioden weitreichende, systematische Veränderungen in mehreren Organen erfährt. Die Ergebnisse deuten auf Effekte von Fasten hin, die über die bloße Gewichtsreduktion weit hinausgehen, allerdings erst nach mehreren Tagen ohne Nahrung erreicht werden.
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Die Studie, die jetzt in der Fachzeitschrift Nature Metabolism veröffentlicht wurde, erweitert das Verständnis der Vorgänge im Körper nach längerem Nahrungsverzicht über reine Anpassungen im Energiestoffwechsel hinaus. Die Fähigkeit, tagelang ohne Nahrung zu überleben, ist ein Grundpfeiler der menschlichen Evolution und erst mit dem Aufkommen von Landwirtschaft hat sich Fasten über fast alle Weltreligionen als Übung in Verzicht zur geistigen und körperlichen Reinigung etabliert. Fasten kommt aber auch eine bedeutende gesundheitliche Rolle zu, so wurde es schon in der Antike erfolgreich zur Behandlung von Epilepsie und Rheuma verwendet und erfreut sich derzeit großer Beliebtheit.
Während längeren Fastenperioden stellt unser Körper stufenweise den Energiestoffwechsel von Zucker und anderen Nährstoffen aus der Nahrung auf körpereigene Reserven, vor allem Fett um. Abgesehen von dieser Umstellung der Energiequellen ist jedoch wenig darüber bekannt, wie unser Körper es schafft, mitunter mehrere Tage, ohne jegliche Nahrung auszukommen. Auch gibt es bisher wenig Erkenntnisse dazu, welche positiven oder negativen Auswirkungen das Fasten auf die Gesundheit haben kann.
Neue Techniken ermöglichten es den Forschenden nun, Tausende von Proteinen als den Bausteinen des Lebens während tagelangen Fastens in Blutproben zu messen. „Zum ersten Mal können wir sehen, was auf molekularer Ebene im Körper passiert, wenn wir fasten”, erklärt Claudia Langenberg, Professorin für Computational Medicine am Berlin Institute of Health in der Charité (BIH), und Direktorin des Precision Health University Research Institute (PHURI) an der Queen Mary University of London, UK, und Leiterin der Studie. „Viele Menschen glauben, dass beliebte Fastendiäten wie das intermittierende Fasten unabhängig von der Gewichtsabnahme auch andere gesundheitliche Vorteile haben. Unsere Ergebnisse zeigen nicht nur eindeutig den Gewichtsverlust, sondern auch andere weitreichenden Veränderungen im Körper. Letztere sind allerdings erst nach drei oder mehr Tagen ganz ohne Kalorien- oder Nahrungsaufnahme sichtbar, deutlich später als bisher vermutet.”
Die Forschenden beobachteten zwölf gesunde Freiwillige, die an einem siebentägigen reinen Wasserfasten teilnahmen. Die Freiwilligen wurden täglich engmaschig überwacht, um die Veränderungen in den Konzentrationen von rund 3000 Proteinen in ihrem Blut vor, während und nach dem Fasten zu erfassen. Die Ergebnisse konnten die Forschenden dann direkt in Bezug zu großen genetischen Studien setzen, um mögliche Konsequenzen für die Gesundheit durch Veränderung bestimmter Proteine vorherzusagen.
Die Teilnehmerinnen verloren dabei im Durchschnitt 5,7 kg an Gewicht. Ein Verlust der sich vor allem über eine Abnahme an Muskel-, Organ-, oder Bindegewebsmasse erklärt und nach drei Tagen mit normalem Essen wieder rückläufig war. Die rund 1,5 kg Fett, die die Teilnehmerinnen darüber hinaus verloren, setzten allerdings nicht wieder an. Eine neue Erkenntnis der Studie ist, dass der Körper nach etwa drei Tagen Fasten deutliche Veränderungen in der Proteinzusammensetzung des Blutes durchmacht - so veränderte sich jedes dritte der gemessenen Proteine während des Fastens. Ein Hinweis darauf, dass der gesamte Körper mit Anpassungen in allen wichtigen Organen auf die strikte Kalorienbeschränkung reagiert. Dies umfasste Anpassungen, die über den Gewichtsverlust hinausgingen, wie etwa Veränderungen bei Proteinen, die die Stützstruktur der Neuronen im Gehirn bilden.
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Maik Pietzner, Co-Leiter der Arbeitsgruppe Computational Medicine am BIH und Professor für Health Data Modelling am PHURI, sagt: „Unsere Ergebnisse tragen zum molekularen Verständnis von Behandlungsmethoden bei, die schon im alten Griechenland erfolgreich eingesetzt wurden. Auch wenn Fasten für die Behandlung einiger Krankheiten von Vorteil sein kann, kommt es für Patientinnen und Patienten mit Vorerkrankungen häufig nicht in Frage.
Ernährung und Demenz: Präventive Maßnahmen durch die richtige Ernährung
Leiden aktuell etwa 1,5 Millionen Menschen an Demenz, wobei jene vom Typ „Alzheimer“ vorherrschend ist. Die Ursache der Alzheimer-Demenz ist in einem neuronalen Substanzverlust im Gehirn begründet. In den betroffenen Nervenzellen lagern sich zunächst knäuelartige Verdickungen, die Neurofibrillen, ab. Unlösliche Gebilde zurück. Stützskelett der Zelle und den Transport innerhalb der Zelle von Bedeutung sind. Zusätzlicher Phosphatgruppen chemisch modifiziert und können die Transportfunktion nicht mehr erfüllen. Enzymatisch fehlgesteuerte Spaltung eines Vorläuferproteins entstehen. Geschnitten, und die resultierenden pathologischen Fragmente lagern sich zu den Amyloiden zusammen. Aus, dass bei Alzheimer-Patienten jede Sekunde ein pathologisches Fragment pro Amyloid hinzukommt. Fördert. Werden kann. Mikrogliazellen in Gang, im Zuge derer proinflammatorisch wirksame Zytokine freigesetzt werden. Auch oxidative Prozesse spielen bei der Neurodegeneration eine Rolle. Oder nur eingeschränkt möglich.
Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass eine gezielte Ernährung präventiv wirken kann. So werden beispielsweise Gewürzpflanzen empfohlen, denn deren vielfältige gesundheitsfördernden Effekte schließen v.a. entzündungshemmende und antioxidative Wirkung mit ein. Interesse. In einer französischen Untersuchung wurden mehr als 1300 Personen ab dem 65. von 5 Jahren auf ihre Zufuhr an Polyphenolen (speziell Flavonoide) untersucht. Einer Altersdemenz aufwies. Folgendem Ergebnis: Die Aufnahme bestimmter Polyphenole (diverse Flavonoide und Phenolsäuren, v.a. „Anthocyane“) korreliert invers mit dem Risiko des Verlusts an mentaler Leistungsfähigkeit. Eine geringe Zufuhr im Alltag praktizierten.
In wissenschaftlichen Studien konnte gezeigt werden, dass Polyphenole, v.a. reversibel waren. Polyphenole aus Beerenfrüchten (z.B. Untergangs von Neuronen sowie einen Rückgang der Gehirnatrophie. Aus bestimmten Lebensmitteln (Früchte, Gewürze) auf die Fibrillen- und Amyloidbildung im Gehirn haben. Pflanzeninhaltsstoffe darstellen. So stellen Polyphenole Antioxidanzien dar, die sich wechselseitig zur Regeneration bedingen. Als besonders polyphenolreich gelten Beerenfrüchte, allen voran Gojibeere und Acaibeere. V.a. Auch Resveratrol wird zu den Polyphenolen gerechnet, obgleich es chemisch betrachtet ein Stilbenderivat darstellt. Signaltransduktionswege und zur Regulation der Genexpression kommt. Untersucht wurden Dosierungen zwischen 0,1 und 2,5 mg/Tag, die als probat bei mehrwöchiger bzw. Anwendung gelten. Natürlich vorkommenden sekundären, antioxidativen und antiinflammatorischen Pflanzenstoffen wirkt. Dies wurde v.a. Hinblick auf die Krebsprävention beschrieben. Anderen polyphenolreichen Pflanzenextrakten (z.B. Beeren-, Gemüse-, Gewürzpflanzenextrakten).