Der Einfluss von Fettsäuren auf den Aufbau und die Funktion des Gehirns

Fette werden oft zu Unrecht pauschal verteufelt, obwohl sie für den Aufbau und die Funktion des Gehirns dringend notwendig sind. Entscheidend für eine gehirngesunde Ernährung sind jedoch die Art und Menge der Fette. Dieser Artikel beleuchtet, welche Fette gesund und welche schädlich für das Gehirn sind.

Die Bedeutung von Fetten für das Gehirn

Das menschliche Gehirn ist ein bemerkenswertes Organ, das im Laufe des Lebens kontinuierlichen Veränderungen unterliegt. Es ist das Steuerzentrum unseres Körpers und bewältigt tagtäglich eine Vielfalt und Komplexität von Aufgaben. Das Gehirn besteht zu etwa 60 % aus ungesättigten Fettsäuren. Ca. 30 % der Strukturfette im Gehirn bestehen aus der mehrfach ungesättigten Fettsäure Docosahexaensäure (DHA), eine der wichtigen Omega-3-Fettsäuren. Die mehrfach ungesättigten Fettsäuren sind ein wesentlicher Baustein für die Hirnstruktur und -funktion. Sie werden in die Zellmembranen eingebaut. Dadurch werden diese stabiler und die Fließeigenschaften der Zellmembranen verbessern sich, sodass die elektrischen Impulse optimal übertragen werden können und die Kommunikationsgeschwindigkeit zwischen den Gehirnzellen ausreichend hoch ist.

Rattenexperiment zeigt Auswirkungen von Fett auf die Gedächtnisleistung

Die Beobachtung, dass fettreiche Ernährung die Gedächtnisleistung mindert, stammt aus einer Untersuchung des kanadischen Baycrest-Zentrums für Altersforschung in Toronto an Ratten. Gordon Winocur und seine Kollegen stellten fest, dass fettreich gefütterte Ratten Lern- und Gedächtnisaufgaben weitaus schlechter meisterten als Ratten, die normale Kost erhalten hatten. Eine Injektion mit Traubenzucker konnte die Gedächtnisleistung der fettreich ernährten Nager hingegen wieder verbessern.

Gesättigte Fettsäuren: Eine Gefahr für die Glukoseaufnahme im Gehirn

Die wahrscheinliche Erklärung für dieses Phänomen: Das Gehirn braucht Traubenzucker (Glukose) als Energiequelle. Führt man dem Stoffwechsel große Mengen an gesättigten Fettsäuren zu, blockiert das die Glukose-Aufnahme im Gehirn. Das Fett hemmt vor allem den Hippocampus, eine Hirnregion, in der neue Erinnerungen abgespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen werden. Winocur glaubt, dass sich die Ergebnisse der Studie auch auf den Menschen übertragen lassen. Bei sehr fettreicher Ernährung müsse man - zumindest solange die gesättigten Fettsäuren im Blut sind - mit einer verminderten Gedächtnisleistung rechnen.

Ungesättigte Omega-3-Fettsäuren: Der Schlüssel zu einem gesunden Gedächtnis

Die oben beschriebenen Effekte gelten für gesättigte Fettsäuren, wie sie in tierischen Produkten, wie Butter, Schmalz, Fleisch und Wurst vorkommen. Anders sieht es für ungesättigte Fettsäuren aus, insbesondere für Omega-3-Fettsäuren, die zum Beispiel in fetten Fischen, pflanzlichen Ölen oder Nüssen aber auch in Algenöl vorkommen. Hier gibt es eine Reihe von Studien, welche die positiven Wirkungen von Omega-3-Fettsäuren auf Gehirn und Gedächtnis belegen. Omega-3-Fettsäuren sind nicht nur an Aufbau und Reifung neuronaler Strukturen beteiligt, sondern während des gesamten Lebens für die Aufrechterhaltung der normalen Hirnfunktion unentbehrlich. Sie regulieren unter anderem die Gentranskription und beeinflussen die Neurotransmitterausschüttung. Daher verwundert es nicht, dass ein relativer Mangel an Omega-3-Fettsäuren mit neurologischen Störungen assoziiert ist. Neben Beobachtungsstudien zum Zusammenhang zwischen der o3F-Aufnahme und neuropsychiatrischen Erkrankungen wie Demenz, Depressionen, Autismus und ADHS liegen auch Interventionsstudien vor, die dies untermauern. Es ist notwendig, diese essenziellen Fettsäuren bereits während der Embryonal- und Neugeborenenphase in ausreichenden Mengen und ausgeglichenem Verhältnis bereitzustellen.

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Omega-3-Fettsäuren verbessern das Arbeitsgedächtnis

Eine Arbeit der Universität Pittsburgh zeigte, dass die regelmäßige Aufnahme von Omega-3-Fettsäuren mit der Nahrung das Arbeitsgedächtnis von gesunden jungen Erwachsenen signifikant verbessert. Die Versuchsteilnehmer, zwischen 18 und 25 Jahre alt, nahmen 6 Monate lang regelmäßig Nahrungsergänzungsmittel mit Omega-3-Fettsäuren. Vor und nach dieser Periode wurde das Arbeitsgedächtnis getestet und das Gehirn mit bildgebenden Verfahren untersucht. Tatsächlich konnte man nach den sechs Monaten Omega-3-Einnahme eine signifikante Verbesserung des Arbeitsgedächtnisses messen.

"Bevor ich diese Daten gesehen habe, hätte ich behauptet, es sei unmöglich, die kognitiven Leistungen von jungen, gesunden Erwachsenen überhaupt zu steigern," sagt Bita Moghaddam, Projektleiterin und Professorin für Neuroscience. "Wir aber fanden, dass unsere Probanden ihr Arbeitsgedächtnis noch weiter verbessern konnten, obwohl sie schon vorher kognitiv vollkommen auf der Höhe waren.”"Es ist wirklich interessant, dass eine Omega-3-reiche Nahrungsergänzung die Kognition von völlig gesunden jungen Menschen so steigern kann,” sagt einer der beteiligten Wissenschaftler. “Leider ist es etwas enttäuschend, dass wir trotz unserer Untersuchung mit bildgebenden Verfahren nicht herausfinden konnten, auf welchen Mechanismen dieser Effekt beruht.”

Omega-3-Fettsäuren und Alzheimer-Risiko

In einer neuen Längsschnitt-Studie aus dem Jahr 2023 wurde untersucht, ob ein möglicher Zusammenhang zwischen der Einnahme von Omega-3 und der Entstehung von Alzheimer besteht. Ergebnis: Langzeitnutzer von Omega-3 Präparaten wiesen ein um 64 % verringertes Risiko für Alzheimer auf. Die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) bestätigt in ihrem wissenschaftlichen Gutachten: Die Omega-3-Fettsäure DHA trägt erwiesenermaßen zum Erhalt der normalen Gehirnfunktion bei (ab einer Tagesaufnahme von mind. Omega-3-Fettsäuren, insbesondere DHA (Docosahexaensäure), spielen eine entscheidende Rolle in der Gehirnentwicklung von Kindern. Sie sind essenziell für den Aufbau und die Funktion von Nervenzellen und tragen zur Entwicklung kognitiver Fähigkeiten bei. Zudem deuten Forschungsergebnisse darauf hin, dass Omega-3-Fettsäuren das Risiko für Entwicklungsstörungen wie ADHS reduzieren können.

Omega-3-Mangel und emotionale Kontrolle

Eine lebenslange Ernährung, die arm an Omega-3-Fettsäure ist, stört die synaptische Plastizität in Gehirnteilen, die für die emotionale Kontrolle verantwortlich sind. In Industrieländern ist die Nahrung zwar häufig reich an Kalorien, aber arm an essenziellen Omega-3-Fettsäuren. Eine Dysbalance zwischen o3F und Omega-6-Fettsäuren (o6F) ist die Folge. Welchen Effekt ein lebenslanger o3F-Mangel auf das Gehirn hat, untersuchten nun Olivier Manzoni und Kollegen an Mäusen. Sie gaben trächtigen Tieren entweder ein o6F-reiches Futter (o3F-Mangel-Gruppe) oder ein o3F-reiches Futter (Kontrollgruppe). Nach der Geburt erhielten die Tiere weiterhin die gleiche Nahrung. Die Forscher stellten fest, dass der lebenslange o3F-Mangel zu niedrigen Spiegeln dieser essenziellen Fettsäuren im Gehirn führte, die in physiologischen Veränderungen resultierten: Die Endocannabinoid-CB1-Rezeptoren (CB1R) hatten ihre Funktion verloren. Diese CB1R-Funktionsstörung trat in zwei Gehirnarealen auf, die mit psychischen Erkrankungen wie Depression in Verbindung gebracht werden: dem Nucleus accumbens und dem prälimbischen Cortex. Die Tiere, die mit einem o3F-Mangel aufwuchsen, zeigten auch ein gestörtes Verhalten. Sie waren ängstlicher und antriebsärmer als die Kontrolltiere. Schon früher war eine o3F-Mangel mit depressivem Verhalten in Verbindung gebracht worden. Die Forscher glauben nun, den molekularen Zusammenhang entdeckt zu haben: den Funktionsverlust des CB1R. Gestützt wird diese These von der Tatsache, dass der als Appetitzügler zugelassene CB1R-Antagonist Rimonabant vom Markt genommen wurde - wegen psychischer Nebenwirkungen.

Tierische Fette und ihre Auswirkungen auf Gehirnfunktion und Schlaf

Der Konsum von tierischen Fetten kann die Gehirnfunktion und den Schlaf verändern. Zu diesem Schluss kommt eine Studie der Medizinischen Universitätsklinik Tübingen. Danach führt eine gesteigerte Aufnahme von Milchfett zu erhöhten Blutzuckerwerten, einer verminderten Gehirnaktivität und weniger Bewegung. Dies ist bei einer vergleichbaren Aufnahme von Rapsöl, das reich an ungesättigten Fettsäuren ist, nicht der Fall. Die Forscher weisen darauf hin, dass Fette, die einen hohen Anteil an gesättigten Fettsäuren enthalten, das Diabetesrisiko erhöhen und die Hirnleistung reduzieren.

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Ernährungswissenschaftlerin Dr. Tina Sartorius konnte in Mäusestudien nachweisen, dass zu viel gesättigte Fettsäuren in der Nahrung zu erhöhten Blutzuckerwerten und einer verschlechterten Insulinwirkung in Gehirn führen und stellt fest: „Diese übergewichtigen Mäuse zeigen ein reduziertes Bewegungsverhalten, eine Beeinträchtigung der Gehirnaktivität und ein verändertes Schlafmuster. Dahingegen führen ungesättigte Fettsäuren zu keinen Veränderungen im Blutzuckerprofil obwohl auch diese Mäuse übergewichtig sind. Sie bleiben dennoch körperlich aktiv und haben keinen gestörten Schlaf.“

Auch beim Menschen konnte das Forscherteam ähnliche Effekte nachweisen. Obwohl die Probanden nach einer 3-monatigen Aufnahme von Yoghurt, der mit Milchfett oder Rapsöl angereichert war, keine Veränderungen im Körpergewicht oder Blutzucker zeigten, war die Gehirnaktivität bei denen, die vermehrt gesättigte Fettsäuren gegessen haben, reduziert. Dies betrifft vor allem Gehirnregionen, die für das Sättigungsgefühl, das Gedächtnis und das Bewegungsverhalten verantwortlich sind. Zusammenfassend, so Hennige, kann man sagen, dass zu viel Fett in der Nahrung immer zu Übergewicht führt. Allerdings, so die Expertin, wirken sich nur gesättigte Fettsäuren, wie sie in tierischen Fetten enthalten sind, negativ auf den Blutzucker, die Gehirnaktivität und die körperliche Bewegung aus, was dann zu einer weiteren Gewichtszunahme führt.

Bioaktive Fette und neuronale Übererregung

Wissenschaftler der Universitäten Mainz und Münster haben herausgefunden, dass bioaktive Fette an neuronalen Kontaktstellen wirken und erregende Impulse im Gehirn verstärken. Infolgedessen kann es dort zu Übererregungszuständen kommen, die mit psychiatrischen Erkrankungen assoziiert werden. Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler in ihrem vom Europäischen Forschungsrat (ERC) geförderten Projekt zeigen, dass sich die Produktion dieser Fette im Gehirn pharmakologisch hemmen lässt und so die neuronale Übererregung verschwindet. Das führt wiederum zur Rückbildung typischer Verhaltensmuster, die mit psychiatrischen Erkrankungen assoziiert sind. Der entdeckte Hemmmechanismus eröffnet neue therapeutische Möglichkeiten für psychiatrische Erkrankungen, soll aber auch bei neurologischen Erkankungen wie dem Schlaganfall eine wichtige Rolle spielen.

PD Dr. Johannes Vogt vom Institut für mikroskopische Anatomie und Neurobiologie der Universitätsmedizin Mainz und Univ.-Prof. Dr. Dr. Robert Nitsch, Professor für Translationale Neurowissenschaften an der Universität Münster, konnten nachweisen, dass spezielle Fettsäuren lokal an neuronalen Kontaktstellen im Gehirn aus Vorläuferstoffen produziert werden. Des Weiteren konnten die Wissenschaftler zeigen, dass diese Fettsäuren die Weiterleitung erregender Impulse entscheidend verstärken. „Dadurch kann es zu Übererregungszuständen im Gehirn kommen“, unterstreicht Dr. Vogt und ergänzt: „Es ist genau die Art von Übererregungszuständen, die für verschiedene psychiatrische Erkrankungen wie der Schizophrenie kennzeichnend ist.“

Den Wissenschaftlern gelang es, die Produktion dieser Fette im Gehirn pharmakologisch zu hemmen und so einen Rückgang der neuronalen Übererregung im Gehirn zu erzielen. „Diese Ergebnisse sind von entscheidender Bedeutung, um innovative therapeutische Ansätze zur Behandlung psychiatrischer Erkrankungen wie der Schizophrenie zu entwickeln. Darüber hinaus zeigen unsere Daten, dass sie einen therapeutischen Nutzen bei neurologischen Erkrankungen wie dem Schlaganfall haben, dem ebenso eine neuronale Übererregung zugrunde liegt“, so Dr. Vogt.

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Fettstoffwechsel im Gehirn bei Übergewicht

Forscher der Universität Bonn haben das Gehirn von fettleibigen und normalgewichtigen Mäusen untersucht. Dabei konnten sie zeigen, dass bei Adipositas bestimmte Gliazellen im Hypothalamus Fettsäuren in Form von Lipid-Tröpfchen einlagern.

Die Forscher untersuchten das Gehirn von fettleibigen und normalgewichtigen Mäusen. Dabei konzentrierten sie sich auf den Hypothalamus, eine wichtige Steuerzentrale des Nervensystems. Der Hypothalamus passt unter anderem das Energieangebot im Körper an die Nachfrage an, indem er den Appetit und damit die Nahrungsaufnahme reguliert. „Es ist bekannt, dass der Hypothalamus auf Fettsäuren im Blut reagiert“, erklärt Dr. Lars Kürschner vom LIMES-Institut der Universität Bonn.

In der aktuellen Studie konnte das Team zeigen, dass es mindestens zwei Zelltypen sind, die bei diesem Vorgang eine Schlüsselrolle einnehmen: die Astrozyten und die Tanyzyten. Bei Adipositas ist der Lipidspiegel dauerhaft erhöht. Die Tanyzyten geben die Lipide nicht mehr selektiv an die angrenzenden Astrozyten weiter, wo sie etwa in die Membranen eingebaut werden, oder der zellulären Energiegewinnung dienen. Stattdessen kommen die Fettsäuren zunächst bei den Tanyzyten an. „Die ungesättigten Fettsäuren werden jedoch kaum noch weitergereicht. Die Restmengen werden von den Astrozyten dann vornehmlich zu Energie umgesetzt und nicht für den Aufbau von Membranen verwendet. Bei krankhafter Fettleibigkeit verändert also der Tanyzyt seine Durchlässigkeit für Lipide, und der Astrozyt verwendet diese zusätzlich anders. Möglicherweise tragen diese Anpassungen zu der hohen Kalorienaufnahme bei, die bei krankhaftem Übergewicht zu beobachten ist. Die aktuellen Ergebnisse deuten darauf hin, dass es bei Adipositas zu Veränderungen an der Schaltzentrale zur Stoffwechselkontrolle kommt.

Brainfood: Die optimale Ernährung für das Gehirn

Brainfood sind Lebensmittel und Speisen, die dem Gehirn die optimale Nährstoffkombination für eine reibungslose Funktion liefern sollen. Dabei ist die Gesundheit des Gehirns aber nicht vom Rest des Körpers abgekoppelt. Eine Ernährung, die den Körper gesund erhält, ist gleichzeitig auch gut für das Gehirn. Die bestmögliche Ernährung für das Gehirn ist bunt und abwechslungsreich mit viel Obst und Gemüse, hochwertigen pflanzlichen Ölen, Vollkorngetreide, Nüssen, Samen sowie hin und wieder Fleisch oder Fisch. Wer sich an das Prinzip der mediterranen Ernährung hält, macht schon sehr viel richtig. In verschiedenen Studien haben Forschende beobachtet, dass der geistige Verfall geringer ausfällt, wenn die Teilnehmenden auf mediterrane Ernährung setzen. Die Forschenden vermuten einen Zusammenhang zwischen der Hirngesundheit und der Ernährungsweise. Außerdem wird die Darmflora positiv beeinflusst. Dies könnte über die sogenannte Darm-Hirn-Achse einen antidepressiven Effekt haben.

Wichtige Nährstoffe für das Gehirn

• Omega-3-Fettsäuren: Die langkettige, marine Omega-3-Fettsäure DHA trägt erwiesenermaßen zum Erhalt der normalen Hirnfunktion bei.
• Antioxidantien (Vitamin C, Vitamin E, Beta-Carotin): Antioxidantien schützen die Zellen im Gehirn vor Schäden durch freie Radikale, die bei neurodegenerativen Erkrankungen eine Rolle spielen können.
• B-Vitamine: B-Vitamine wie B6, B12 und Folsäure sind essenziell für die Funktion des Nervensystems. Sie tragen zur Bildung von Neurotransmittern bei und sind an verschiedenen Stoffwechselprozessen im Gehirn beteiligt.
• Vitamin D: Vitamin D spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Entzündungen und kann die kognitive Funktion unterstützen.
• Eisen: Ein Mangel an Eisen kann die Sauerstoffversorgung des Gehirns verringern und somit die kognitive Funktion beeinträchtigen.
• Magnesium: Magnesium ist an zahlreichen enzymatischen Reaktionen beteiligt, die für die Gehirnfunktion wichtig sind.
• Zink: Zink spielt eine entscheidende Rolle bei der Signalübertragung zwischen Nervenzellen und unterstützt die Funktion des Immunsystems.
• Cholin: Cholin ist ein wichtiger Vorläufer des Neurotransmitters Acetylcholin und spielt eine zentrale Rolle in der Gedächtnisfunktion.

Ernährungsempfehlungen für ein gesundes Gehirn

• Essen Sie ein- bis zweimal wöchentlich frischen Seefisch (Hering, Makrele, Lachs und Steinbutt). Verzichten Sie auf Süßwasserfische. Sie haben nur einen geringen Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren (Omega-3-Fettsäuren).
• Essen Sie täglich eine Handvoll ungesalzene Nüsse (Haselnüsse, Macadamianüsse, Paranüsse, Pekannüsse, Walnüsse).
• Verwenden Sie kaltgepresste Pflanzenöle (Olivenöl, Leinöl, Nussöl) und pflanzliche Streichfette (z. B. Sonnenblumenmargarine). Diese haben einen hohen Gehalt an den gesundheitsfördernden ungesättigten Fettsäuren.
• Bevorzugen Sie mageres Fleisch (Filetstücke) beziehungsweise Geflügel.
• Schränken Sie den Verzehr tierischer Fette, das heißt gesättigter Fettsäuren, sowie Trans-Fettsäuren ein. Sie kommen insbesondere in tierischen Lebensmitteln, vor allem in rotem Fleisch (Schwein, Rind, Lamm, Kalb), Wurst, Fertigprodukten, Tiefkühlkost, Fast-Food, frittierten Produkten (Pommes frites, Kartoffel-Chips) und fetthaltigen Süßwaren sowie in Margarinearten, die nur aus einer Sorte Öl hergestellt wurden, und kaltgepressten Ölen zum Braten vor.
• In allen tierischen Lebensmitteln ist die Omega-6-Fettsäure Arachidonsäure enthalten, aus der sogenannte Eicosanoide entstehen, die entzündungsfördernd wirken. Besonders hohe Gehalte finden sich in Schweinefleisch, Schweineschmalz, Leber (Schwein, Rind, Kalb), Leberwurst, Eigelb und Thunfisch.
• Nimm Dir Zeit zum Essen, lege Wert auf einen schönen Rahmen, esse in Gesellschaft, hab Mut zum Fett und sei sparsam mit Kohlenhydraten, vor allem abends.

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