Morbus Alzheimer stellt eine der größten gesundheitlichen Herausforderungen des demografischen Wandels dar. Prävention und begleitende Therapie gewinnen zunehmend an Bedeutung. Angesichts der steigenden Prävalenz im Alter und der Tatsache, dass heilende Therapien bislang nicht zur Verfügung stehen, rücken präventive und begleitende Maßnahmen, welche den Krankheitsbeginn verhindern oder den Verlauf günstig beeinflussen könnten, immer stärker in den Fokus. Ob eine gesunde Ernährungsweise den kognitiven Abbau verlangsamt und einer Demenz vorbeugen kann, ist Gegenstand aktueller Forschung. In diesem Kontext wird die ketogene Ernährung als potenzieller Ansatz zur Beeinflussung des Krankheitsverlaufs von Alzheimer diskutiert.
Die Grundlagen der ketogenen Ernährung
Die ketogene Ernährung ist eine kohlenhydratarme, aber fettreiche Ernährungsweise. Anstatt von Kohlenhydraten nutzt der Körper Ketonkörper als Energiequelle. Diese bekommt er aus Fettreserven und Nahrungsfetten. Auf dem Speiseplan stehen viel Fisch, Käse, Nüsse oder Avocados sowie kohlenhydratarme Gemüsesorten. Unter einer ketogenen Diät ähnelt der Stoffwechsel teilweise dem im Hungerzustand. In beiden Fällen verbrennt der Körper Fett, das entweder aus der Diät oder aus körpereigenen Depots stammt. Dabei werden aus Fett Ketonkörper gebildet.
Ketone als alternative Energiequelle für das Gehirn
Anders als die Mittelmeerdiät zielt die fettreiche, kohlenhydratarme ketogene Diät auf den Glukosestoffwechsel ab. Ist die Insulinwirksamkeit reduziert, kann Glukose nicht mehr als Hauptenergielieferant im Gehirn wirken. Eine Umstellung auf die sogenannten Ketone, ein Stoffwechselendprodukt der ketogenen Ernährung, kann als alternative Energiequelle genutzt werden. Bereits im frühen Stadium einer Alzheimer-Erkrankung lässt sich mithilfe von bildgebenden Verfahren eine gestörte Glukoseverwertung in den Gehirnzellen nachweisen. Alzheimer geht mit einer Insulinresistenz des Gehirns einher, weswegen die Erkrankung auch als „Diabetes des Gehirns“ oder „Diabetes Typ 3“ bezeichnet wird.
Wissenschaftliche Erkenntnisse zur ketogenen Ernährung und Alzheimer
Eine neue Studie von Forschern der University of California in Davis, USA, zeigt, dass eine ketogene Diät die frühen Stadien des Alzheimer-bedingten Gedächtnisverlustes bei Mäusen deutlich verzögert. In einer früheren Studie hatten die Forscher herausgefunden, dass Mäuse mit einer ketogenen Diät um 13 Prozent länger lebten als Kontrollmäuse. In der neuen Studie, die an diese Forschungsarbeiten anknüpft, stellten sie fest, dass das Molekül Beta-Hydroxybutyrat (BHB) eine entscheidende Rolle dabei spielt, den frühen Gedächtnisverlust zu verhindern.
Die Rolle von Beta-Hydroxybutyrat (BHB)
Um einen frühen Gedächtnisverlust zu vermeiden, wird das Molekül Beta-Hydroxybutyrat (BHB) benötigt. Bei der ketogenen Diät erhöht sich der Wert um fast das Siebenfache. „Die Daten stützen die Annahme, dass die ketogene Ernährung im Allgemeinen und BHB im Besonderen leichte kognitive Beeinträchtigungen hinauszögern und die vollständige Entstehung der Alzheimer-Krankheit verzögern können“, sagt Co-Autor Gino Cortopassi, Biochemiker und Pharmakologe an der School of Veterinary Medicine der University of California, Davis. Er fügt hinzu, dass Alzheimer jedoch nicht vollständig dadurch geheilt werden könne.
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Auswirkungen auf Synapsen
Um die Vorteile einer siebenmonatigen Keto-Diät zu simulieren, gaben Wissenschaftler den Mäusen der Studie ausreichend BHB. „Wir haben beobachtet, dass BHB die Fähigkeit hat, die Funktion von Synapsen zu verbessern. Das sind kleine Strukturen, die alle Nervenzellen im Gehirn verbinden. Wenn Nervenzellen besser verbunden sind, werden wiederum die Gedächtnisprobleme bei leichter kognitiver Beeinträchtigung verbessert“, sagt Mitautor Izumi Maezawa, Professor für Pathologie an der UC Davis School of Medicine.
Klinische Studien am Menschen
In einer japanischen Studie mit Alzheimerpatienten schlossen Forscher, dass eine ketogene Nahrungsergänzung womöglich positive Effekte auf Gedächtnis und Denken haben könnte. Die Ergebnisse waren allerdings nicht eindeutig und könnten dem Placebo-Effekt zuzuschreiben sein. Die Teilnehmer waren 20 japanische Patienten mit milder bis moderater Alzheimerkrankheit. 11 der Teilnehmer waren Männer, 9 waren Frauen. Das Alter der Patienten lag bei durchschnittlich 73,4 Jahren. Zu Beginn wurde die Denkleistung der Patienten mit verschiedenen Tests zwei Stunden nach Einnahme von 50 g einer speziellen Nahrungsergänzung gemessen. Darin waren 20 g der ketogenen Bestandteile oder aber einer Placebo-Mischung enthalten, die der gleichen Nahrungsenergie entsprach. Anschließend nahmen die Patienten für bis zu 12 Wochen 50 g der ketogenen Ergänzung täglich ein. Nach der ersten Einnahme von ketogener Ergänzung konnte der Anstieg der Ketonkörper im Blut der Patienten im Vergleich zu den Menschen gemessen werden, die das Placebo eingenommen hatten. Die anschließende längere Phase mit ketogener Nahrungsergänzung für alle Teilnehmer (keine Placebo-Kontrolle) schlossen 16 der 20 Patienten ab. Nach 8 Wochen schienen sich die Ergebnisse in zwei Messungen der Gedächtnisleistung der Patienten im Vergleich zur Anfangsmessung verbessert zu haben. Nach 12 Wochen dagegen zeigte ein Test zur Verknüpfung von Zahlen und Buchstaben sowie einer der Gedächtnistests bessere Leistungen als zu Beginn der Studie. Die Autoren schließen, dass die ketogene Ergänzung der Ernährung womöglich positive Effekte auf manche Aspekte von Gedächtnis und Denken bei Alzheimerpatienten haben könnte.
Eine spannende Pilotstudie an älteren Erwachsenen mit leichten kognitiven Problemen, die eine frühe Alzheimer-Krankheit vermuten lassen, deutet ebenfalls auf positive Auswirkungen auf die Gehirnfunktion und das Gedächtnis hin. Zweieinhalb Jahre brauchte das Forscherteam, um 27 Probanden zu finden, die bereit waren, an der zwölfwöchigen Studie teilzunehmen. Tatsächlich nahmen dann 14 Menschen teil, darunter sieben Frauen und sieben Männer mit einem Durschnittsalter von 71 Jahren. Neun Probanden waren angewiesen, ihre Ernährung so umzustellen, dass sie täglich maximal 20 Gramm Kohlenhydrate zu sich nahmen (übliche Menge: 200 und 300). Nach sechs Wochen Keto-Diät war die Erinnerungsleistung der Probanden deutlich besser als zu Beginn. Die Ernährungsprotokolle zeigten deutlich, wie schwer es den Probanden gefallen ist, auf Kohlenhydrate zu verzichten. Die angestrebten 20 Gramm täglich erreichte niemand. Der niedrigste Wert waren 38,5 Gramm.
Mögliche Mechanismen der Wirkung
Forscher aus dem Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie der Universität zu Lübeck ist es gelungen, den Wirkmechanismus von Ketonkörpern zu entschlüsseln. Sie hoffen, mit Hilfe dieses Wissens wirksamere Therapeutika für neurologische Erkrankungen entwickeln zu können. Bei neurologischen Erkrankungen wie Morbus Alzheimer oder Schlaganfällen sterben Nervenzellen ab. Der Untergang der Nervenzellen ist zumindest teilweise auf eine Überreaktion von Entzündungszellen zurückzuführen, die in das Gehirn einwandern. Die Wissenschaftler aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Markus Schwaninger haben gefunden, dass eine ketogene Diät und die entstehenden Ketonkörper auf die Entzündungszellen, Monozyten und Makrophagen, im Gehirn einwirken. Dabei binden Ketonkörper an einen Rezeptor mit dem Namen HCA2, der sich auf Entzündungszellen befindet.
Reduktion von Entzündungsreaktionen im Gehirn
Wer sich extrem kohlenhydratarm ernährt, könnte damit Entzündungsreaktionen im Gehirn vermindern. Wie Forscher der University of California berichten, könnte der zugrunde liegende Mechanismus möglicherweise auch medikamentös simuliert werden. Bei einer ketogenen Diät werden die Kohlenhydratanteile in der Ernährung durch eine höhere Fett und Proteinzufuhr substituiert. Im Körper werden dann vor allem Fette in Form von Ketonkörpern zur Energiegewinnung herangezogen. Aus Tierversuchen wussten die Forscher, dass ketogene Ernährungsweisen Entzündungsparameter senken können. Durch die Gabe der 2-Deoxyglukose konnten sie diese Entzündungsreaktion unterdrücken. Die Wissenschafter untersuchten in weiteren Experimenten den Grund für die reduzierten Entzündung: Durch die Gabe der Deoxyglukose kam es zu einer Verringerung des NADH/NAD+ Verhältnis im Zytosol. Dies aktivierte in der Zelle das C-terminal-binding protein (CtBP). Die Forscher stellten fest, dass dieses Protein für die Unterdrückung der Inflammation verantwortlich war.
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Kritische Betrachtung und Einschränkungen
Im Gegenteil ist zu befürchten, dass eine ausgedehnte ketogene Ernährung älteren Menschen sogar schaden könnte. In einer neueren Übersichtsarbeit beschrieb der polnische Ernährungswissenschaftler Dr. Włodarek (2019), dass eine Fehlernährung bei der Alzheimerkrankheit recht häufig ist. Betroffene essen einerseits krankheitsbedingt geringere Mengen. Andererseits ändert sich der Geschmackssinn, sodass typischerweise süßere Speisen bevorzugt werden. Die ketogene Diät hat zudem aber auch einen Appetitverlust zur Folge. Die Ernährung ist vom Nährstoffgehalt weniger gehaltvoll und für den Körper auch weniger verlockend. Zudem können verschiedene Nebeneffekte im Verdauungssystem Probleme machen. All dies kann zusammen dazu führen, dass die älteren Betroffenen noch weniger essen und in der Folge noch weniger essenzielle Nährstoffe aufnehmen.
Schwierigkeiten bei der Umsetzung
Die Ernährungsprotokolle der Pilotstudie zeigten deutlich, wie schwer es den Probanden gefallen ist, auf Kohlenhydrate zu verzichten. Die angestrebten 20 Gramm täglich erreichte niemand. Der niedrigste Wert waren 38,5 Gramm.
Weitere Faktoren, die das Alzheimer-Risiko beeinflussen
Zahlreiche Studien deuten darauf hin, dass Ernährung und Mikronährstoffstatus einen wichtigen modifizierbaren Risikofaktor für kognitive Gesundheit darstellen. Ungünstige Ernährungsweisen (z. B. westliche Kost mit hohem Gehalt an gesättigten Fetten und Zucker) wurden mit einem erhöhten Alzheimer-Risiko in Verbindung gebracht. Andererseits scheint eine mikronährstoffreiche Kost - etwa in Form der mediterranen Ernährung - protektive Effekte zu haben.
Homocystein und B-Vitamine
Ein gut belegter Risikofaktor für kognitive Beeinträchtigungen ist ein erhöhter Homocysteinspiegel im Blut. Die Vitamine B6, B12 und Folsäure (B9) sind Kofaktoren im Homocystein-Stoffwechsel. Ein Mangel dieser B-Vitamine führt zur Homocystein-Anreicherung.
Omega-3-Fettsäuren
Omega-3-Fettsäuren - insbesondere die marinen Fettsäuren DHA (Docosahexaensäure) und EPA (Eicosapentaensäure) - sind essenziell für die Hirngesundheit. DHA ist ein Hauptbestandteil der Neuronenmembranen. Mehrere große prospektive Kohortenstudien haben gezeigt, dass ein hoher Fischverzehr (reich an DHA/EPA) mit einem geringeren Risiko für Demenz einhergeht.
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Antioxidantien
Oxidativer Stress und neuronale Schädigung durch freie Radikale spielen in der Pathogenese der Alzheimer-Krankheit eine Rolle. Antioxidativ wirksame Mikronährstoffe könnten daher theoretisch protektiv wirken. Besonders Vitamin E (Tocopherole und Tocotrienole) und Vitamin C als klassische Antioxidantien wurden in Kohortenstudien untersucht.
Vitamin D
Vitamin D, das klassisch für Knochengesundheit bekannt ist, hat im Gehirn diverse Funktionen (Neurotransmission, Immunmodulation). In den letzten Jahren mehrten sich Hinweise, dass ein Vitamin-D-Mangel mit kognitivem Abbau assoziiert ist.
Mediterrane und MIND-Diät
Anstatt einzelne Nährstoffe isoliert zu betrachten, untersuchen neuere Studien vermehrt gesamte Ernährungsweisen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der mediterranen Ernährung (Mittelmeerkost) und der verwandten MIND-Kost (Mediterranean-DASH Intervention for Neurodegenerative Delay). Schon seit über einem Jahrzehnt deuten epidemiologische Studien an, dass Personen mit hoher Adhärenz an die Mittelmeerkost signifikant seltener an kognitiven Störungen erkranken.
Schwermetallbelastung
Auch Umwelt- und Ernährungseinflüsse wie Schwermetall-Exposition können die Entstehung neurodegenerativer Veränderungen begünstigen. Daher ist es präventiv sinnvoll, unnötige Exposition zu vermeiden.
Darmmikrobiota
Studien an Menschen und Mäusen zeigen, dass die Darmmikrobiota die Entwicklung der Alzheimer-Krankheit (AD) beeinflussen kann. Ein verminderter Kontakt mit der Mikrobiota oder Veränderungen in ihrer Zusammensetzung aufgrund von übermäßiger Hygiene oder ballaststoffarmer westlicher Ernährung in der frühen Kindheit können zu einer unangemessenen Reifung des Immunsystems mit langfristigen Folgen für die Funktion des zentralen Nervensystems (ZNS) führen. Ketogene Ernährung (KD), körperliche Aktivität und kognitives Training modulieren die Darmmikrobiota, formen das Immunsystem, reduzieren die neuronale Apoptose und fördern neurotrophe Signale vor der Entwicklung der Alzheimer-Krankheit, was sich alles positiv auf die Gehirnfunktion auswirkt.
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