Kann Bewegung den Auswirkungen von Junkfood entgegenwirken?
Bewegung wirkt depressionsähnlichen Effekten von Junkfood durch metabolische Signalübertragung zwischen Darm und Gehirn entgegen
Anzeigen
Forscher unter der Leitung von Professor Yvonne Nolan am University College Cork haben spezifische Stoffwechselwege identifiziert, über die Bewegung den negativen Auswirkungen einer westlichen Cafeteria-Diät auf das Verhalten entgegenwirkt. Die in der Fachzeitschrift Brain Medicine veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen, dass freiwilliges Lauftraining depressionsähnliche Verhaltensweisen abschwächen kann, die durch eine fett- und zuckerreiche Ernährung ausgelöst werden und mit zirkulierenden Hormonen und aus dem Darm stammenden Stoffwechselprodukten verbunden sind. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse darüber, wie Lebensstilmaßnahmen optimiert werden könnten, um die psychische Gesundheit in einer Zeit des weit verbreiteten Konsums von extrem verarbeiteten Lebensmitteln zu fördern.
Das Forscherteam setzte erwachsene männliche Ratten siebeneinhalb Wochen lang entweder normalem Futter oder einer wechselnden Cafeteria-Diät aus verschiedenen fett- und zuckerreichen Nahrungsmitteln aus, wobei die Hälfte jeder Ernährungsgruppe Zugang zu Laufrädern hatte. Diese Versuchsanordnung ermöglichte es den Forschern, die unabhängigen und kombinierten Auswirkungen von Ernährungsqualität und körperlicher Aktivität auf Gehirnfunktion und Verhalten zu isolieren.
Neue Mechanismen, die Bewegung mit Stimmungsregulierung verbinden
Die Studie ergab, dass das freiwillige Laufen auf Rädern im Zusammenhang mit einer schlechten Ernährungsqualität eine antidepressiv wirkende Verhaltenswirkung hat, was darauf hindeutet, dass körperliche Aktivität für Personen, die sich westlich ernähren, von Vorteil sein kann.
Professor Nolan und seine Kollegen analysierten den Inhalt des Blinddarms mit Hilfe der ungezielten Metabolomik und stellten fest, dass die Cafeteria-Diät das Metabolom des Darms dramatisch veränderte und 100 von 175 gemessenen Metaboliten bei sitzenden Tieren beeinflusste. Bewegung zeigte selektivere Auswirkungen und modulierte nur eine Teilmenge dieser Veränderungen. Drei Metaboliten, die zuvor mit der Stimmungsregulierung in Verbindung gebracht worden waren, fielen durch ihr Reaktionsmuster auf: Anserin, Indol-3-Carboxylat und Deoxyinosin wurden durch die Cafeteria-Diät verringert, aber durch Bewegung teilweise wiederhergestellt.
Bei der Untersuchung wurden umfassende Verhaltenstests eingesetzt, um mehrere Bereiche der Gehirnfunktion zu bewerten. Während die Cafeteria-Diät allein das räumliche Lernen oder das Wiedererkennungsgedächtnis dieser erwachsenen Ratten nicht signifikant beeinträchtigte, führte Bewegung zu bescheidenen Verbesserungen bei der räumlichen Navigation. Das Team untersuchte auch angstähnliche Verhaltensweisen und fand subtile angstlösende Wirkungen von Bewegung unabhängig von der Zusammensetzung der Nahrung.
Hormonelle Signalwege vermitteln die Wechselwirkungen zwischen Ernährung und Bewegung
Die Analyse der Plasmahormone ergab auffällige metabolische Veränderungen, die mit den Verhaltensbefunden übereinstimmen. Die Cafeteria-Diät erhöhte die Insulin- und Leptinkonzentration bei sitzenden Tieren erheblich, was durch Bewegung deutlich abgeschwächt wurde. Dr. Minke Nota, Erstautorin der Studie, merkt an, dass diese hormonellen Normalisierungen wahrscheinlich zu den schützenden Wirkungen von Bewegung gegen ernährungsbedingte Verhaltensänderungen beitragen.
Die Forschung deckte auch komplexe Wechselwirkungen zwischen Ernährung und Bewegung auf andere Stoffwechselhormone auf. Bei Tieren, die mit Standardfutter gefüttert wurden, erhöhte Bewegung den zirkulierenden Spiegel des Glucagon-ähnlichen Peptids 1 (GLP-1), aber dieser Effekt wurde durch die Cafeteria-Diät abgeschwächt. Umgekehrt erhöhte Bewegung den Peptid YY (PYY)-Spiegel speziell bei Ratten, die mit Cafeteria-Diät gefüttert wurden, was auf kompensatorische Mechanismen hindeutet, die zur Aufrechterhaltung der Stoffwechselhomöostase bei Ernährungsproblemen beitragen könnten.
Der Fibroblasten-Wachstumsfaktor 21 (FGF-21) stieg als Reaktion auf die Cafeteria-Diät unabhängig von der körperlichen Aktivität deutlich an, während die Glucagonwerte mit der Diätintervention sanken. Diese vielschichtigen hormonellen Veränderungen verdeutlichen die komplexen endokrinen Reaktionen auf Lebensstilfaktoren und ihre potenzielle Rolle bei der Vermittlung von Auswirkungen auf die Gehirnfunktion.
Implikationen für das Verständnis der Beziehungen zwischen Ernährung und Gehirn
Am interessantesten ist vielleicht, dass die Studie ergab, dass die Cafeteria-Diät den typischen, durch körperliche Betätigung ausgelösten Anstieg der Neurogenese (Bildung neuer Neuronen) im Hippocampus bei Erwachsenen verhinderte, was anhand von Doppelcortin-positiven Zellen im Gyrus dentatus gemessen wurde. Bei Tieren, die mit Standardfutter gefüttert wurden, steigerte Bewegung die Neurogenese im gesamten Hippocampus, einer Hirnregion, die an Emotionen und Gedächtnis beteiligt ist, deutlich. Dieses Ergebnis legt nahe, dass die Qualität der Ernährung die Fähigkeit des Gehirns, von körperlicher Aktivität zu profitieren, auf zellulärer Ebene grundlegend verändern kann.
Das Forschungsteam führte Korrelationsanalysen durch, um Zusammenhänge zwischen bestimmten Stoffwechselprodukten und Verhaltensresultaten zu ermitteln. Mehrere Stoffwechselprodukte im Blinddarm, darunter Aminoadipinsäure und 5-Hydroxyindol-3-Essigsäure, zeigten negative Zusammenhänge mit der kognitiven Leistung. Diese Korrelationen waren unabhängig von den Versuchsbedingungen, was auf grundlegende Zusammenhänge zwischen Darmmetabolitenprofilen und Hirnfunktionen hindeutet.
Ein begleitender Leitartikel von Professor Julio Licinio und Kollegen unterstreicht die klinische Relevanz dieser Ergebnisse und stellt fest, dass "Bewegung im falschen Ernährungskontext eine antidepressive Wirkung hat, was eine gute Nachricht für diejenigen ist, die Schwierigkeiten haben, ihre Ernährung zu ändern". Im Leitartikel wird hervorgehoben, dass diese Forschungsergebnisse einen biologischen Rahmen für das Verständnis der Tatsache bieten, warum Bewegung auch dann vorteilhaft ist, wenn sich eine Ernährungsumstellung als schwierig erweist.
Zukünftige Richtungen und klinische Umsetzung
Die Studie wirft wichtige Fragen zur optimalen Abfolge von Lebensstilmaßnahmen auf. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass körperliche Betätigung zwar unabhängig von der Qualität der Ernährung positive Auswirkungen auf die Stimmung haben kann, der volle neuroplastische Nutzen jedoch nur dann erzielt werden kann, wenn der Ernährungszustand berücksichtigt wird. Dies hat Auswirkungen auf die Gestaltung von Interventionen, die sowohl die Durchführbarkeit als auch die biologische Wirkung maximieren.
Mehrere Einschränkungen sind zu beachten. Die Studie wurde ausschließlich an männlichen Ratten durchgeführt, und Geschlechtsunterschiede bei metabolischen und neurogenen Reaktionen auf Ernährung und Bewegung sind gut dokumentiert. Außerdem erfasst der siebenwöchige Interventionszeitraum möglicherweise keine längerfristigen Anpassungen, die sich bei chronischer Exposition einstellen könnten. Künftige Studien mit weiblichen Tieren, längeren Interventionszeiträumen und Dosis-Wirkungs-Designs werden dazu beitragen, das Verständnis dieser komplexen Wechselwirkungen zu verbessern.
Die Forschung eröffnet auch neue Wege zur Untersuchung spezifischer Metaboliten als potenzielle therapeutische Ziele. Die schützende Wirkung von Bewegung auf den Anserin-, Indol-3-Carboxylat- und Deoxyinosin-Spiegel lässt vermuten, dass diese Verbindungen als Biomarker oder sogar als Therapeutika für Stimmungsstörungen dienen könnten. Die starken Korrelationen zwischen spezifischen Darmmetaboliten und Verhaltensmessungen unterstützen das wachsende Interesse an der Mikrobiota-Darm-Gehirn-Achse als Ziel für Maßnahmen im Bereich der psychischen Gesundheit.
Diese von Fachleuten begutachtete Forschungsarbeit stellt einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der biologischen Mechanismen dar, die Ernährung, Bewegung und psychische Gesundheit miteinander verbinden, und bietet neue Einblicke in die Art und Weise, wie Lebensstilfaktoren auf molekularer und zellulärer Ebene interagieren und die Gehirnfunktion beeinflussen. Die Ergebnisse stellen bestehende Paradigmen über die Beziehung zwischen Stoffwechsel und psychischer Gesundheit in Frage, indem sie zeigen, dass körperliche Betätigung selbst bei schlechter Ernährung antidepressiv wirkende Effekte haben kann. Durch den Einsatz innovativer metabolomischer Ansätze in Verbindung mit umfassenden verhaltensbiologischen und neurobiologischen Untersuchungen hat das Forschungsteam Daten gewonnen, die nicht nur das Grundlagenwissen erweitern, sondern auch praktische Anwendungen für die Bewältigung der mit modernen Ernährungsmustern verbundenen Herausforderungen für die psychische Gesundheit vorschlagen. Die Reproduzierbarkeit und Validierung dieser Ergebnisse durch das Peer-Review-Verfahren gewährleistet ihre Zuverlässigkeit und macht sie zu einer Grundlage für künftige Untersuchungen. Diese Arbeit ist ein Beispiel dafür, wie Spitzenforschung die Kluft zwischen Grundlagenwissenschaft und translationalen Anwendungen überbrücken kann, was sich in den kommenden Jahren möglicherweise auf Menschen auswirken wird, die mit Stimmungsstörungen zu kämpfen haben.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
"Exercise as metabolic medicine: Movement counters diet-induced behavioral despair via gut-brain signaling"; Brain Medicine
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
