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Graz – Österreich

Gezielt gesund

Grazer Forscher entdecken Mechanismus für Zellreinigung
Frank Madeo (l.) und Tobias Eisenberg entdeckten einen Mechanismus für die Zellreinigung. Foto: Madeo/Eisenberg.
Ein Grazer Forschungsteam könnte einem direkten Zusammenhang zwischen Ernährung und Gesundheit auf die Schliche gekommen sein. Univ.-Prof. Dr. Frank Madeo und Dr. Tobias Eisenberg vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Karl-Franzens-Universität haben entdeckt, dass das Molekül „Acetyl-Coenzym A“ (kurz Acetyl-CoA) einen wichtigen Schutzprozess der Zelle, die Autophagie, entweder hemmen oder in Gang setzen kann. Die spektakulären Ergebnisse wurden in zwei parallel erscheinenden Artikeln in renommierten Fachmagazinen der „Cell Press“ veröffentlicht.

Starkes Übergewicht verkürzt das Leben und erhöht gleichzeitig das Risiko von Herz-Kreislauf- sowie Krebserkrankungen oder Schlaganfällen dramatisch. Ein vorbeugendes Mittel ist das Fasten, bestätigt Madeo: „Weltweit haben zahlreiche Forschungsgruppen bewiesen, dass gelegentliche oder permanente Kalorienreduktion die Lebensspanne von verschiedenen Organismen verlängert und ihre Gesundheit stärkt.“ Ausgelöst wird dieser Effekt vermutlich durch die Autophagie, einem Selbstverdauungsprogramm, das die Zellen reinigt und entgiftet. Madeo und Eisenberg haben einen direkten Zusammenhang zwischen dieser „zellulären Müllabfuhr“ und dem Molekül Acetyl-CoA entdeckt: „Wenn der Organismus über einen geringen Acetyl-CoA-Spiegel verfügt, zum Beispiel durch Fasten, wird die Autophagie angekurbelt. Sind viele energiereiche Moleküle, wie Fette oder Zucker vorhanden, könnte Acetyl-CoA aber auch den ‚falschen Weg‘ einschlagen und den wichtigen Zellreinigungsprozess zu lange unterdrücken“, so die Forscher. Diese Gewissheit bedeutet im Umkehrschluss, dass die metabolischen Folgen von Nahrungsüberangebot durch eine Manipulation dieses Moleküls eingedämmt werden könnten.

In verschiedenen Tests fütterten die Forscher Hefezellen mit hohen Zuckermengen, die als Folge einer genetischen Mutation eine erhöhte Acetyl-CoA-Produktion aufwiesen und dramatisch schnell alterten. Umgekehrt konnten Madeo und Eisenberg die Langlebigkeit wiederherstellen, indem sie – blei gleichbleibender Zuckerzufuhr – die Acetyl-CoA-Produktion gezielt hemmten und der Zelle damit eine Art Fastenzustand vortäuschten. Fruchtfliegen, in deren Gehirn die Acetyl-CoA-Menge durch einen genetischen Trick gesenkt wurde, lebten nach diesen Tests länger und waren allgemein gesünder, obwohl sie einen beliebigen Zugang zu Futter besaßen. Außerdem konnten die Forscher gemeinsam mit Guido Kroemer, M.D., PhD. PU-PH, von der Universität Paris Descartes in weiteren Untersuchungen den unkontrollierten Selbstmord von humanen Zellen, wie er bei der bis dato unheilbaren neurodegenerativen Erkrankung Morbus Huntington passiert, durch eine Veränderung des Acetyl-CoA-Spiegels verhindern.

Diese Ergebnisse stimmen die Forscher hinsichtlich einer medizinischen Nutzung der vielseitigen Funktion des Moleküls positiv. Einen Vorgeschmack gaben Eisenberg und Madeo wiederum im Rahmen der Kollaboration mit Guido Kroemer: Die Forscher veränderten die zelluläre Acetyl-CoA- Produktion so, dass Herzschädigungen an Modellorganismen, die durch hohen Blutdruck ausgelöst wurden, geheilt werden konnten. In Zukunft könnte der Weg für verschiedene therapeutische Anwendungen offen sein: „Mit Acetyl-CoA haben wir einen molekularen Schalter entdeckt, der die Autophagie lenken und somit die verschiedene Auswirkungen von Ernährungsweisen auf den Körper steuern kann. In Zukunft können wir auf eine pharmakologische Manipulation von Acetyl-CoA hoffen – und zwar unabhängig vom Ernährungsverhalten“, meint Frank Madeo.
Publikationen:

Nucleocytosolic Depletion of the Energy Metabolite Acetyl-Coenzyme A Stimulates Autophagy and Prolongs Lifespan. Eisenberg, T., Schroeder, S., Andryushkova, A., Pendl, P., Küttner, V., Bhukel, A., Mariño, G., Pietrocola F., Harger A., Zimmermann A., Moustafa. T., Sprenger, A., Jany, E., Büttner, S., Carmona-Gutierrez, D., Ruckenstuhl, C., Ring, J., Reichelt, W., Schimmel, K., Leeb, T., Moser, C., Schatz, S., Kamolz. LP., Magnes C., Sinner F., Sedej, S., Fröhlich, KU., Juhasz, G., Pieber, TR., Dengjel, J., Sigrist, SJ., Kroemer, G., and Madeo, F. Cell Metabolism (2014).

Link zur Publikation: http://bit.ly/1jQxrye

Regulation of Autophagy by Cytosolic Acetyl-Coenzyme A. Mariño G, Pietrocola F, Eisenberg T, Kong Y, Malik SA, Andryushkova A, Schroeder S, Pendl T, Harger A, Niso-Santano M, Zamzami N, Scoazec M, Durand S, Enot DP, Fernández AF, Martins I, Kepp O, Senovilla L, Bauvy C, Morselli E, Vacchelli E, Bennetzen M, Magnes C, Sinner F, Pieber T, López-Otín C, Maiuri MC, Codogno P, Andersen JS, Hill JA, Madeo F, Kroemer G. Mol Cell. 2014 Feb 18. pii: S1097-2765(14)00077-X. doi: 10.1016/j.molcel.2014.01.016. [Epub ahead of print] PMID: 24560926 [PubMed – as supplied by publisher]

Link zur Publikation: http://bit.ly/1kU5SE1
Mit freundlicher Genehmigung der Uni-Graz.