Wie Bewegung helfen kann, unser Gedächtnis scharf zu halten

Eine faszinierende neue Studie zeigt, wie Bewegung die Gesundheit des Gehirns stärken kann. Die Studie wurde an Mäusen durchgeführt, aber sie ergab, dass ein Hormon, das während des Trainings von Muskeln produziert wird, in das Gehirn gelangen und die Gesundheit und Funktion von Neuronen verbessern kann, wodurch das Denken und das Gedächtnis sowohl bei gesunden Tieren als auch bei denen mit einer Nagetierversion der Alzheimer-Krankheit verbessert werden. Frühere Forschungen zeigen, dass Menschen während des Trainings das gleiche Hormon produzieren, und zusammen deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Bewegung den Verlauf des Gedächtnisverlusts bei Alterung und Demenz verändern könnte.

Wir haben bereits viele Beweise dafür, dass Bewegung gut für das Gehirn ist. Studien an Menschen und Tieren zeigen, dass Bewegung die Bildung neuer Neuronen im Gedächtniszentrum des Gehirns anregt und dann diesen neuen Zellen hilft, zu überleben, zu reifen und sich in das neuronale Netzwerk des Gehirns zu integrieren, wo sie beim Denken und Erinnern helfen können. Groß angelegte epidemiologische Studien weisen auch darauf hin, dass aktive Menschen viel seltener an Alzheimer und anderen Demenzformen erkranken als Menschen, die selten Sport treiben.

Aber wie beeinflusst das Training das Innenleben unseres Gehirns auf molekularer Ebene? Wissenschaftler haben spekuliert, dass Bewegung die biochemische Umgebung im Gehirn direkt verändern könnte, ohne die Muskeln einzubeziehen. Alternativ können die Muskeln und andere Gewebe während körperlicher Aktivität Substanzen freisetzen, die zum Gehirn wandern und dort Prozesse ankurbeln, was zu einer nachfolgenden Verbesserung der Gehirngesundheit führt. Dann müssten die Stoffe aber die schützende und meist undurchlässige Blut-Hirn-Schranke passieren können, die unser Gehirn vom Rest unseres Körpers trennt.

Diese verworrenen Themen waren vor einem Jahrzehnt von besonderem Interesse für eine große Gruppe von Wissenschaftlern der Harvard Medical School und anderer Institutionen. Im Jahr 2012 identifizierten einige dieser Forscher unter der Leitung von Bruce M. Spiegelman, dem Stanley J. Korsmeyer Professor für Zellbiologie und Medizin am Dana-Farber Cancer Institute und der Harvard Medical School, ein bisher unbekanntes Hormon, das in den Muskeln von Labornagern produziert wird und Menschen während des Trainings und dann in den Blutkreislauf abgegeben. Sie benannten das neue Hormon Irisin nach dem Botengott Iris in der griechischen Mythologie.

Sie verfolgten den Flug von Irisin im Blut und fanden es oft im Fettgewebe, wo es von Fettzellen aufgesaugt wurde und eine Kaskade biochemischer Reaktionen auslöste, die dazu beitrugen, gewöhnliches weißes Fett in braun zu verwandeln. Braunes Fett ist stoffwechselaktiver als das weitaus häufigere weiße Fett. Es verbrennt viele Kalorien. Irisin hilft also, unseren Stoffwechsel anzukurbeln, indem es zur Bildung von braunem Fett beiträgt.

Aber Dr. Spiegelman und seine Kollegen vermuteten, dass Irisin auch eine Rolle für die Gesundheit des Gehirns spielen könnte. Eine Studie anderer Forscher aus dem Jahr 2019 hatte gezeigt, dass Irisin nach dem Training im Gehirn von Mäusen produziert wird. Diese frühere Forschung hatte das Hormon auch in den meisten menschlichen Gehirnen entdeckt, die an eine große Gehirnbank gespendet wurden – es sei denn, die Spender waren an der Alzheimer-Krankheit gestorben, in diesem Fall enthielten ihre Gehirne praktisch kein Irisin.

Diese Studie deutet stark darauf hin, dass Irisin das Demenzrisiko senkt. Und in der neuen Studie, die letzte Woche in Nature Metabolism veröffentlicht wurde, wollten Dr. Spiegelman und seine Mitarbeiter quantifizieren, wie.

Sie begannen damit, Mäuse zu züchten, die von Geburt an nicht in der Lage waren, Irisin zu produzieren, und ließen diese und andere normale, erwachsene Mäuse dann einige Tage lang auf Rädern laufen, was die Tiere anscheinend gerne tun. Diese Trainingsform steigert in der Regel die spätere Leistung bei Gedächtnis- und Lerntests bei Nagetieren, die bei normalen Läufern vorkamen. Aber die Tiere, die nicht in der Lage waren, Irisin herzustellen, zeigten nur wenige kognitive Verbesserungen, was die Forscher zu dem Schluss veranlasste, dass Irisin für die Bewegung zur Verbesserung des Denkens entscheidend ist.

Dann schauten sie genauer in die Gehirne von laufenden Mäusen mit und ohne die Fähigkeit, Irisin herzustellen. Alle enthielten mehr neugeborene Neuronen als die Gehirne von sesshaften Mäusen. Aber bei den Tieren ohne Irisin erschienen diese neuen Gehirnzellen seltsam. Sie hatten weniger Synapsen, die Verbindungen, an denen Gehirnzellen Signale senden und empfangen, und Dendriten, die Schlangenranken, die es Neuronen ermöglichen, sich mit dem neuronalen Kommunikationssystem zu verbinden. Diese neu gebildeten Neuronen würden sich nicht leicht in das bestehende Netzwerk des Gehirns integrieren, schlussfolgern die Forscher.

Aber als die Wissenschaftler Chemikalien verwendeten, um den Irisinspiegel im Blut von Tieren zu erhöhen, die nicht in der Lage waren, sie selbst herzustellen, änderte sich die Situation in ihren Gehirnen merklich. Junge Mäuse, ältere Tiere und sogar solche mit fortgeschrittenen Fällen von Nagetier-Alzheimer-Krankheit schnitten bei Tests ihres Gedächtnisses und ihrer Lernfähigkeit besser ab. Die Forscher fanden auch Anzeichen für eine verminderte Entzündung im Gehirn der Tiere mit Demenz, was wichtig ist, da angenommen wird, dass Neuroinflammation das Fortschreiten des Gedächtnisverlusts beschleunigt.

Wichtig ist, dass sie auch bestätigten, dass Irisin zur Blut-Hirn-Schranke fließt und diese durchquert. Nachdem die Forscher das Hormon in die Blutbahnen der gentechnisch veränderten Mäuse injiziert hatten, tauchte es in ihren Gehirnen auf, obwohl ihr Gehirn es nicht produziert haben konnte.

Insgesamt deuten diese neuen Experimente stark darauf hin, dass Irisin ein Schlüsselelement bei der „Verknüpfung von Bewegung mit Kognition“ ist, sagte Dr. Spiegelman.

Es könnte auch eines Tages als Medikament entwickelt werden. Er sagte, dass er und seine Mitarbeiter, darunter Christiane D. Wrann, Assistenzprofessorin am Massachusetts General Hospital und an der Harvard Medical School und leitende Autorin der neuen Studie, hoffen, schließlich testen zu können, ob pharmazeutische Versionen von Irisin den kognitiven Verfall verlangsamen oder sogar erhöhen könnten Denkfähigkeit bei Menschen mit Alzheimer.

Dies war jedoch eine Mausstudie, und es muss noch viel geforscht werden, um festzustellen, ob unser Gehirn wie die von Nagetieren auf Irisin reagiert. Es ist auch nicht bekannt, wie viel oder welche Arten von Bewegung unseren Irisinspiegel am besten verstärken könnten. Aber auch jetzt, sagt Dr. Wrann, bestärkt die Studie die Idee, dass Bewegung „einer der wichtigsten Regulatoren“ der Gehirngesundheit sein kann.