// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Unerwartetes Hirnsignal könnte erklären, warum wenig Protein das Leben verlängert
Ein Signal mit großer Reichweite: Wird in der Nahrung Protein knapp, reagieren offenbar nicht nur einzelne Zellen. Ein neuer Perspektivbeitrag schlägt vor, die Veränderungen von Stoffwechsel, Hormonen, Gehirn und Verhalten als gemeinsames Anpassungsprogramm zu verstehen. Dieses Modell könnte erklären, warum Proteinrestriktion bei Modellorganismen auch die Lebensspanne beeinflusst.
Baton Rouge (U.S.A.). Weniger Protein in der Nahrung kann bei verschiedenen Modellorganismen den Stoffwechsel verändern und die Lebensspanne verlängern. Doch bislang ist unklar, wie der Körper die Knappheit eines einzelnen Nährstoffs in eine abgestimmte Reaktion von Zellen, Organen und Verhalten übersetzt.
Ein Perspektivbeitrag schlägt nun einen übergeordneten Rahmen vor, nach dem zelluläre Aminosäuresensoren, das Hormon FGF21 und neuronale Schaltkreise die Proteinknappheit mit Veränderungen von Energieverbrauch, Glukoseregulation, Wachstum und Nahrungssuche verbinden.
Forscher des Pennington Biomedical Research Center (PBRC) um Dr. Christopher D. Morrison haben dafür Befunde aus mehreren Ebenen der Ernährungs- und Alternsforschung zusammengeführt. Ihr Modell soll erklären, weshalb Proteinrestriktion zugleich biologische Kennzeichen des Alterns und Reaktionen des ganzen Organismus beeinflusst.
Auf Zellebene registrieren unter anderem die Nährstoffsensoren mTORC1 und GCN2, wie viele Aminosäuren verfügbar sind, und verändern dadurch Wachstum, Proteinsynthese, Stoffwechsel und Stressantworten. Für einen ganzen Organismus reicht eine lokale Zellreaktion jedoch nicht aus, weil Informationen über den Nährstoffmangel zwischen Leber, Gehirn und anderen Geweben abgestimmt werden müssen.
„Die Frage, die unsere Arbeit antreibt, ist täuschend einfach: Woher weiß ein Tier, dass es nicht genügend Protein bekommt?“, sagt Dr. Christopher D. Morrison.
Eine Schlüsselrolle schreiben die Forscher dem Fibroblasten-Wachstumsfaktor 21 (FGF21) zu. Dieses Hormon wird bei Proteinmangel verstärkt von der Leber gebildet und wirkt unter anderem im Gehirn. Dadurch kann der Körper seine Nahrungssuche, den Energieverbrauch und weitere Stoffwechselreaktionen an die Proteinknappheit anpassen.
Wie wichtig FGF21 für die Langlebigkeitswirkung sein kann, zeigte bereits eine Langzeitstudie an männlichen Mäusen. Die Tiere erhielten ab dem dritten Lebensmonat bis zum natürlichen Tod entweder eine Kontrolldiät mit 20 Prozent Casein oder eine proteinarme Kost mit 5 Prozent Casein. Bei Wildtypmäusen verlängerte die proteinarme Ernährung die Lebensspanne, während dieser Vorteil bei Mäusen ohne FGF21 verloren ging.
Auch viele Stoffwechseleffekte hingen in diesem Versuch von FGF21 ab: Die proteinarme Kost verringerte bei normalen Mäusen Körpergewicht und Fettmasse, verbesserte die Glukoseregulation und senkte Gebrechlichkeitsmerkmale. Die Forscher weisen allerdings darauf hin, dass ausschließlich männliche Mäuse eines genetischen Hintergrunds untersucht wurden.
„Wenn wir Proteinrestriktion als koordinierten physiologischen Zustand betrachten, rückt in den Mittelpunkt, wie zelluläre Nährstoffwahrnehmung, hormonelle Signalgebung, neuronale Schaltkreise und die Physiologie der Gewebe zusammenwirken. Diese einzelnen Wege lassen sich am besten als Bestandteile eines größeren physiologischen Systems verstehen, dessen koordiniertes Zusammenspiel letztlich die Reaktion auf Proteinrestriktion bestimmt“, schreiben die Autoren.