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NMN bewahrt die Kognition und verhindert den durch Diabetes verursachten Verlust von Neuronen

NMN bewahrt die Kognition und verhindert den durch Diabetes verursachten Verlust von Neuronen

Diabetes hat erhebliche Auswirkungen auf den kognitiven Verfall und das Risiko, an Demenz zu erkranken. Diese Stoffwechselerkrankung, die aufgrund einer gestörten oder unzureichenden Insulinfunktion einen hohen Blutzuckerspiegel verursacht, ist mit einem verringerten Spiegel von Nicotinamidadenindinukleotid (NAD+) im Gehirn verbunden, einem essentiellen bioenergetischen Molekül. Dies hat ein starkes Interesse an der Suche nach Möglichkeiten zur Erhöhung des NAD+-Spiegels zur Vorbeugung von Demenz geweckt.

Chandrasekaran und Kollegen veröffentlichten einen Artikel im Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften wo sie testeten, ob die Verabreichung des Vorläufers von NAD+ Nicotinamidmononukleotid (NMN) diabetesbedingte Gedächtnisdefizite verhindern kann. Ihre Entdeckung – dass NMN in einem Diabetes-Mausmodell vor kognitiven Beeinträchtigungen und dem Verlust von Gehirnzellen schützt – bringt die Forscher der Prävention von Gehirnzellverlust und Demenz bei Diabetikern einen Schritt näher.

Diabetes schädigt Neuronen und beeinträchtigt die Gehirnstruktur

Bestimmte Arten von Demenz, wie z. B. die Alzheimer-Krankheit, können auf eine Insulinresistenz im Gehirn und im Nervensystem zurückzuführen sein – wenn Zellen in Ihren Muskeln, Ihrem Fettgewebe und Ihrer Leber nicht gut auf Insulin reagieren und Glukose aus Ihrem Blut nicht zur Energiegewinnung nutzen können Gewebe. Da Insulin benötigt wird, um Zucker (Glukose) zur Verwendung als Brennstoff in die Zellen zu transportieren, können Anomalien im Insulin- und Glukosestoffwechsel die ordnungsgemäße Funktion des Gehirngewebes beeinträchtigen. Vielleicht ist es nicht überraschend, dass Diabetiker, die im Rahmen ihrer Behandlung Insulin benötigen, im Vergleich zu Nicht-Diabetikern ein viermal höheres Risiko haben, an Demenz zu erkranken (1).

Ein gestörter Glukosestoffwechsel verändert die Art und Weise, wie Zellen im Gehirn Energie verarbeiten, wodurch übermäßige Mengen schädlicher Nebenprodukte des Stoffwechsels, sogenannte freie Radikale, entstehen können (2). Schäden durch freie Radikale tragen zu einem erhöhten Zelltod im Gehirn durch Oxidation von Proteinen, DNA-Schäden und Degeneration von Fettstrukturen wie Zellmembranen bei. Im Laufe der Zeit führen die durch Diabetes verursachten Veränderungen zu einer Beeinträchtigung der Funktion und strukturellen Integrität verschiedener Teile des Gehirns, wie zum Beispiel des Hippocampus – einer komplexen Struktur, die eine wichtige Rolle beim Lernen und Gedächtnis spielt.

diabetes kann Probleme mit dem Hippocampus verursachen – einer komplexen Struktur, die eine wichtige Rolle beim Lernen und Gedächtnis spielt.

Diabetes beeinträchtigt die Zellfunktion durch den Abbau von NAD+

NAD+ ist für das ordnungsgemäße Funktionieren mehrerer zellulärer Prozesse, einschließlich des Stoffwechsels, der Erkennung von DNA-Schäden und des Zellüberlebens, unerlässlich. Die Mitochondrien, allgemein als Kraftwerke der Zelle bekannt, benötigen eine ständige Versorgung mit NAD+, um durch oxidative Phosphorylierung – einen wichtigen Weg, den Zellen zur Energieerzeugung nutzen – Brennstoff für Zellen zu produzieren. Allerdings sinken die NAD+-Spiegel mit zunehmendem Alter und bei neurodegenerativen Erkrankungen und Diabetes (3). Ein verringerter NAD+-Spiegel führt zu einer Beeinträchtigung der mitochondrialen und zellulären Funktion, was letztendlich zu Alterung und Zelltod führt.

Forscher haben jedoch herausgefunden, dass die Behandlung mit NAD+-Vorläufern wie Nicotinamidmononukleotid (NMN) die zellulären NAD+-Spiegel wieder auffüllen kann. Forscher haben spekuliert, dass eine NMN-Supplementierung nützlich sein könnte, um einige Gehirnveränderungen zu verhindern oder sogar umzukehren, die durch Alterung und Erkrankungen wie Diabetes, die zu Demenz führen, verursacht werden.

NMN bewahrt die Zellumgebung und schützt die Gehirnstruktur

Eine aktuelle Studie von Chandrasekaran und Kollegen liefert einige Einblicke in die Frage, wie NMN die Gehirnfunktion erhalten und das Auftreten von Demenz verzögern kann (4). Diese Forscher untersuchten die Auswirkungen von Diabetes auf das Gehirn von Ratten und verglichen die Wirkung einer Nahrungsergänzung mit NMN mit einer Kontrollgruppe.

Drei Monate nach der künstlichen Auslösung von Diabetes bei Ratten war die Wirkung auf zelluläres NAD+ deutlich. Chandrasekaran und Kollegen stellten einen starken Rückgang des verfügbaren intrazellulären NAD+ fest. Allerdings waren die NAD+-Spiegel bereits nach wenigen Tagen der NMN-Supplementierung wiederhergestellt. NMN stellte auch das Stoffwechselprofil der diabetischen Ratten wieder her und normalisierte die durch Diabetes verursachten Veränderungen bei mehreren Biomarkern der Neurodegeneration, wie Glutamat, Myoinositol und Taurin.

Chandrasekaran und Kollegen überwachten auch das Volumen des Hippocampus der Ratten und die Gesamtzahl der in ihren Gehirnen vorhandenen Neuronen. Einige diabetische Ratten verloren bis zu 40 % ihres Gehirnvolumens, aber NMN verhinderte diese Veränderungen. In Bezug auf die Anzahl der Gehirnzellen stellten die Forscher nach sorgfältiger Zählung der Anzahl der in Gehirnproben vorhandenen Neuronen fest, dass einerseits die Gehirne von Diabetikern im Vergleich zu normalen Gehirnen weniger Neuronen im Hippocampus aufwiesen. Andererseits zeigten Ratten, die Diabetiker waren, aber mit NMN ergänzt wurden, keine Anzeichen eines Neuronenverlusts.

NMN hatte auch wichtige Auswirkungen auf das Gedächtnis. Diabetische Ratten schnitten bei Labyrinth-Gedächtnistests schlecht ab, aber diabetische Ratten, die eine NMN-Ergänzung erhalten hatten, schlossen die Tests effektiv ab und waren bereit, neue Herausforderungen bei Gedächtnistests anzunehmen.

Die Nahrungsergänzung wirkte sich auch positiv auf die zelluläre Energieproduktion aus. Eine ausreichende Versorgung mit NAD+ ermöglichte es den Mitochondrien, unter normaler oxidativer Phosphorylierung zu arbeiten, wodurch die Mitochondrien auf den durch Diabetes verursachten hohen Energiebedarf vorbereitet und geschützt wurden. Die Behandlung mit NMN normalisierte auch die Spiegel von Enzymen, die mit der Zellgesundheit und der Zellalterung in Zusammenhang stehen und Sirtuine genannt werden, die vor Neurodegeneration schützen, indem sie übermäßige Mengen an Proteinacetylierung verhindern.

Diese Ergebnisse zeigen, dass NMN die durch Diabetes verursachte Neurodegeneration verhindert. In dieser Studie bewahrte die Ergänzung mit NMN das Gehirnvolumen, verhinderte den Verlust von Neuronen und verbesserte die Zellatmung im Gehirngewebe. Ähnliche Studien werden das therapeutische Potenzial von NMN beim Menschen als Mittel gegen Neurodegeneration und als präventive Option gegen Demenz untersuchen. 

Verweise:

  1. Ott A, Stolk RP, van Harskamp F, Pols HA, Hofman A, Breteler MM. Diabetes mellitus und das Demenzrisiko: Die Rotterdam-Studie. Neurologie. 1999;53(9):1937-1942. doi:10.1212/wnl.53.9.1937
  2. Zhou Y, Lian S, Zhang J, et al. Mitochondriale Störung trägt zum kognitiven Rückgang bei Ratten mit Streptozotocin-induziertem Typ-1-Diabetes bei. Zellphysiol. Biochem. 2018;46(4):1668-1682. doi:10.1159/000489243
  3. Yoshino J, Baur JA, Imai SI. NAD+-Zwischenprodukte: Die Biologie und das therapeutische Potenzial von NMN und NR. Zellmetabolismus 2018;27(3):513-528. doi:10.1016/j.cmet.2017.11.002
  4. Chandrasekaran K, Choi J, Arvas MI, et al. Die Verabreichung von Nicotinamid-Mononukleotid verhindert experimentelle Diabetes-induzierte kognitive Beeinträchtigungen und den Verlust von Hippocampus-Neuronen. Int j mol sci. 2020;21(11):3756. Veröffentlicht am 26. Mai 2020. doi:10.3390/ijms21113756


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