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Selen unterstützt das Wachstum neuer Neuronen und vermittelt den Gehirnschub durch Aerobic-Übungen

Selen unterstützt das Wachstum neuer Neuronen und vermittelt den Gehirnschub durch Aerobic-Übungen

Wissenschaftler dachten einst, dass die Neurogenese – die Bildung neuer Neuronen – nach den ersten Lebensjahren aufhört. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Forschung jedoch ausgeweitet und gezeigt, dass die Bildung neuer Gehirnzellen bis ins Erwachsenenalter reichen kann und spannende neue Wege zur Unterstützung der Kognition, des Lernens und des Gedächtnisses im alternden oder erkrankten Gehirn eröffnet. Eine bewährte Möglichkeit, die Neurogenese anzukurbeln, ist körperliche Betätigung – aber es ist nicht ganz klar, warum. 

Jetzt, forscher des University of Queensland Brain Institute in Australien schlagen vor, dass die belastungsinduzierte Neurogenese durch die Freisetzung eines Proteins vermittelt wird, das den Mineralstoff Selen transportiert. In einer aktuellen Studie veröffentlicht in Zellstoffwechselleiter und Kollegen zeigen, wie trainierende Mäuse mehr von diesem Selen transportierenden Protein produzieren, das das Wachstum neuer Neuronen fördert und damit das Gedächtnis und das Lernen selbst bei den ältesten Mäusen unterstützt. Darüber hinaus berichtet das in Australien ansässige Team, dass eine Nahrungsergänzung mit Selen die positiven Auswirkungen von Bewegung auf die Neurogenese nachahmen kann, was den Weg für den therapeutischen Einsatz dieses leicht verfügbaren Minerals zur Unterstützung der kognitiven Funktion bei alternden Erwachsenen ebnen könnte. 

Förderung neuer Neuronen 

Ein Gehirn mit einem höheren Grad an Neurogenese kann sich nach Verletzungen oder Schäden besser selbst reparieren, was zu einer besseren kognitiven Funktion und Neuroplastizität führt – der Fähigkeit des Gehirns, seine Struktur anzupassen und zu verändern und Verbindungen neu zu verdrahten. Die Neurogenese ermöglicht es dem Gehirn auch, neue Fähigkeiten zu erwerben, die emotionale Kontrolle und Gedächtniskonsolidierung zu verbessern und die kognitiven Fähigkeiten kontinuierlich zu verbessern.  

Der frühere Glaube, dass Erwachsene keine neuen Gehirnzellen bilden können, entstand aus der Annahme, dass reife Neuronen keine Zellteilung durchlaufen können, was bedeutet, dass sich Zellen im Nervensystem nicht wie andere Zellen im Körper regenerieren. 

Forscher haben jedoch herausgefunden, dass die adulte Neurogenese tatsächlich stattfindet – nicht durch die Zellteilung reifer Neuronen, sondern durch die Differenzierung (Reifung) und Selbsterneuerung neuronaler Stammzellen oder neuronaler Vorläuferzellen (NPCs). Im Gegensatz zu pluripotenten Stammzellen, die sich in fast jeden Zelltyp im Körper differenzieren können, sind NPCs auf bestimmte Gehirnregionen spezialisiert und werden entweder zu Neuronen oder zu nicht-neuronalen Zellen, sogenannten Gliazellen, die den Neuronen Unterstützung und Schutz bieten. 

Es gibt zwei Hauptbereiche des Gehirns, in denen die Neurogenese stattfindet – auch bekannt als neurogene Nischen. Eine Region ist der Gyrus dentatus (DG) des Hippocampus, die Gehirnregion, die eine entscheidende Rolle beim Lernen und der Konsolidierung des Kurz- und Langzeitgedächtnisses spielt. Die zweite neurogene Nische ist die subventrikuläre Zone (SVZ) der Seitenventrikel. Das SVZ ist nicht nur eine Quelle neuronaler Stammzellen, aus denen sich später Gehirnzellen bilden können, sondern ist auch an der Bildung sternförmiger Gliazellen, sogenannter Astrozyten, nach einer Hirnverletzung beteiligt.

Selen unterstützt das Wachstum neuer Neuronen und vermittelt den Gehirnschub durch Aerobic-Übungen

Selen herausgreifen

In dieser Studie wollten Leiter und Kollegen herausfinden, was hinter den Kulissen während der durch körperliche Betätigung verursachten Neurogenese vor sich ging. Da trainierende Muskeln verschiedene chemische Signale aussenden, die die Gehirnfunktion beeinflussen können, führten sie ein Screening der Proteinspiegel im Blutplasma von Mäusen durch, die sich nicht bewegen, und solchen, die auf einem Heimtrainer liefen, um nach Unterschieden zu suchen. Während sie Dutzende von Proteinen fanden, die sich durch körperliche Betätigung veränderten, stach eines heraus, das im Plasma aktiver Mäuse mehr als doppelt so häufig vorkam – ein antioxidatives Protein, das Selen in das Gehirn und andere Gewebe transportiert, bekannt als Selenoprotein P (SEPP1).

Nachdem das Forschungsteam SEPP1 als potenzielles Protein identifiziert hatte, das die Neurogenese vermittelt, ging es ins Labor, um die Rolle von Selen in diesem Prozess zu untersuchen. Leiter und Kollegen behandelten NPCs – die Zellen, die zu Neuronen heranreifen können – mit zwei Formen von Selen: Natriumselenit (eine Salzform, die in Wasser und Erde vorkommt) oder Selenomethionin (eine organische Form, die in der Nahrung vorkommt). Beide Formen von Selen steigerten die NPC-Proliferation (Wachstum) und die Reifung zu Gehirnzellen erheblich – innerhalb von nur 14 Tagen verdoppelte sich die Anzahl dieser Neuronenvorläuferzellen.

Sie untersuchten auch die Auswirkungen der direkten Injektion von Natriumselenit in die Gehirne der Mäuse und stellten fest, dass eine Woche Seleninfusion die Anzahl der NPCs im Gyrus dentatus des Hippocampus verdreifachte, wobei sich die Mehrheit in Neuronen differenzierte. In der zweiten neurogenen Nische, der SVZ-Region, wurden jedoch nach der Gabe von Selen keine positiven Auswirkungen beobachtet. 

Um zu bestätigen, dass SEPP1 das gesuchte Schlüsselprotein war, untersuchten sie Mäuse, denen das zur Bildung von SEPP1 erforderliche Gen fehlte. Als diese Mäuse, denen SEPP1 fehlte, auf dem Laufband liefen, gab es keine erwartete Steigerung des NPC-Wachstums oder der NPC-Reifung, was darauf hindeutet, dass SEPP1 für diese neurogenen Vorteile erforderlich ist.

Das Forschungsteam war von diesen Ergebnissen verblüfft. Als leitende Forscherin Tara Walker, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Queensland Brain Institute der University of Queensland, bringt es auf den Punkt„Ich beschäftige mich seit fast 20 Jahren mit der Neurogenese … und so etwas haben wir noch nie zuvor gesehen.“ 

Selen unterstützt die Wahrnehmung im alternden oder verletzten Gehirn

Leiter und Kollegen wollten dann herausfinden, ob zusätzliches Selen kognitive Verluste im alternden Gehirn lindern könnte. Sie fügten dem Trinkwasser älterer Mäuse, die im Menschenalter etwa 60 Jahre alt waren, Selenomethionin hinzu. Nach einem Monat der Nahrungsergänzung waren die Ergebnisse ähnlich beeindruckend – die Anzahl neuer Neuronen in ihren Hippocampusregionen hatte sich verdoppelt. 

Diese Vorteile korrelierten auch mit einer verbesserten Kognition, da die älteren, mit Selen behandelten Mäuse bei zwei Labyrinthen und Rätseln, die das Gedächtnis und die Lernfähigkeit testen, eine bessere Leistung erbrachten als die Kontrollmäuse. Wie die Autoren in ihrer Arbeit darlegen: „Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass eine Selenergänzung altersbedingte Defizite in der Hippocampusfunktion wiederherstellen kann.“

Schließlich untersuchte das Forschungsteam, ob eine Selenergänzung kognitive Defizite nach den Hippocampi-Verletzungen der Mäuse umkehren könnte. Die verletzten Mäuse, die Selen erhielten, schnitten bei Gedächtnistests vergleichsweise gut ab wie die normalen, unverletzten Mäuse. Im Gegensatz dazu zeigten hirngeschädigte Mäuse, die kein Selen erhielten, bei diesen Aufgaben erhebliche Gedächtnis- und Leistungseinbußen.

Selen unterstützt das Wachstum neuer Neuronen und vermittelt den Gehirnschub durch Aerobic-Übungen

 

Das Fitnessstudio geschwänzt? Versuchen Sie es stattdessen mit Selen

Während die neuronenbildenden Vorteile von Aerobic-Übungen seit Jahrzehnten bekannt sind, blieben die zugrunde liegenden Mechanismen unklar – und jetzt wurde ein Teil des Puzzles hinzugefügt. Mit dieser Forschung stellen Leiter und Kollegen fest, dass das selenhaltige Protein SEPP1 für die belastungsinduzierte Neurogenese von entscheidender Bedeutung ist. 

Darüber hinaus stellt die Nachahmung der Wirkung von Bewegung mit zusätzlichem Selen auch die Neurogenese wieder her und kehrt Aspekte des kognitiven Verlusts aufgrund von Alterung oder Verletzungen um. Als leitender Forscher Walker schließt„Dies ist die erste Studie, die zeigt, dass eine Selenergänzung die durch körperliche Betätigung verursachte Neurogenese bei Erwachsenen vermittelt und verletzungs- und altersbedingte Lerndefizite umkehrt.“ Obwohl dies keine Entschuldigung dafür ist, in Ihrem Trainingsprogramm nachzulassen, spiegeln die Autoren wider, dass diese Forschung „besonders wichtig für die Behandlung von Personen ist, die aufgrund fortgeschrittenen Alters, Gebrechlichkeit oder Behinderung nicht in der Lage sind, Sport zu treiben“.

Selenmangel wird mit einer Vielzahl von Erkrankungen des Gehirns in Verbindung gebracht, und der Blutspiegel des Minerals nimmt mit zunehmendem Alter tendenziell ab. Da Selen ein leicht verfügbares und kostengünstiges Nahrungsergänzungsmittel ist und in vielen Lebensmitteln, darunter Paranüssen, Meeresfrüchten, Geflügel und Innereien, vorkommt, könnte es leicht in die Ernährung oder Nahrungsergänzung älterer Erwachsener integriert werden, um die Gesundheit des Gehirns zu unterstützen. Eine Einschränkung: Selen ist giftig, wenn es in hohen Dosen eingenommen oder gegessen wird. Stellen Sie daher sicher, dass die tolerierbare obere Aufnahmemenge von 400 μg pro Tag für Erwachsene nicht überschritten wird. Was die Zukunft angeht, sagt Co-Leiter Hou zustände dass sie „weiterhin mit unseren Mitarbeitern zusammenarbeiten werden, um die potenziellen Vorteile von Selen bei anderen neurologischen Erkrankungen zu untersuchen.“

Verweise: 

Leiter O, Zhuo Z, Rust R, et al. Selen vermittelt die belastungsinduzierte Neurogenese bei Erwachsenen und kehrt Lerndefizite um, die durch Hippocampusverletzungen und Alterung verursacht werden. Zellmetabolismus. 2022;S1550-4131(22)00005-5. doi:10.1016/j.cmet.2022.01.005



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