Weitere Vorteile der Mittelmeer-Diät entdeckt: Kleine Proteine könnten Herz und Gehirn schützen

Eine Ernährung nach mediterranem Vorbild könnte den Alterungsprozess über einen unerwarteten biologischen Weg beeinflussen, an dem winzige Proteine beteiligt sind, die in den Mitochondrien gebildet werden. Das geht aus einer neuen Studie hervor, die von Forschern der USC Leonard Davis School of Gerontology geleitet wurde.

Wie die mediterrane Ernährung das Altern beeinflussen könnte

Mitochondrien sind vor allem als Strukturen bekannt, die in den Zellen Energie erzeugen, doch Wissenschaftler erkennen zunehmend, dass sie auch chemische Signale freisetzen, die den Stoffwechsel, Entzündungen, Stressreaktionen und den Alterungsprozess beeinflussen. Die Forscher fanden heraus, dass ältere Erwachsene, die sich am strengsten an die mediterrane Ernährung hielten, höhere Blutwerte von zwei mitochondrialen Mikroproteinen namens Humanin und SHMOOSE aufwiesen. Beide wurden bereits zuvor mit einem Schutz vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Neurodegeneration in Verbindung gebracht – dem allmählichen Verlust der Nervenzellfunktion, der bei Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit auftritt.

Die Studie wurde von Roberto Vicinanza geleitet, einem außerordentlichen Professor für Gerontologie an der USC Leonard Davis School. „Diese Mikroproteine könnten als molekulare Botenstoffe fungieren, die das, was wir essen, in die Funktionsweise und das Altern unserer Zellen umsetzen“, sagte Vicinanza. „Es handelt sich um einen neuen biologischen Signalweg, der hilft zu erklären, warum die mediterrane Ernährung so wirkungsvoll ist.“

Die mediterrane Ernährung legt den Schwerpunkt auf Olivenöl, Fisch, Hülsenfrüchte, Obst, Gemüse, Vollkornprodukte und andere minimal verarbeitete Lebensmittel. Sie schränkt im Allgemeinen raffinierte Kohlenhydrate, stark verarbeitete Produkte und Lebensmittel mit hohem Zuckerzusatz ein. Jahrzehntelange Forschung hat diese Ernährungsweise mit einem geringeren Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes, kognitiven Verfall und vorzeitigen Tod in Verbindung gebracht. Wissenschaftler arbeiten jedoch weiterhin daran, die zellulären Prozesse zu identifizieren, die diese positiven Effekte bewirken könnten.

Olivenöl, Fisch und Hülsenfrüchte zeigten starke Zusammenhänge

Für die neue Studie untersuchte das Forschungsteam Blutproben von älteren Erwachsenen, die sich in unterschiedlichem Maße an die mediterrane Ernährung hielten. Teilnehmer mit der strengsten Einhaltung wiesen signifikant höhere Konzentrationen von Humanin und SHMOOSE auf. Sie wiesen zudem niedrigere Indikatoren für oxidativen Stress auf – eine Form der Zellschädigung, die entsteht, wenn instabile Moleküle, sogenannte reaktive Sauerstoffspezies, die Schutzsysteme des Körpers überfordern. Anhaltender oxidativer Stress kann Proteine, Fette und die DNA schädigen und wird mit dem Altern sowie vielen chronischen Erkrankungen in Verbindung gebracht.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass einzelne Bestandteile der mediterranen Ernährung unterschiedlich zur Gesundheit der Mitochondrien beitragen könnten. Ein höherer Verzehr von Olivenöl, Fisch und Hülsenfrüchten war mit erhöhten Humanin-Spiegeln verbunden. Olivenöl und eine geringere Aufnahme von raffinierten Kohlenhydraten standen im Zusammenhang mit höheren SHMOOSE-Spiegeln. Zu den raffinierten Kohlenhydraten zählen Lebensmittel wie Weißbrot, Gebäck und viele zuckerhaltige Produkte, denen ein Großteil ihrer natürlichen Ballaststoffe und Nährstoffe entzogen wurde. Sie werden schnell verdaut und können zu einem starken Anstieg des Blutzuckerspiegels führen.

„Diese Ergebnisse legen nahe , dass bestimmte Bestandteile der mediterranen Ernährung die Mitochondrienbiologie direkt beeinflussen könnten“, sagte Pinchas Cohen, Dekan der USC Leonard Davis School und USC Distinguished Professor sowie leitender Autor der Studie. „Humanin und SHMOOSE könnten als Biomarker für die Einhaltung der mediterranen Ernährung dienen und klinische Bedeutung haben.“ Ein Biomarker ist ein messbares biologisches Zeichen, das Aufschluss über Gesundheit, Krankheit oder die Reaktion des Körpers auf ein bestimmtes Verhalten oder eine Behandlung geben kann. In diesem Fall könnten die beiden Mikroproteine Forschern möglicherweise dabei helfen, zu messen, wie stark der Körper einer Person auf eine mediterrane Ernährungsweise reagiert.

Winzige Proteine, versteckt in der mitochondrialen DNA

Die Studie baut auf mehr als 20 Jahren Forschung unter der Leitung von Cohen auf, der maßgeblich an der Entdeckung von Peptiden beteiligt war, die von Mitochondrien produziert werden. Die meisten bekannten menschlichen Proteine werden nach Anweisungen gebildet, die in der DNA im Zellkern enthalten sind. Mitochondrien verfügen jedoch über eine geringe Menge an eigenem genetischem Material, das unabhängig von der Kern-DNA vererbt wird.

Humanin und SHMOOSE stammen aus kurzen Abschnitten des mitochondrialen Genoms, die als kleine offene Leserahmen (small open reading frames) bezeichnet werden. Früher ging man davon aus, dass diese Regionen kaum oder gar keine Funktion hätten, doch mittlerweile wissen Forscher, dass einige von ihnen biologisch aktive Mikroproteine produzieren. Humanin gehört zu den am intensivsten untersuchten dieser Moleküle. Cohen und seine Kollegen identifizierten es erstmals im Jahr 2003. Nachfolgende Forschungen haben es mit einer verbesserten Insulinsensitivität, dem Schutz des Herz-Kreislauf-Systems, einer längeren Lebensdauer und dem Erhalt der kognitiven Funktionen in Verbindung gebracht.

Cohens Labor entdeckte später SHMOOSE (Small Human Mitochondrial ORF Over SErine tRNA), das mit der Gesundheit des Gehirns in Verbindung gebracht wird. Eine genetische Variante von SHMOOSE wurde mit einem erhöhten Risiko für Alzheimer in Verbindung gebracht, während die normale Form offenbar dazu beiträgt, Neuronen vor amyloidbedingten Schäden zu schützen. Amyloid ist ein Protein, das sich im Gehirn abnormal ansammeln und Plaques bilden kann – eines der wichtigsten biologischen Merkmale der Alzheimer-Krankheit. „Diese Peptide erweisen sich zunehmend als Schlüsselregulatoren der Alterungsbiologie“, sagte Cohen. „Sie verbinden die Mitochondrienfunktion mit Krankheiten wie Alzheimer und Herzerkrankungen und nun möglicherweise auch mit der Ernährung.“

Eine mögliche neue Form des Herzschutzes

Die Forscher identifizierten zudem einen möglichen Zusammenhang zwischen Humanin und Nox2, einem Enzym, das an der Bildung reaktiver Sauerstoffspezies beteiligt ist. Obwohl reaktive Sauerstoffspezies nützliche Rollen bei der normalen Zellsignalisierung und der Immunabwehr spielen, kann eine übermäßige Produktion Gewebe schädigen und oxidativen Stress erhöhen. Höhere Humanin-Spiegel gingen mit einer geringeren Nox2-Aktivität einher. Dieser Zusammenhang deutet darauf hin, dass Humanin dazu beitragen könnte, oxidative Schäden zu begrenzen und Herz sowie Blutgefäße zusätzlich zu schützen.

Die Forscher vermuten, dass die mediterrane Ernährung das Herz-Kreislauf-System auf zwei sich ergänzende Weisen schützen könnte. Sie könnte oxidativen Stress direkt reduzieren und gleichzeitig die Menge an mitochondrialen Mikroproteinen erhöhen, die dazu beitragen, schädliche zelluläre Signalwege einzudämmen. „Dies könnte einen neuen kardioprotektiven Mechanismus der mediterranen Ernährung darstellen“, sagte Vicinanza.

Die Mittelmeer-Diät auf die globale Bühne bringen

Vicinanza hat sich auch dafür eingesetzt, die mediterrane Ernährung über das Labor hinaus zu fördern, und sie nicht nur als Modell für Gesundheit, sondern auch für Kultur und ökologische Nachhaltigkeit präsentiert. Er hat mit der Gemeinde Pollica in Italien, einer von der UNESCO als Vorzeigegemeinde für die mediterrane Ernährung anerkannten Gemeinde, zusammengearbeitet, um die Einführung eines Internationalen Tages der mediterranen Ernährung bei den Vereinten Nationen zu unterstützen. Der Gedenktag findet jedes Jahr am 16. November statt. Sein Ziel ist es, weltweit das Bewusstsein für die gesundheitliche, kulturelle und ökologische Bedeutung der mediterranen Ernährung zu schärfen.

Vicinanza erklärte, diese Mission spiegele die weitreichenden Auswirkungen der neuen Erkenntnisse wider. „Wir verbinden jahrhundertealte Ernährungstraditionen mit modernster Molekularbiologie“, so Vicinanza. „Dies stützt die Vorstellung, dass gesunde Ernährungsmuster mit wenig bis gar keinen hochverarbeiteten Lebensmitteln die Art und Weise widerspiegeln, wie sich Menschen über lange Zeiträume hinweg ernährt haben, und möglicherweise Bedingungen schaffen, an die sich Mitochondrien – uralte Zellorganellen – wahrscheinlich angepasst haben.“ Zellorganellen sind spezialisierte Strukturen, die bestimmte Aufgaben im Inneren der Zellen erfüllen. Mitochondrien gelten als uralte Zellorganellen, da Wissenschaftler davon ausgehen, dass sie sich aus Bakterien entwickelt haben, die vor mehr als einer Milliarde Jahren eine symbiotische Beziehung mit frühen Zellen eingegangen sind.

Ein Schritt in Richtung Präzisionsernährung

Die Studie war relativ klein angelegt und beobachtend. Das bedeutet, dass sie Zusammenhänge zwischen der Ernährung und den Mikroproteinspiegeln identifizierte, jedoch nicht beweisen konnte, dass die mediterrane Ernährung direkt diese biologischen Veränderungen verursachte. Andere Faktoren, darunter körperliche Aktivität, der allgemeine Gesundheitszustand, die Einnahme von Medikamenten, die Genetik und der Lebensstil, könnten die Ergebnisse ebenfalls beeinflusst haben.

Trotz dieser Einschränkungen weisen die Ergebnisse auf ein sich entwickelndes Forschungsgebiet hin, das als Präzisionsernährung bekannt ist. Dieser Ansatz zielt darauf ab, anhand biologischer Messwerte, genetischer Daten, des Stoffwechsels und anderer persönlicher Merkmale Ernährungsempfehlungen zu entwickeln, die individueller sind als herkömmliche Ernährungsratschläge. Humanin, SHMOOSE und verwandte mitochondriale Mikroproteine könnten Wissenschaftlern letztendlich dabei helfen, festzustellen, welche Ernährungsmuster bei einer bestimmten Person positive zelluläre Effekte hervorrufen.

Zukünftige Studien werden untersuchen, ob eine Umstellung der Ernährung den Spiegel dieser Peptide direkt erhöhen kann und ob diese Erhöhungen zu einer messbaren Verringerung des Krankheitsrisikos führen.„Unser Ziel ist es, von der Beobachtung von Zusammenhängen zum Verständnis von Kausalzusammenhängen überzugehen“, so Vicinanza. „Wenn es uns gelingt, diese Signalwege zu nutzen, könnten wir möglicherweise Ernährungsstrategien entwickeln, die auf molekularer Ebene ein gesundes Altern fördern.“