Fruchtzucker verändert DNA von Gehirnzellen

Weitreichender Einfluss: Eine fruchtzuckerhaltige Ernährung könnte unser Erbgut verändern, wie ein Versuch mit Ratten zeigt. Demnach verändert Fructose Anlagerungen an der DNA von Gehirnzellen. Diese beeinflussen, welche Gene abgelesen werden – und können so das Erinnerungsvermögen beeinträchtigen, sowie die Entstehung von Krankheiten wie Parkinson oder Depressionen fördern.

Alle unsere Zellen tragen das gleiche Erbgut. Doch je nach Gewebe und Zelltyp ist jeweils ein anderer Teil davon aktiv und wird abgelesen. Reguliert wird dieser zweite Code des Lebens über das sogenannte Epigenom – molekulare Veränderungen an der DNA, die wie ein Schalter das Ablesen der genetischen Informationen an bestimmten Stellen verhindern können. Zellen steuern so unter anderem, wann sie welche Proteine produzieren.

Umwelteinflüsse können diese epigenetische Programmierung beeinflussen. Studien belegen zum Beispiel, dass Sport blockierende Anlagerungen an der DNA von Muskelzellen löst – und dadurch mehr Gene abgelesen werden können als vorher. Auch unsere Ernährungsweise kann sich wahrscheinlich auf das Epigenom auswirken. Welchen Einfluss eine fruchtzuckerreiche Ernährung in diesem Zusammenhang hat, haben nun Wissenschaftler um Qingying Meng von der University of California in Los Angeles untersucht – und deutliche Effekte festgestellt.

Zuckerdrinks für Ratten

Für ihre Studie analysierten die Forscher, wie sich der Fruchtzucker auf das Erinnerungsvermögen von Ratten auswirkt. Dazu trainierten sie die Tiere zunächst darin, ein Labyrinth zielsicher zu durchlaufen und teilten sie anschließend nach dem Zufallsprinzip in unterschiedliche Gruppen ein. Sechs Wochen lang bekam nun eine Gruppe jeden Tag Fructose-haltiges Wasser eingeflößt und nahm dabei verhältnismäßig etwa so viel Fruchtzucker auf, wie ein Mensch, der einen Liter Limonade trinkt. Eine zweite Gruppe trank zum Vergleich täglich die gleiche Menge an Wasser ohne Fruchtzucker.

Nach sechs Wochen schickte Mengs Team die Ratten erneut durch das Labyrinth. Dabei zeigten sich erstaunliche Unterschiede: Während die Ratten aus der Gruppe ohne Fructose die zuvor gelernte Aufgabe gut meisterten, schnitten die Tiere, die sich von Wasser plus Zucker ernährt hatten, im Vergleich deutlich schlechter ab. Sie brauchten im Schnitt doppelt so lange, um den Weg aus dem Irrgarten zu finden – für die Forscher ein Hinweis darauf, dass die Fructose das Erinnerungsvermögen der Ratten beeinträchtigt hatte.

Die gute Nachricht: Eine bestimmte ungesättigte Fettsäure scheint diesen schädlichen Einfluss des Fruchtzuckers jedoch rückgängig zu machen, wie die Wissenschaftler berichten. Das zeigten Experimente mit einer dritten Gruppe. Diese hatte Zuckerwasser getrunken, das zusätzlich mit Docosahexaensäure (DHA) versetzt worden war – und erzielte im Labyrinthtest ähnlich gute Ergebnisse wie die Gruppe, die reines Wasser bekommen hatte.

Fructose verändert Gene im Gehirn

Doch sind diese Verhaltensunterschiede wirklich auf Modifikationen der DNA zurückzuführen? Um das zu überprüfen, sequenzierte das Team über 20.000 Gene der Gehirnzellen der Ratten. Dabei identifizierten sie rund 700 Gene im Hypothalamus und etwa 200 Gene im Hippocampus des Gehirns, die durch die Fructose verändert worden waren.

Wie die Wissenschaftler herausfanden, setzt der Fruchtzucker offensichtlich einen Mechanismus in Gang, bei der der Nukleinbase Cytosin eine biochemische Gruppe hinzugefügt oder weggenommen wird. „Solche Modifikationen spielen eine wichtige Rolle als An- beziehungsweise Aus-Schalter von Genen“, erklären die Forscher.

Insbesondere auf zwei Gene namens Bgn und Fmod scheint sich der Fruchtzucker den Ergebnissen zufolge schnell auszuwirken. Sind diese einmal verändert, setzt das eine Kaskade in Gang, die letztendlich hunderte weitere Gene beeinflusst. „Bgn und Fmod könnten sich deshalb als Anknüpfungspunkt für Medikamente eignen, die Krankheiten behandeln sollen, die durch veränderte Gene im Gehirn entstehen“, vermuten die Wissenschaftler.

Mit richtiger Ernährung Krankheiten vorbeugen

Eine Vielzahl der durch den Fruchtzucker modifizierten Gene sind Mengs Team zufolge mit Genen vergleichbar, die auch Menschen in sich tragen. Veränderungen an solchen Genen können unter anderem Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson, Depressionen, bipolare Störungen oder andere Hirnkrankheiten verursachen.

„Essen wirkt wie ein pharmazeutischer Bestandteil, der das Gehirn beeinflusst“, schließen die Forscher. Wer wenige zuckerhaltige Erfrischungsgetränke, Süßigkeiten und Nachspeisen konsumiere, könne nicht nur Übergewicht und Diabetes vorbeugen, sondern auch die Funktionsfähigkeit des Gehirns bewahren. Ob Docosahexaensäure ähnlich positiv wirkt wie eine zuckerfreie Ernährung, müsse hingegen erst noch geprüft werden. „DHA hat unseren Ergebnissen zufolge womöglich einen vorteilhaften Effekt. Ein Wundermittel gegen Krankheiten ist es aber sicher nicht.“ (EBioMedicine, 2016; doi: 10.1016/j.ebiom.2016.04.008)

(University of California Los Angeles, 25.04.2016 – DAL)