Kalorienrestriktion baut starke Muskeln auf und stimuliert Gene für gesundes Altern

Eine Reduzierung der Gesamtkalorienzufuhr kann die Muskeln verjüngen und biologische Wege aktivieren, die für eine gute Gesundheit wichtig sind, so Forscher der National Institutes of Health und ihre Kollegen. Es ist seit langem bekannt, dass eine Verringerung der Kalorienzufuhr, ohne dem Körper essenzielle Vitamine und Mineralien zu entziehen (Kalorienrestriktion), das Fortschreiten altersbedingter Krankheiten in Tiermodellen verzögert. Diese neue Studie, die in der Zeitschrift Aging Cell veröffentlicht wurde, legt nahe, dass dieselben biologischen Mechanismen auch auf den Menschen zutreffen könnten.

Kalorienrestriktion verbessert die muskelspezifische Kraft

Die Forscher rund um Studien-Autor und wissenschaftlichen Direktor der NIA, Luigi Ferrucci, M.D., Ph., analysierten die Daten von Teilnehmern an der Studie Comprehensive Assessment of Long-Term Effects of Reducing Intake of Energy (CALERIE), einer vom National Institute on Aging (NIA) unterstützten Studie, in der untersucht wurde, ob eine mäßige Kalorienrestriktion die gleichen gesundheitlichen Vorteile bringt, die in Tierstudien beobachtet wurden. Sie fanden heraus, dass die Teilnehmer über einen Zeitraum von zwei Jahren ihre tägliche Kalorienzufuhr um 25 % reduzieren sollten, dass die Gruppe aber höchstens eine Reduzierung um 12% erreichen konnte. Selbst diese geringe Kalorienreduktion reichte aus, um die meisten biologischen Signalwege zu aktivieren, die für ein gesundes Altern wichtig sind.

Als Nächstes versuchte das Forschungsteam, die molekularen Grundlagen der Vorteile zu verstehen, die in begrenzten, früheren Untersuchungen zur Kalorienrestriktion beim Menschen festgestellt wurden. Eine Studie zeigte, dass Personen, die sich einer Kalorienrestriktion unterzogen, im ersten Jahr Muskelmasse und durchschnittlich 20 Pfund Gewicht verloren und ihr Gewicht im zweiten Jahr hielten. Trotz des Verlusts an Muskelmasse verloren die Teilnehmer an der Kalorienrestriktion jedoch nicht an Muskelkraft, was darauf hindeutet, dass die Kalorienrestriktion die Menge der von jeder Einheit der Muskelmasse erzeugten Kraft, die so genannte muskelspezifische Kraft, verbessert. Für die aktuelle Studie verwendeten die Wissenschaftler Oberschenkelmuskelbiopsien von CALERIE-Teilnehmern, die bei der Aufnahme in die Studie sowie bei den Nachuntersuchungen nach einem und zwei Jahren entnommen wurden.

Um herauszufinden, welche menschlichen Gene während der Kalorienrestriktion beeinflusst wurden, isolierten die Wissenschaftler Boten-RNA (mRNA), ein Molekül, das den Code für Proteine enthält, aus Muskelproben. Das Team bestimmte die Proteinsequenz jeder mRNA und nutzte die Informationen, um festzustellen, welche Gene bestimmte mRNAs hervorgebracht haben. Weitere Analysen halfen den Wissenschaftlern festzustellen, welche Gene während der Kalorienrestriktion hochreguliert waren, was bedeutet, dass die Zellen mehr mRNA produzierten, und welche herunterreguliert waren, was bedeutet, dass die Zellen weniger mRNA produzierten. Die Forscher bestätigten, dass die Kalorienrestriktion beim Menschen die gleichen Genwege beeinflusst wie bei Mäusen und nicht-menschlichen Primaten. So wurden beispielsweise durch eine geringere Kalorienzufuhr Gene, die für die Energieerzeugung und den Stoffwechsel verantwortlich sind, hochreguliert und Entzündungsgene herunterreguliert, was zu einer geringeren Entzündung führte. Da Entzündung und Alterung eng miteinander verbunden sind, stellt die Kalorienrestriktion laut den Forschern einen wirksamen Ansatz zur Prävention des entzündungsfördernden Zustands dar, den viele ältere Menschen entwickeln.

Kalorienrestriktion für eine längere Lebensdauer

Bereits frühere Forschungen des Pennington Biomedical Research Center zeigen, dass eine Kalorienrestriktion den Stoffwechsel und die Immunreaktionen verbessert, die mitbestimmen, wie lange ein Mensch lebt und wie viele Jahre er bei guter Gesundheit ist. Zwei Jahre bescheidener Kalorienrestriktion programmierten die Wege in den Fettzellen um, die dazu beitragen, die Art und Weise zu regulieren, wie die Mitochondrien Energie erzeugen, die entzündungshemmenden Reaktionen des Körpers und möglicherweise die Langlebigkeit. Mit anderen Worten: Die Kalorienrestriktion stellt viele der Stoffwechsel- und Immunreaktionen um, die die Lebenserwartung und die Gesundheitsspanne erhöhen. Die Studie stützte sich auf Daten, die im Rahmen der CALERIE-2-Studie (Comprehensive Assessment of the Long-Term Effects of Reducing Intake of Energy) von Pennington Biomedical gesammelt wurden, der am längsten laufenden Studie zur Kalorienrestriktion beim Menschen. Sie wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Die Studie zeigte, dass Menschen, die ihre Kalorienzufuhr über einen Zeitraum von zwei Jahren um etwa 14 Prozent reduzierten, mehr T-Zellen bildeten, die eine Schlüsselrolle bei der Immunfunktion spielen und den Alterungsprozess verlangsamen. Mit zunehmendem Alter schrumpft der Thymus und produziert weniger T-Zellen. Infolgedessen haben es ältere Menschen schwerer, Infektionen und bestimmte Krebsarten abzuwehren. Eine Kalorienrestriktion hilft, die Schrumpfung des Thymus zu verhindern, so dass die Person mehr T-Zellen bildet.

Neben der Verbesserung der Immunität ist eine Zunahme der T-Zellen auch mit einer verbesserten Fähigkeit verbunden, Fettsäuren zur Energiegewinnung zu verbrennen. Das ist wichtig, denn wenn eine Person diesen Brennstoff nicht verbrennt, kann sich das Fett in Organen wie Muskeln und Leber ansammeln, was zu Insulinresistenz, Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und Alterung führt. Die Studie lieferte ein weiteres wichtiges Ergebnis: eine mögliche Behandlung zur Verringerung altersbedingter Entzündungen und zur Verbesserung der Stoffwechselgesundheit. Studien haben gezeigt, dass die Einschränkung der Kalorienzufuhr um 40 Prozent bei Nagetieren deren Leben verlängert.

Eine Kalorienrestriktion verringert jedoch auch die Menge des Gens, das für den plättchenaktivierenden Faktor Acetylhydrolase (PLA2G7) kodiert. Die Verringerung von PLA2G7 bringt gesundheitliche Vorteile mit sich, wie die Verringerung altersbedingter Entzündungen und die Verbesserung der Stoffwechselgesundheit. Wenn die Forscher einen Weg finden, PLA2G7 nutzbar zu machen, könnten sie eine Behandlung entwickeln, die die Gesundheitsspanne eines Menschen verlängert, d. h. die Zeit, in der ein Individuum bei guter Gesundheit ist.