Die Autophagie ist ein wichtiger Regulator des Alterungsprozesses und des Stoffwechsels, der auf Energiemangel reagiert denn die Autophagie baut defekte oder beschädigte Moleküle ab, woraus neue Energie gewonnen Werden kann. Diese Art der Entgiftung des Körpers hält den Körper fit und sehr wahrscheinlich auch jung. Bisher ging man davon aus, dass die Körperzellen vor allem selbst spüren, wenn sie wenig Energie haben und dann die Autophagie ankurbeln, doch jetzt hat man bei Mäusen herausgefunden, dass das Gehirn eine entscheidende Rolle spielt.
In einer Studie von Chen et al. (2023) hat man die Mäuse vier Stunden lang nicht gefüttert, genau in der Zeit, in der sie normalerweise viel essen, was vergleichbar mit dem Auslassen des Frühstücks ist, allerdings nehmen Mäuse etwa vierzig Prozent ihrer Nahrung zum Frühstück zu sich. Anschließend untersuchte man, wie die AgRP-Neuronen, eine Gruppe von etwa dreitausend Neuronen im Hungerzentrum des Gehirns, dem Hypothalamus, auf dieses kurze Fasten reagierten. Überraschenderweise stellte man fest, dass das Gehirn während des Fastens nicht nur Signale sendet, die den Organismus zum Essen anregen, sondern auch Signale, die die Autophagie aktivieren.
Chen et al. (2023) haben somit gezeigt, dass Fasten bei Mäusen die Autophagie in der Leber aktiviert, was mit einer Aktivierung der hypothalamischen AgRP-Neuronen einhergeht. Die optogenetische und chemogenetische Aktivierung von AgRP-Neuronen induziert die Autophagie, verändert die Phosphorylierung von Autophagie-Regulatoren und fördert die Ketogenese. Die von den AgRP-Neuronen abhängige Induktion der Autophagie in der Leber beruht dabei auf der Freisetzung von NPY im paraventrikulären Nukleus des Hypothalamus (PVH) durch präsynaptische Hemmung von NPY1R-exprimierenden Neuronen, um PVHCRH-Neuronen zu aktivieren. Umgekehrt hemmt die Hemmung der AgRP-Neuronen während des Energieentzugs die Induktion der hepatischen Autophagie und die Umstellung des Stoffwechsels. Die Aktivierung der AgRP-Neuronen erhöht die zirkulierenden Corticosteron-Konzentrationen, und die Verringerung der hepatischen Glucocorticoid-Rezeptor-Expression schwächt die AgRP-Neuronen-abhängige Aktivierung der hepatischen Autophagie ab. Insgesamt zeigt diese Studie ein grundlegendes Regulierungsprinzip der Leberautophagie bei der Kontrolle der metabolischen Anpassung während des Nährstoffmangels. Vereinfacht gesagt: Wenn der Energielevel niedrig ist, lösen die Nervenzellen die Ausschüttung des Hormons Corticosteron aus, das die Aktivierung der Autophagie in den Leberzellen anregt. Man geht nun davon aus, dass das Gehirn das erste Startsignal gibt, um die Autophagie schnell einzuleiten, während die Zellen in der Leber das Recyclingsystem erst zu einem späteren Zeitpunkt in Gang setzen. Offenbar wird die Autophagie nicht nur in den Körperzellen selbst, sondern auch vom Gehirn gesteuert.
Literatur
Chen, Weiyi, Mehlkop, Oliver, Scharn, Alexandra, Nolte, Hendrik, Klemm, Paul, Henschke, Sinika, Steuernagel, Lukas, Sotelo-Hitschfeld, Tamara, Kaya, Ecem, Wunderlich, Claudia Maria, Langer, Thomas, Kononenko, Natalia L., Giavalisco, Patrick & Brüning, Jens Claus (2023). Nutrient-sensing AgRP neurons relay control of liver autophagy during energy deprivation. Cell Metabolism, doi:10.1016/j.cmet.2023.03.019.
https://www.mpg.de/20185165/0418-neur-hungrig-gehirn-sagt-der-leber-dass-sie-recyceln-soll-153735-x (23-04-19)