Spermidin ist eine natürliche Substanz, die unter anderem in Weizenkeimen, Nüssen und Pilzen enthalten ist, aber auch im menschlichen Körper vorkommt. Sie verlängert das Leben von Zellen und hat positive Effekte auf den Alterungsprozess des Gehirns. Letzteres konnten ForscherInnen der Universität Graz, der Freien Universität Berlin und der Medizinischen Universität Innsbruck in zwei gemeinsamen Studien zeigen. Sie stellten fest, dass Mäuse und Fliegen bessere kognitive Leistungen zeigen, wenn sie mit Spermidin angereicherter Nahrung gefüttert wurden. Auch im Menschen scheint ein höherer Spermidingehalt in der Nahrung mit verbessertem Denkvermögen und einer stärkeren Gedächtnisleistung verknüpft zu sein. Die Studien sind im renommierten Fachjournal Cell Reports erschienen.
Alte Mäuse und Fliegen lernen mit Spermidin wieder besser
Dass die kognitive Leistungsfähigkeit im Alter abnimmt, ist wissenschaftlich belegt. Die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sind aber nach wie vor weitgehend unverstanden. Deshalb fehlt es sowohl an präventiven als auch an therapeutischen Konzepten. Die Ergebnisse eines internationalen Teams könnten eine Möglichkeit darstellen, wie man den Alterungsprozess des Gehirns auf natürliche Weise verlangsamen könnte: Die Forschenden haben gezeigt, dass oral verabreichtes Spermidin in betagten Mäusen und Fliegen zu einer verbesserten Funktionsweise der Mitochondrien im Hirn führt. Diese sind als „Kraftwerke der Zelle“ für die Energieversorgung zuständig. Durch den hohen Energieverbrauch der Nervenzellen sind Mitochondrien im Hirn von besonderer Bedeutung: Funktionieren sie besser, kann das zu einer gesteigerten Gedächtnisleistung beitragen.
„Dazu haben wir alten Fliegen und Mäusen Spermidin ins Futter bzw. Trinkwasser gemischt. So konnte gezeigt werden, dass oral verabreichtes Spermidin das Gehirn von Mäusen erreicht und dass diese im Alter in verschiedenen Gedächtnistests besser abschneiden als Mäuse, die keine Extraportion Spermidin bekamen“, so Andreas Zimmermann von der Uni Graz, Co-Erstautor der Studie. Die neuroprotektive Wirkung von Spermidin konnten die ForscherInnen auf die verbesserte Qualitätskontrolle der Mitochondrien im neuronalen Gewebe zurückführen. Co-Erstautor Sebastian Hofer, ebenfalls Uni Graz, erklärt: „Bereits in unseren vorangegangenen Arbeiten konnten wir darlegen, dass Spermidin-gefütterte Fliegen ein besseres Gedächtnis im Alter haben und dass dafür die Autophagie – ein zellulärer Reinigungsprozess – notwendig ist. Hier wiederum zeigen wir, dass die Verbesserung der mitochondrialen Funktion durch Spermidin sehr wahrscheinlich ein weiterer, wesentlicher Faktor ist.“
Auf molekularer Ebene konnten das Forschungsteam in einer zweiten Studie, geleitet von Stephan Sigrist an der Freien Universität Berlin, zeigen, dass Spermidin eine spezielle Modifikation eines zentralen Proteins der Proteinherstellung, namens eIF5A, fördert. Diese sogenannte Hypusinierung ist für die Funktion von eIF5A essentiell und fördert unter anderem die Herstellung mitochondrialer Proteine, wodurch wiederum die Funktion der Mitochondrien verbessert werden kann.
Günstige Effekte auf die kognitive Leistungsfähigkeit beim Menschen
Um zu überprüfen, ob sich die Ergebnisse aus dem Tiermodell auf den Menschen umlegen lassen, griffen die Innsbrucker ForscherInnen auf Daten aus der prospektiven Bruneck-Studie – benannt nach dem Ort in Südtirol – zurück. Aus über 800 Teilnehmenden wurde ein Kollektiv ausgewählt, das 1995 kognitiv normal leistungsfähig war. Jene ProbandInnen, die über die folgenden fünf Beobachtungsjahren kognitive Einbußen entwickelt hatten, wurden mittels der neuropsychologischen Testbatterie CERAD (Consortium to Establish a Registry for Alzheimer's Disease) identifiziert. Dabei wurden die Domänen Gedächtnis, Exekutivleistungen (Planen) und Sprachkompetenz überprüft. Gemeinsam mit ForscherInnen der Uni Graz wurde die Spermidinaufnahme über die Nahrung bestimmt. Das Ergebnis: Studienteilnehmende, die 1995 mehr Spermidin aufgenommen hatten, zeigten über die folgenden fünf Jahre deutlich weniger kognitive Einbußen. „Diese Beobachtung belegt einen Zusammenhang, der in naher Zukunft auch mit einer Interventionsstudie bestätigt werden sollte, zumal es im kognitiven Bereich sehr wenige Möglichkeiten einer positiven Beeinflussung gibt“, betont der Neurologe Stefan Kiechl, Direktor der Univ.-Klinik für Neurologie an der Medizin Uni Innsbruck.
Graz als Zentrum der molekularen Altersforschung
Frank Madeo und Tobias Eisenberg haben 2009 das „Anti-Ageing“-Potenzial sowie die gesundheitsfördernde Wirkung von Spermidin entdeckt. Die Substanz setzt einen zellulären Reinigungsprozess, die Autophagie, in Gang. Im Zuge dieses „Recyclings“ werden fehlerhafte oder unbrauchbare Zellbestandteile abgebaut und wiederverwertet, was Organismen länger fit hält. Diese Erkenntnis hat ein neues Forschungsfeld gegründet: Mittlerweile arbeiten über 100 Labore weltweit an unterschiedlichen „Anti-Ageing“-Aspekten der Spermidin-Supplementierung.
Die neue Arbeit wurde durch ein interdisziplinäres Forschungsteam von 50 ForscherInnen aus über 20 Universitäten und neun Ländern erstellt und von Sabrina Schröder, Sebastian Hofer, Andreas Zimmermann, Tobias Eisenberg und Frank Madeo vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Uni Graz gemeinsam mit den Neurologen Stefan Kiechl und Raimund Pechlaner von der Medizin Uni Innsbruck und Stephan Sigrist von der Freien Universität Berlin geleitet und koordiniert. Die epidemiologische Forschung zum Spermidin wird vom internationalen COMET-Zentrum VASCage (Research Centre on Vascular Ageing and Stroke) mit Hauptsitz in Innsbruck unterstützt.
Publikationen:
Schroeder, Hofer, Zimmermann, Pechlaner et al., Dietary spermidine improves cognitive function. Cell Reports 35, April 2021. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.108985
YongTian Liang et al., eIF5A hypusination, boosted by dietary spermidine, protects from premature brain aging and mitochondrial dysfunction. Cell Reports 35, April 2021. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.108941