Erforschung der Rolle von BHB für die psychische Gesundheit: Epigenetische Modulation als Behandlung der metabolischen Psychiatrie
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Wenn wir also über die Bildung von Ketonen bei ketogenen Diäten sprechen, und diese Ketone sind molekulare Signalkörper, dann meine ich Folgendes. BHB ist derzeit der am besten untersuchte Ketonkörper in der Literatur. Das bedeutet nicht, dass die anderen Ketonkörper keine molekularen Signalwirkungen oder -einflüsse haben. Es bedeutet lediglich, dass sich die Forschung zum Zeitpunkt dieses Artikels auf diese bei BHB beobachteten Effekte konzentriert.
Früher galt BHB nur als Stoffwechselnebenprodukt, doch seit einigen Jahren gewinnt es zunehmend an Bedeutung, da man seine Rolle im komplexen Prozess der epigenetischen Modulation erkannt hat, eine Rolle, die tiefgreifende Auswirkungen auf neuropsychiatrische Erkrankungen hat.
Epigenetik: Der subtile Architekt der Genexpression
Bevor ich auf einige Besonderheiten von BHB eingehe, halte ich es für sehr hilfreich, das Konzept der Epigenetik zu verstehen. Um dies zu erklären, möchte ich die gängige Analogie einer Bibliothek und eines Bibliothekars verwenden. Stellen Sie sich Ihre DNA als eine riesige Bibliothek mit einer riesigen Sammlung von Büchern voller Ihrer genetischen Informationen vor. Die Epigenetik ähnelt der Entscheidung eines Bibliothekars, welche Bücher aus den Regalen genommen werden, um gelesen zu werden, und welche versteckt bleiben. Der Bibliothekar ist in diesem Szenario supermächtig, finden Sie nicht auch? Der Bibliothekar verändert nicht die Bücher selbst – die DNA-Sequenz bleibt unverändert –, aber der Bibliothekar beeinflusst, welche Teile des genetischen Codes ausgedrückt oder „gelesen“ werden und welche nicht. In dieser Bibliothek sind die Bücher (DNA) so wertvoll, dass sie nicht entfernt werden können. Wenn jedoch ein Buch zum Lesen ausgewählt wird, werden in einem separaten Prozess (Transkription) Fotokopien (Messenger-RNA; mRNA) der erforderlichen Seiten erstellt. Diese Fotokopien verlassen die Bibliothek und enthalten die Informationen, die die Zelle zur Produktion von Proteinen benötigt.
Die DNA-Sequenz in Genen bleibt unabhängig von epigenetischen Einflüssen gleich. Ich denke, dass die Konzepte der Genetik und Epigenetik für Menschen, die mit diesen Konzepten nicht vertraut sind, verwirrend sein können. Wenn Sie davon verwirrt sind, sind Sie nicht allein. Schauen wir uns einige Beispiele an, die unser Verständnis erleichtern.
Der Verzehr von Lebensmitteln, die reich an Vitamin B12 sind, wie Fleisch, Milchprodukte und Eier, kann epigenetische Marker beeinflussen. Während Vitamin B12 die DNA-Sequenz von Genen im Zusammenhang mit der Gesundheit von Nerven und Blutzellen nicht verändert, spielt es eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung gesunder DNA-Muster, die für die ordnungsgemäße Expression dieser Gene von entscheidender Bedeutung sind.
Die Belastung durch Schadstoffe und Chemikalien wie Schwermetalle kann zu epigenetischen Veränderungen führen. Diese Toxine verändern nicht die tatsächliche DNA-Sequenz von Genen, können aber die Expression von DNA-Mustern verändern. Dies beeinflusst die Art und Weise, wie bestimmte Gene exprimiert werden, und kann sich möglicherweise auf die Gesundheit auswirken, ohne den genetischen Code selbst zu verändern.
Psychischer Stress und traumatische Erlebnisse können zu epigenetischen Veränderungen führen. Diese Erfahrungen verändern nicht die DNA-Sequenz in Genen, die mit der Stressreaktion und der psychischen Gesundheit zusammenhängen. Sie können jedoch die Art und Weise, wie diese Gene exprimiert werden, durch verschiedene Mechanismen verändern. Diese veränderte Genexpression kann sich auf die Stressreaktion des Körpers auswirken und sogar den Zellstoffwechsel und die Mitochondrienfunktion beeinträchtigen, da Stressreaktionen eng mit dem Energieverbrauch und der Zellgesundheit verknüpft sind. Während also der genetische Code unverändert bleibt, kann die Art und Weise, wie der Körper auf Stress auf molekularer Ebene reagiert, erheblich verändert werden.
Sport beeinflusst die Expression des PPARGC1A-Gens, das für den Energiestoffwechsel wichtig ist. Während die Übung die eigentliche DNA des PPARGC1A-Gens nicht verändert, steigert sie dessen Aktivität. Dies führt zu einer Steigerung der mitochondrialen Produktion in Muskelzellen und einer besseren Energieeffizienz, alles durch epigenetische Modifikationen, ohne die DNA-Sequenz des Gens zu verändern.
Die Regulierung der Genexpression (auch Epigenetik genannt) wird durch verschiedene Mechanismen erreicht. In diesem Artikel erfahren wir etwas über Histonmodifikationen, DNA-Methylierungen und microRNAs (miRNAs), auch nicht-kodierende RNAs genannt. Am Ende werden Sie ein wenig besser verstehen, wie die Wirkung von BHB diese für die Genexpression entscheidenden Prozesse auf eine Weise beeinflusst, die sich auf die Gehirngesundheit auswirkt.
β-Hydroxybutyrat verstehen: Mehr als nur ein Kraftstoff
Für diejenigen, die neu im Blog und in der ketogenen Diät sind: Wir bringen Sie schnell auf den neuesten Stand! β-Hydroxybutyrat ist ein Ketonkörper, der überwiegend in der Leber bei reduzierter Kohlenhydrataufnahme, wie etwa beim Fasten oder der Einhaltung einer ketogenen Diät, produziert wird. In diesen Zuständen verlagert der Körper die Verwendung von Glukose als primäre Energiequelle auf die Fettverbrennung, was zur Produktion von BHB und anderen Ketonen führt. Sie können BHB herstellen, indem Sie eine ketogene Diät befolgen, oder Sie können BHB als Ergänzung oder eine Kombination aus beiden einnehmen.
Sie müssen jedoch wissen, dass die Rolle von BHB weit über die bloße Rolle einer alternativen Energiequelle hinausgeht. Es fungiert als Signalmolekül und beeinflusst eine Reihe biologischer Prozesse. Zu seinen faszinierendsten Funktionen gehört seine Fähigkeit, die Genexpression über verschiedene epigenetische Wege zu modulieren und zu beeinflussen, die für die Stimmung und die kognitiven Funktionen relevant sind.
Die Rolle von β-Hydroxybutyrat (BHB) für die psychische Gesundheit: epigenetischer Einfluss und GPCR-Interaktion
Um die vielfältige Rolle von β-Hydroxybutyrat (BHB) für die psychische Gesundheit zu verstehen, müssen wir seine epigenetischen Auswirkungen und insbesondere seine Interaktion mit G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) untersuchen. GPCRs sind eine große Familie von Zelloberflächenrezeptoren, die eine Schlüsselrolle bei der Übertragung von Signalen von außerhalb der Zelle nach innen spielen. Sie binden an spezifische Liganden (wie Hormone, NTs und Stoffwechselnebenprodukte wie BHB) und aktivieren dadurch G-Proteine.
G-Proteine, kurz für Guanin-Nukleotid-bindende Proteine, sind eine Familie von Proteinen, die als molekulare Schalter in Zellen fungieren. Sie befinden sich auf der Innenseite der Zellmembran und werden durch GPCRs aktiviert.
Sobald G-Proteine in der Zelle aktiviert werden, erzeugen sie mehrere Schritte von Signalkaskaden, an denen wichtige Zwischenmoleküle wie sekundäre Botenstoffe (z. B. cAMP, Calciumionen) und Kinasen (Enzyme, die anderen Proteinen Phosphatgruppen hinzufügen) beteiligt sind. Einige der durch GPCRs initiierten Signalwege interagieren indirekt mit der epigenetischen Maschinerie der Zelle.
Beispielsweise kann die von ihnen initiierte Kaskade zur Aktivierung von Kinasen führen, die Transkriptionsfaktoren oder andere an der Genregulation beteiligte Proteine phosphorylieren. Einfacher ausgedrückt: Wenn G-Proteine aktiviert werden, lösen sie eine Kettenreaktion aus, die schließlich bestimmte Enzyme (z. B. Kinasen) aktiviert. Diese Kinasen modifizieren dann Schlüsselproteine (wie Transkriptionsfaktoren), die steuern, welche Gene in der Zelle aktiv sind. Auf diese Weise kann ein Signal von außerhalb der Zelle (z. B. ein Hormon) zu Veränderungen in den Aktivitäten der Zelle führen, einschließlich Veränderungen in der Art, welche Gene aktiv sind.
Das alles ist also sehr interessant, aber was wissen wir über die Rolle von BHB bei der Interaktion mit GPCRs? GPR109A und GPR41 sind spezifische Typen von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs), bei denen in der Forschungsliteratur BHB-spezifische Wirkungen identifiziert wurden.
BHB aktiviert GPR109A in Adipozyten und reduziert so die Lipolyse sowie in Immun- und Endothelzellen. Diese Aktivierung kann entzündungshemmende Wirkungen hervorrufen und möglicherweise das Arterioskleroserisiko verringern. Wie könnte sich dies direkt auf die Gesundheit des Gehirns auswirken und somit Behandlungseffekte bei psychischen Erkrankungen und neurologischen Störungen hervorrufen? Nun, entzündungshemmende Wirkungen, wie sie durch die Interaktion von BHB und GPR109A-Aktivierung in Immun- und Endothelzellen entstehen, sind für das Gehirn von entscheidender Bedeutung! Chronische Entzündungen sind ein bekannter Faktor bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen, sodass eine Verringerung der Entzündung das Gehirn vor Neuroinflammationen schützen kann. Eine verbesserte Endothelfunktion verbessert die Durchblutung des Gehirns und sorgt für eine bessere Zufuhr von Sauerstoff und Nährstoffen – lebenswichtige Mechanismen für ein funktionierendes Gehirn und damit für eine Stabilisierung der Stimmung und kognitiven Funktionen.
Die Wirkung von BHB ist jedoch hemmend oder „antagonistisch“ bei der Expression von GPR41. Wie könnte es von Vorteil sein, wenn BHB den Ausdruck behindert? Das scheint kontraintuitiv zu sein, nicht wahr? Beginnen wir also mit unserer Untersuchung im Zusammenhang mit Diabetes.
Bei Diabetes ist die uneingeschränkte Expression von GPR41 mit einer verminderten Insulinsekretion verbunden. Es wird angenommen, dass dieser Rückgang dazu beiträgt, dass die Betazellen der Bauchspeicheldrüse nicht mehr ausreichend auf erhöhte Glukosespiegel reagieren können, ein Schlüsselmerkmal von Typ-2-Diabetes. Die Aktivierung von GPR41 in Betazellen der Bauchspeicheldrüse könnte tatsächlich eine Rolle bei der Hemmung der ordnungsgemäßen glukosestimulierten Insulinsekretion unter diabetischen Bedingungen spielen.
Allerdings wurde festgestellt, dass BHB, wie bereits erwähnt, die Expression von GPR41 antagonisiert. Warum spielt das eine Rolle? Denn die Antagonisierung (Hemmung oder Verlangsamung) der Expression von GPR41 kann positive Auswirkungen auf den Stoffwechsel haben.
Durch die Wirkung gegen GPR41 steigert BHB möglicherweise die Insulinsekretion und verbessert dadurch die Blutzuckerkontrolle. Dieser Mechanismus legt nahe, dass BHB eine wertvolle Rolle bei der Behandlung von Diabetes spielt, insbesondere bei der Verbesserung der Glukosetoleranz und der Insulinsensitivität. Aber was ist mit psychischen Erkrankungen und neurologischen Problemen, die durch Stoffwechselstörungen im Gehirn gekennzeichnet sind? Ich würde behaupten, dass diese Effekte für die Gesundheit des Gehirns von Bedeutung sind.
Ein stabiler Blutzucker ist für die Gehirnfunktion von entscheidender Bedeutung. Eine verbesserte Glukoseregulation unterstützt die kognitive Gesundheit, verringert das Risiko neurodegenerativer Erkrankungen, trägt zur Stimmungsstabilisierung bei und bietet einen allgemeinen Neuroprotektionsschutz. Es wurde gezeigt, dass der Antagonismus von BHB gegen GPR41 den Energieverbrauch und die Aktivität des sympathischen Nervs beeinflusst. Eine Wechselwirkung, die auch die Glukosehomöostase beeinflusst, indem sie die Insulinsekretion reguliert.
Der Antagonismus von GPR41 durch BHB beeinflusst auch die sympathische Nervenaktivität. Die Regulierung der sympathischen Nervenaktivität ist wichtig, da sie Teil der Reaktion des Körpers auf Stress ist. Durch die Modulation dieser Reaktion kann BHB Einfluss auf die Bewältigung stressbedingter Auswirkungen auf das Gehirn nehmen, von denen wir wissen, dass sie den Gehirnstoffwechsel stören können. Die Rolle dieser Wechselwirkung bei der Glukosehomöostase und der Insulinsekretion ist für die Gesundheit des Gehirns von entscheidender Bedeutung. Ungleichgewichte können zu Stimmungs- und kognitiven Problemen sowie einem erhöhten Risiko für neurodegenerative Erkrankungen führen.
BHB spielt eine bedeutende Rolle bei entzündlichen, neurologischen und Stoffwechselerkrankungen als endogener GPCR-Ligand.
He, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y. & Huang, W. (2023). β-Hydroxybutyrat als epigenetischer Modifikator: zugrunde liegende Mechanismen und Implikationen. Heliyon. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098
Es ist nicht schwer zu erkennen, dass die Wirkung von BHBs auf GPCRs erhebliche Auswirkungen auf die Stoffwechselgesundheit und damit direkte Auswirkungen auf die Gehirngesundheit hat.
Und das sind nur die indirekten Auswirkungen von BHB auf die epigenetische Expression durch GPCRs. Machen wir Sie mit den direkten Mechanismen vertraut, damit Sie besser verstehen, warum es sich um eine so wirksame Therapie handelt.
Methylierung 101: Den Grundstein für die Rolle von BHB bei der Genregulation legen
BHB hat starke Auswirkungen auf die Methylierung. Bevor wir darüber sprechen können, sollten wir einen Moment darüber sprechen, was Methylierung ist, denn es handelt sich um einen grundlegenden biologischen Prozess, der eine wichtige Rolle bei der Genregulation und Epigenetik spielt.
Machen Sie dieses Wort nicht zu kompliziert. Es erscheint zunächst einschüchternd, aber im Kern handelt es sich bei der Methylierung lediglich um die Anfügung kleiner chemischer Gruppen, sogenannter Methylgruppen, an bestimmte Teile unserer DNA oder an die Proteine (Histone), um die die DNA gewickelt ist. Sie wirken wie „Tags“, die Gene entweder aktivieren oder abschalten können. Wenn bestimmten Regionen Methylgruppen hinzugefügt werden, können sie ein Gen „abschalten“ und verhindern, dass es zur Bildung von Proteinen verwendet wird. Wenn diese kleinen Methylgruppen nicht vorhanden sind, „schalten“ sie ein Gen ein, indem sie dessen aktive Transkription in Proteine ermöglichen. Methyl-Tags schalten Gene aus und diese Gene produzieren keine Proteine. Gene, die keinen Methyl-Tag haben, schalten sich ein und produzieren Proteine.
In der Bibliotheks- und Bibliothekar-Analogie könnte die DNA-Methylierung damit verglichen werden, dass der Bibliothekar bestimmte Markierungen oder Markierungen an bestimmten Büchern anbringt. Diese Marker verändern nicht den Inhalt der Bücher (die DNA-Sequenz), sondern geben an, ob ein Buch leicht zugänglich sein sollte oder nicht. Wenn in dieser Analogie ein Buch vom Bibliothekar markiert wird (Methylierung), ist dies ein Signal dafür, dass dieses Buch derzeit nicht geöffnet oder gelesen werden sollte. Dies ähnelt der Art und Weise, wie Methylierung in der DNA die Expression bestimmter Gene unterdrücken kann. Es ist, als würde der Bibliothekar sagen: „Dieses Buch wird im Moment nicht benötigt; Lassen wir es im Regal und außerhalb des Umlaufs.“ Umgekehrt bedeutet das Fehlen eines solchen Tags, dass das Buch zum Lesen verfügbar ist, ähnlich wie die fehlende Methylierung die Expression eines Gens ermöglichen kann.
Erhöhte β-Hydroxybutyrat (BHB)-Spiegel können die Aktivität von Enzymen wie DNA-Methyltransferasen (DNMTs) hemmen. DNMTs sind für das Hinzufügen von Methylgruppen zur DNA verantwortlich, einem Schlüsselprozess der Genregulation, der als Methylierung bekannt ist. Durch die Hemmung dieser Enzyme kann BHB die Methylierung der DNA reduzieren, was zu Veränderungen in der Expression bestimmter Gene führen kann.
Lassen Sie uns ein Beispiel bereitstellen, um Ihnen das Lernen zu erleichtern!
BHB hemmt Enzyme, die die Methylierung fördern. Diese Hemmung durch BHB ermöglicht die Hochregulierung des Gens PGC-1a (PPARG-Coaktivator 1a). Das ist wirklich, wirklich gut. PGC-1a ist entscheidend für die Funktion und Biogenese der Mitochondrien. Die Hochregulierung dieses Gens spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der mitochondrialen Atmungsfunktion und der Oxidationsraten von Fettsäuren.
Wenn Sie wissen möchten, welche Gene durch die Auswirkungen von BHB auf die Methylierung beeinflusst werden, dann wird Ihnen dieser Artikel, den ich genau darüber geschrieben habe, wirklich gefallen!
Es ist allgemein bekannt, dass Ketonkörper nicht nur als Hilfsbrennstoff für den Ersatz von Glukose dienen, sondern durch die Bindung an mehrere Zielproteine, darunter Histondeacetylase (HDAC) oder G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, auch antioxidative, entzündungshemmende und kardioprotektive Eigenschaften induzieren (GPCRs)
He, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y. & Huang, W. (2023). β-Hydroxybutyrat als epigenetischer Modifikator: zugrunde liegende Mechanismen und Implikationen. Heliyon. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098
Diese Zusammenarbeit zwischen DNA-Methylierung und Histonveränderungen ist der Schlüssel zum Ausschalten bestimmter Gene. Solche orchestrierten Interaktionen veranschaulichen die Komplexität der epigenetischen Regulation, bei der mehrere Prozesse zusammenarbeiten, um die Expression von Genen fein abzustimmen und letztendlich die Zellfunktion zu beeinflussen.
Erforschung des Zusammenhangs zwischen BHB- und HDAC-Hemmung
Als nächstes werden wir über etwas sprechen, das Histon-Deacetylasen (HDACs) genannt wird. Die HDAC-Familie besteht aus mehreren Enzymen, die jeweils mit einer anderen Nummer gekennzeichnet sind, z. B. HDAC1, HDAC2, HDAC3 usw., einschließlich HDAC5. Hierbei handelt es sich um Enzyme, die typischerweise Acetylgruppen von Histonen entfernen, was zu einer dicht gepackten DNA und einer verringerten Genaktivität führt.
Es wurde gezeigt, dass BHB HDAC5 hemmt, und dies wurde mit neuroprotektiven Ergebnissen in Verbindung gebracht, da es dabei hilft, Signalwege zu blockieren, die zum Zelltod führen. Dies hat Fragen zur Rolle von Ketonen wie BHB bei der Behandlung von Erkrankungen aufgeworfen, die genetische Variationen von HDAC5 beinhalten, wie etwa der bipolaren Störung. Könnte die Modulation von HDAC5 durch Ketone ein Schlüsselmechanismus sein, durch den eine ketogene Diät ihre therapeutische Wirkung bei bipolaren Störungen entfaltet?
Kehren wir zu unserer Bibliotheks- und Bibliothekar-Analogie zurück. Stellen Sie sich vor, der Bibliothekar (Epigenetik) verwendet HDACs (ein Enzym), um die Bücher (Gene) enger in die Regale (Histone) zu packen. Diese enge Anordnung der Regale macht es schwierig, einzelne Bücher herauszuziehen (so ein Bücherregal hatten wir alle schon, oder?). Die Schwierigkeit, das Buch aus dem Regal zu bekommen, verringert die Wahrscheinlichkeit, dass es gelesen wird (Genexpression). Weniger HDACs bedeuten mehr Platz in den Bücherregalen und ein einfacheres Auffinden von Büchern (Genen). Habe es? Gut! Lasst uns weitergehen!
Und diejenigen ohne Biologie-Hintergrund fragen sich vielleicht, ob die Methylierung irgendwie mit Histondeacetylasen (HDACs) zusammenhängt. Sie sind nicht. Es handelt sich um deutlich unterschiedliche Mechanismen. Sie werden jedoch oft gemeinsam in denselben Artikeln besprochen, da diese Mechanismen kollaborativer Natur sind. DNA-Bereiche, die einer starken Methylierung unterliegen, können Proteine anziehen, die diese methylierten Regionen erkennen. Diese Proteine können dann HDACs an der Stelle rekrutieren, was, wie Sie gleich erfahren werden, starke Auswirkungen haben kann.
Zufälligerweise spielt BHB eine wichtige Rolle bei der Modulation der Genexpression, indem es Histondeacetylasen (HDACs) hemmt. Die Hemmung der HDACs durch BHB verhindert diese Deacetylierung, was zu einem entspannteren Zustand der DNA führt.
Ich weiß, dass das Wort „entspannt“ in diesem Zusammenhang seltsam ist. Aber ich erfinde es nicht. Der Begriff „entspannt“ im Zusammenhang mit DNA- und Histonmodifikationen ist angemessen und wird in der Molekularbiologie häufig verwendet. Wenn DNA „entspannt“ ist, bezieht sich dies auf einen Zustand, in dem die DNA weniger eng um Histone gewickelt ist. Diese Relaxation ist für die Genexpression von entscheidender Bedeutung, da sie Transkriptionsfaktoren und anderen regulatorischen Proteinen einen leichteren Zugang zu bestimmten DNA-Regionen ermöglicht.
Diese Entspannung ermöglicht es bestimmten Genen, wie zum Beispiel FOXO3a, aktiver zu werden. FOXO3a ist an verschiedenen zellulären Prozessen beteiligt, darunter Stressreaktion und Apoptose (programmierter Zelltod). Die Hemmung von HDACs durch BHB kann die Transkription von FOXO3a verbessern und so zur zellulären Stressresistenz und Überlebensmechanismen beitragen. Dieser Effekt ist besonders relevant im Zusammenhang mit der Neuroprotektion, einem dringend benötigten Behandlungseffekt bei Menschen mit psychischen Erkrankungen.
Ich möchte nicht, dass Sie denken, dass die Auswirkungen von BHB auf HDACs nur für ein Gen relevant sind. Ein weiteres relevantes und wichtiges Beispiel dafür, wie die Hemmung von HDACs durch das Vorhandensein von BHB als epigenetische Modifikation deutlich wird, wenn wir uns den Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) ansehen.
Unsere Ergebnisse zeigten, dass der Ketonkörper BHBA die BDNF-Expression bei einer Konzentration innerhalb eines physiologischen Bereichs (0.02–2 mM) bei normaler Energieversorgung fördern kann.
Hu, E., Du, H., Zhu, X., Wang, L., Shang, S., Wu, X., … & Lu, X. (2018). Beta-Hydroxybutyrat fördert die Expression von BDNF in Hippocampus-Neuronen bei ausreichender Glukoseversorgung. Neuroscience, 386, 315-325. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.06.036
Es wurde auch beobachtet, dass die Hemmung von HDACs durch BHB zu einer Erhöhung der BDNF-Expression führt. BDNF ist ein entscheidendes Gen für neuronales Wachstum, Überleben und synaptische Plastizität. Durch die Hemmung von HDACs fördert BHB einen stärker acetylierten Zustand von Histonen in der Nähe des BDNF-Gens und erleichtert so dessen Transkription. Diese Hochregulierung von BDNF kann erhebliche Auswirkungen auf die Neuroplastizität, die kognitive Funktion und möglicherweise auf die Behandlung von Depressionen und anderen Stimmungsstörungen haben.
Den Einfluss von BHB auf die microRNA-Regulation verstehen
Eine weitere Methode der epigenetischen Regulierung sind sogenannte microRNAs (miRNAs), bei denen es sich um kleine nichtkodierende RNA-Moleküle handelt, die die Genexpression regulieren. Sie fungieren als Wegweiser, die sich an bestimmte Boten-RNA (mRNA) in der Zelle binden können, und wenn sie dies tun, können microRNAs (miRNAs) entweder die Proteinproduktion der Boten-RNA (mRNA) stoppen oder die Proteinproduktion verlangsamen. Wie erklären wir die Rolle von microRNA bei der epigenetischen Expression mithilfe unserer Bibliotheksanalogie?
In unserer genetischen Bibliotheksanalogie, in der Gene Bücher sind und der Bibliothekar die Epigenetik repräsentiert, sind microRNAs (miRNAs) wie kleine Notizen, die eintreffen, nachdem der Bibliothekar bereits beschlossen hat, ein Buch (Gen) zu lesen und Fotokopien (mRNA) angefertigt wurden. Diese Hinweise geben Hinweise darauf, wie oft der Bibliothekar (Epigenetik) weiterhin auf bestimmte Bücher (Gene) zugreifen sollte oder ob der Zugriff eingeschränkt werden sollte, um eine bessere Kontrolle über die Genexpression zu gewährleisten, um den Bedürfnissen der Zelle gerecht zu werden.
BHB weitet seinen Einfluss auf microRNAs (miRNAs) aus. Wie macht BHB das? Ihre Funktion besteht darin, dass sie sich an bestimmte Boten-RNA-Moleküle (mRNA) binden, was typischerweise zur Unterdrückung oder zum Abbau dieser Boten-RNAs führt. Wie in unserer Bibliotheksanalogie beschrieben, spielen microRNAs (miRNAs) eine Rolle bei der posttranskriptionellen Regulation, indem sie in erster Linie die Genexpression optimieren. Sie können auf den Abbau bestimmter Boten-RNAs (mRNAs) abzielen oder deren Translation hemmen, um die Produktion bestimmter Proteine als Reaktion auf den Bedarf einer Zelle zu erhöhen oder zu reduzieren.
Solche Prozesse sind Schlüsselkomponenten der posttranskriptionellen Regulation, die eine Vielzahl zellulärer Prozesse beeinflussen, zu denen auch der Stoffwechsel gehört.
An menschlichen Freiwilligen durchgeführte Studien haben gezeigt, dass sich die microRNA-Expressionsprofile nach einer 6-wöchigen ketogenen Diät (KD) erheblich veränderten, was darauf hindeutet, dass die durch eine KD hervorgerufenen Stoffwechselveränderungen, zu denen auch erhöhte BHB-Spiegel gehören, zu Veränderungen der miRNA führen können Ausdruck.
Insgesamt zeigten die Freiwilligen einer KD eine Regulierung von miRNAs, die auf bestimmte Gene abzielen, die mit dem Nährstoffstoffwechsel sowie mTOR-, PPARs-, Insulin- und Zytokin-Signalwegen verbunden sind
Nasser, S., Vialichka, V., Biesiekierska, M., Balcerczyk, A. & Pirola, L. (2020). Auswirkungen der ketogenen Ernährung und der Ketonkörper auf das Herz-Kreislauf-System: Konzentration zählt. Weltjournal für Diabetes, 11(12), 584–595. https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i12.584
Das Interessante daran war jedoch, dass die durch die ketogene Diät (KD) regulierten miRNAs auf spezifische Gene abzielten, die mit dem Nährstoffstoffwechsel verbunden sind, sowie auf wichtige Signalwege wie mTOR (mechanistisches Ziel von Rapamycin), PPARs (Peroxisome Proliferator-aktivierte Rezeptoren) und Insulin Signalwege und Zytokin-Signalwege. Dies sind wichtige Wege für die Gesundheit des Gehirns, indem sie den Energiestoffwechsel modulieren und Neuroinflammationen reparieren und reduzieren.
Dies ist nur eine weitere Möglichkeit, wie BHB zur Feinabstimmung der Genexpression beitragen, die Zellfunktion beeinflussen und potenzielle Behandlungseffekte auf Krankheitsprozesse oder Stoffwechselzustände erzielen kann.
Zusammenfassung
In diesem Artikel haben Sie mehrere Mechanismen untersucht, durch die das Vorhandensein von BHB als epigenetischer Modulator der Genexpression fungiert. Kehren wir zu unserer Analogie der Bibliothek voller Bücher (Gene) und des Bibliothekars (Epigentik) zurück, wird deutlich, dass BHB die Rolle des Bibliothekars in unserer genetischen „Bibliothek“ übernimmt.
Ähnlich wie der Einfluss des Bibliothekars auf den Inhalt der Bibliothek verändert BHB nicht die grundlegende DNA-Sequenz selbst; es lässt die DNA-Sequenz unverändert. Allerdings spielt BHB eine entscheidende Rolle bei der Beeinflussung der epigenetischen Markierungen und molekularen Prozesse, die die Genexpression bestimmen. Durch seinen Einfluss auf Prozesse wie Histonmodifikation, DNA-Methylierung und microRNA-Regulierung erweist sich BHB als leistungsstarker Regulator in der komplexen Welt der Epigenetik. Es beeinflusst tiefgreifend unseren Stoffwechselzustand und kann die Genexpression beeinflussen, wodurch die Funktion mehrerer relevanter Systeme beeinflusst wird, die sich auf die Gesundheit des Gehirns auswirken. Und deshalb frage ich mich: Warum sollte es keine Behandlungseffekte bei psychischen Erkrankungen und neurologischen Störungen haben?
Ich hoffe aufrichtig, dass dieser Artikel Ihnen beim Verständnis ketogener Diäten geholfen hat. Sie haben das Recht zu erfahren, wie Sie sich besser fühlen können, und angesichts der starken molekularen Signalwirkung von Ketonen, die in der Forschungsliteratur identifiziert wurde, entdecken Sie möglicherweise, dass eine ketogene Diät eine davon sein könnte.
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