Gedächtnis und Mikronährstoffe - Publikation

Das Gehirn unterliegt wie alle anderen Organe auch einem Alterungsprozess, der zu einer Verminderung verschiedener Hirnleistungen führt. Wie kernspintomographische Untersuchungen gezeigt haben, kommt es bereits im mittleren Erwachsenenalter zu einer Volumenverringerung gedächtnisrelevanter Hirnregionen wie des Hippokampus und des präfrontalen Kortex. Neben einer Verschlechterung der Gedächtnisleistung treten etwa ab dem siebzigsten Lebensjahr noch andere Hirnleistungstörungen auf, z.B. eine Verlangsamung der Reaktionszeit und der Verarbeitungsgeschwindigkeit von Informationen. Auch die räumliche Orientierungsfähigkeit nimmt ab. Das Altern beeinträchtigt also vor allem die Tempoleistungen des Gehirns.  Sprachkenntnisse, Begriffsvermögen und berufliche Fähigkeiten bleiben meist sehr gut erhalten und können sich sogar noch verbessern.

Seit einigen Jahren ist nachgewiesen, dass im Bereich des Hippokampus und im Riechkolben des menschlichen Gehirns zeitlebens neue Nervenzellen entstehen können. Dieses Phänomen nennt man adulte Neurogenese. Die Fähigkeit des Gehirns, neue Nervenzellen zu bilden, kann durch bestimmte Verhaltensweisen unterstützt werden. Wesentlich dabei ist, dem Gehirn immer wieder neuen Lern- und Denkstoff zu bieten, d.h. einen anregenden, aktiven Lebensstil zu führen. Man sollte sich also von der Vorstellung trennen, dass Altern zwangsläufig mit einer Abnahme der geistigen Leistungsfähigkeit verbunden sein müsste.

Störungen des Gedächtnisses und der Aufmerksamkeit  sind allerdings keineswegs Phänomene, die nur im Seniorenalter auftreten; auch viele Menschen im jüngeren und mittleren Erwachsenenalter machen die Erfahrung, dass sie ihr Gedächtnis im Stich lassen kann. Wenn einem plötzlich die Namen von Geschäftspartnern oder Termine nicht mehr einfallen, kann dies schon bedrohlich wirken. Für kognitive Probleme im mittleren Erwachsenenalter gibt es verschiedene Ursachen. Sehr häufig ist chronischer Stress der Verursacher von Gedächtnisproblemen. Ein kurzzeitiger Stresszustand hingegen schadet dem Gehirn nicht, sondern kann sogar die Konturen der Erinnerung schärfen.

Anhaltender Stress führt über eine Aktivierung der HPA-Achse zu einer Erhöhung des Cortisolspiegels. Wenn die Cortisolkonzentrationen über einige Tage erhöht sind, können die Neuronen des Hippokampus bereits Schaden nehmen. Die Zahl der Dendrite und synaptischen Verbindungen nimmt ab. Ein hoher Cortisolspiegel führt auch dazu, dass deutlich weniger neue Gehirnzellen entstehen; außerdem wird die Bildung des Nervenwachstumsfaktors BDNF eingeschränkt. Leichter Hypercortisolismus ist auch ein häufiger Befund bei depressiven Erkrankungen.

Im Laufe wiederholter depressiver Episoden können sich die Schädigungen des Hippokampus summieren, so dass es zu einer bleibenden Beeinträchtigung des Gedächtnisses kommen kann, wenn die Depression nicht rechtzeitig behandelt wird.

Gedächtnisprobleme oder andere kognitive Störungen im mittleren Erwachsenenalter können durchaus auch mit Diabetes mellitus, Hypothyreose oder anderen Erkrankungen zusammenhängen.

Eine wesentliche Voraussetzung für eine gute kognitive Leistungsfähigkeit ist eine „hirngesunde“ Ernährung, die weitgehend der Ernährungsform entspricht, die auch für die Prävention von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu empfehlen ist. Die Zufuhr von gesättigten Fettsäuren, Transfettsäuren und Cholesterin sollte gering gehalten werden. Wünschenswert sind eine hohe Aufnahme von Obst und Gemüse und eine Bevorzugung von  Kohlenhydraten mit niedrigem glykämischen Index.

Bei Gedächtnisproblemen sollte altersunabhängig immer an eine unzureichende Versorgung mit Mikronährstoffen gedacht werden. Kognitive Störungen sind oftmals das erste Anzeichen eines Mangels an Vitaminen der B-Gruppe. Mikronährstoffe sind für die Energieversorgung der Nervenzellen unerlässlich und besonderes maßgebend  für den Neurotransmittermetabolismus. Bekanntlich ist das Neurotransmittergleichgewicht von entscheidender Bedeutung für die Hirnleistungsfähigkeit und Befindlichkeit.

Im Folgenden werden die bei kognitiven Störungen relevanten Mikronährstoffe beschrieben:

Arginin

Arginin ist die Vorstufe des Signalgases Stickstoffmonoxid (NO), das für die Regulierung der Gefässweite und der Durchblutung benötigt wird. NO wirkt auch an Synapsen und beeinflusst dort, je nach Typ, die Freisetzung verschiedener Neurotransmitter. Es gibt zunehmend Hinweise, dass NO als retrograder Botenstoff auch an der Gedächtnisbildung beteiligt ist.

Glutaminsäure

Glutaminsäure ist die Drehscheibe des Aminosäurenstoffwechsels; im Gehirn wirkt sie als exzitatorischer Neurotransmitter. Die Glutamatrezeptoren sind für die synaptische Plastizität im Rahmen von Lernen und Gedächtnis unentbehrlich. Bei Schulkindern mit Lernschwierigkeiten konnte durch eine Glutamatsupplementierung eine Verbesserung der Merkfähigkeit erreicht werden. Es ist aber zu beachten, dass Glutamat auch ein erhebliches neurotoxisches Potential (Exzitotoxizität) besitzt und an der Pathogenese von Schlaganfällen, neurodegenerativen Erkrankungen und Epilepsien beteiligt ist. Bei diesen Krankheitsbildern sowie bei einer nervösen Übererregbarkeit darf Glutamat nicht supplementiert werden.

Cystein

Cystein ist meist der limitierende Faktor für die Synthese von Glutathion, dem wichtigsten Antioxidans in der Zelle. Mit zunehmendem Alter kommt es zu einer signifikanten Verminderung der Cystein-Plasmakonzentration, wodurch auch die Glutathionsynthese beeinträchtigt wird. Generell ist der Alterungsprozess mit einer Verminderung der antioxidativen Kapazität in Blutplasma und Gehirn verbunden.

Die Zunahme des oxidativen Stresses und die damit einhergehende Schädigung von Zellstrukturen und Molekülen im Gehirn kann allmählich zu einer Verminderung der kognitiven Leistungsfähigkeit führen. Eine Supplementierung von Cystein in Form von N-Acetyl-Cystein (NAC) erweist sich als ein bewährtes Verfahren zur Verbesserung der Glutathionsynthese. NAC kann die NO-Verfügbarkeit verbessern und hat einen antiinflammatorischen Effekt. Letzterer ist deshalb bedeutsam, weil es mit steigendem Lebensalter auch zu einer Zunahme der Konzentrationen proinflammatorischer Zytokine im Gehirn kommt.

Glycin

Glycin ist ein inhibitorischer Neurotransmitter an glycinergen Rezeptoren, die sich im Rückenmark und in den Basalganglien befinden. Glycinsupplemente haben deshalb einen entspannenden und spasmolytischen Effekt. Glycin ist aber auch ein Coagonist an den NMDA-Rezeptoren, die für das Lernen und die Gedächtnisbildung sehr wichtig sind. 1999 wurde eine Studie publiziert, in der mit einer besonderen Darreichungsform von Glycin in allen Altersgruppen eine deutliche Verbesserung der Gedächtnisleistungen erzielt wurde.

Serin

Serin ist die Ausgangssubstanz für die Bildung von Cholin, Acetylcholin und Phospholipiden. Acetylcholin, ein wichtiger Botenstoff im ZNS, erweist sich u.a. auch für die Aufmerksamkeit und das Lernen als erforderlich. Serin erfüllt ferner eine wichtige Aufgabe im Homocysteinmetabolismus. Die Methylgruppe des Serins wird für die Bildung von 5-Methyl-THF(Coenzymform) aus THF (Tetrahydrofolsäure) benötigt; somit hängt die Remethylierung des Homocysteins von einer ausreichenden Serinverfügbarkeit ab. Außerdem ist Serin an der Cysteinbildung aus Homocystein beteiligt. Eine Serinsupplementierung vermindert den Homocysteinanstieg nach einer Methioninbelastung.

Tryptophan

Tryptophan ist die Ausgangssubstanz für die Bildung des Neurotransmitters Serotonin. Serotonin hat sehr vielfältige Funktionen im ZNS; u.a. ist das serotoninerge System auch für das Lernen und für das Gedächtnis zuständig.

Mit dem Tryptophandepletionstest kann man experimentell relativ einfach einen Serotoninmangel im Gehirn erzeugen und dadurch die Folgen für die Hirnfunktion beurteilen. Mit Hilfe dieser Methode konnte gezeigt werden, dass ein Tryptophanmangel vor allem die Ausbildung des Langzeitgedächtnisses beeinträchtigt.

Bei anhaltendem psychosozialen Stress besteht häufig ein deutlich erhöhter Tryptophanbedarf, da Cortisol zu einem beschleunigten Tryptophanabbau führt. Das ist einer der Gründe, warum man bei Gedächtnisstörungen unbedingt auf eine gute Tryptophanversorgung achten soll.

Tyrosin

Tyrosin ist die Ausgangssubstanz für die Bildung der Katecholamine Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin. Das dopaminerge System ist für die Gedächtnisbildung verantwortlich. Tyrosinsupplemente haben sich vor allem bei starker und langandauernder körperlicher Belastung zur Aufrechterhaltung und Verbesserung des Arbeitsgedächtnisses als hilfreich erwiesen.

Homocystein und die Vitamine B6, B12 und Folsäure

Erhöhte Homocysteinkonzentrationen sowie niedrige Konzentrationen der Vitamine B6, B12 und Folsäure können unabhängig voneinander oder kombiniert zu Hirnleistungsstörungen führen. In großen US-amerikanischen Studien wie der „Framingham Offspring Study“ und der „Maine-Syracuse-Study“ waren erhöhte Homocysteinkonzentrationen unabhängig von den Vitaminspiegeln mit Hirnleistungsstörungen assoziiert.

Für die schädliche Wirkung des Homocysteins gibt es verschiedene Erklärungen. In höheren Dosen wirkt Homocystein direkt neurotoxisch, weil es die Aktivität der NMDA-Rezeptoren beeinflusst. Bekanntlich ist Homocystein ein wichtiger Risikofaktor für Gefäßerkrankungen und kann auch über eine Beeinträchtigung der Durchblutung zu einer Störung der Gehirnfunktion führen. Erhöhte Homocysteinkonzentrationen beeinträchtigen die Methylierungsreaktionen, die für die Bildung vieler Neurotransmitter eine zentrale Bedeutung haben.

Folsäure spielt eine fundamentale Rolle im Neurotransmittermetabolismus. Laut DGE ist die Folsäureversorgung in allen Altersgruppen unzureichend. Niederländische Forscher konnten in einer dreijährigen randomisierten Doppelblindstudie nachweisen, dass die tägliche Einnahme von 800 µg Folsäure zu einer signifikanten Verbesserung der Gedächtnisleistungen bei älteren Menschen führte. An der Studie waren über 800 Probanden beteiligt. Die Ergebnisse wurden im Januar 2007 im britischen Fachmagazin „The Lancet“ publiziert.

Vitamin B12 ist ebenso wie die Folsäure an Methylierungsreaktionen beteiligt und wird auch für den Homocysteinabbau benötigt. In mehreren Studien war ein niedriger Vitamin B12-Status mit einem schnelleren kognitiven Abbau im Alter verknüpft. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass ein Vitamin-B12-Mangel sich mit zunehmendem Alter verstärkt, da erfahrungsgemäß bereits ab dem fünfzigsten Lebensjahr die Vitamin-B12-Aufnahme im menschlichen Körper nachlässt. In einer Studie der Universität Oxford, die im September 2008 in „Neurology“ publiziert wurde, zeigte sich, dass bei älteren Menschen mit Vitamin-B12-Mangel das Risiko für eine Hirnschrumpfung erheblich erhöht ist.

Vitamin B1

Vitamin B1 ist das maßgebende Vitamin für den Glukoseabbau. Deshalb sind die Neuronen, als stark glukoseabhängige Zellsysteme, vor allem auf Vitamin B1 angewiesen. Eine unzureichende Vitamin-B1-Versorgung kann relativ schnell zu Hirnleistungsstörungen führen. Bei älteren Menschen ist die Unterversorgung insbesondere deshalb von Relevanz, weil sie häufig Diuretika einnehmen; diese bewirken eine vermehrte Thiaminausscheidung. Generell trägt eine Supplementierung von Vitamin B1 zur Verbesserung der psychischen Befindlichkeit bei.

Vitamine C und E

Die große US-amerikanische „Cache-County-Study“ kam zu dem Ergebnis, dass bei Senioren mit einer hohen Zufuhr der Vitamine C und E die Hirnleistungsfähigkeit länger erhalten blieb als bei Studienteilnehmern mit einer niedrigen Aufnahme antioxidativer Vitamine. In zahlreichen Studien konnte auch nachgewiesen werden, dass eine hohe Vitamin-E-Zufuhr den kognitiven Abbau zu verlangsamen vermag. Vitamin E ist das wichtigste lipophile Antioxidans und ist deshalb gerade für das Gehirn von größter Bedeutung, da die Gehirnsubstanz zu 60 Prozent aus Fettmolekülen besteht.

Im Juli 2008 wurde eine Studie publiziert mit dem Nachweis, dass die bei Typ-2-Diabetikern nach fettreichen Mahlzeiten auftretenden Gedächtnisprobleme durch die Einnahme von Vitamin C und E deutlich abgeschwächt werden können.

Eine ungesunde Ernährungsweise führt zu einer vermehrten Bildung freier Radikale, die auch auf das Gehirn gewebsschädigend wirken.

Vitamin D

Verschiedene kleinere Studien haben gezeigt, dass Vitamin D auch für die kognitive Leistungsfähigkeit bei älteren Menschen bedeutsam sein könnte.

In einer größeren Studie aus den Niederlanden, im Mai 2008 publiziert, wurden die Vitamin-D3-Konzentrationen bei 225 älteren Patienten mit der Verdachtsdiagnose M. Alzheimer gemessen. Außerdem absolvierten die Studienteilnehmer den Mini-Mental-Statustest (MMSE). Es zeigte sich, dass Studienteilnehmer mit höheren Vitamin-D-Konzentrationen auch bessere Ergebnisse bei MMSE erzielten.

Zink

Zink ist ein wichtiges Spurenelement im Gehirn; es reguliert die Aktivität verschiedener Neurotransmitter-Rezeptoren (NMDA, Glycin, GABA). Zink ist in hoher Konzentration im Hippokampus vorhanden, also der Gehirnstruktur, die für das Lernen und für die Gedächtnisbildung eine zentrale Rolle spielt. Bei Jugendlichen konnte durch eine Zinksupplementierung eine deutliche Verbesserung kognitiver Leistungen erzielt werden.

Eisen

In einer Studie der Pennsylvania State University testeten Wissenschaftler die kognitiven Leistungen von mehr als 100 Frauen im Alter von 18 bis 35 Jahren. Eine Eisensupplementierung von 60 mg über 16 Wochen führte bei Frauen mit leichtem Eisenmangel zu einer entscheidenden Verbesserung der kognitiven Leistungsfähigkeit, insbesondere der Gedächtnisleistungen. Aus diesem Grund sollte auch ein leichter Eisenmangel, wenngleich noch keine hämatologischen Veränderungen vorliegen, behoben werden.

Andere Mikronährstoffe

Alterungsprozesse sind mit einer zunehmenden mitochondrialen Dysfunktion assoziiert, wodurch die ATP-Synthese der Zelle abnimmt und vermehrt freie Radikale gebildet werden. Zur Unterstützung des Energiestoffwechsels der Nervenzellen kann deshalb auch eine Nahrungsergänzung mit Carnitin, Acteyl-Carnitin, Coenzym Q10, Vitamin B2 und Alpha-Liponsäure sinnvoll sein.

Eine unzureichende Magnesiumversorgung beeinträchtigt unter Umständen die kognitive Leistungsfähigkeit, z.B. durch eine Verminderung der Stresstoleranz. Die Gabe von Magnesium soll vor allem die Erholung der Hirnleistungsfähigkeit nach Hirntraumen verbessern – so jedenfalls Hinweise aus mehreren Studien. Je nach der zugrundeliegenden Stoffwechselstörung können auch noch andere Mikronährstoffe, wie z.B. Taurin, SAM, Vitamin B3, Chrom, Biotin, Cholin und Phosphatidylcholin, bei Gedächtnisstörungen nützlich sein.

Eine Störung des Gedächtnisses ist eines der ersten Anzeichen, dass mit der Mikronährstoffversorgung einiges nicht stimmt. Wenn das Gedächtnis gut funktionieren soll, müssen alle für die Hirnleistung erforderlichen Mikronährstoffe ausreichend vorhanden sein. Ob ein Mikronährstoff fehlt, kann aber nur durch eine entsprechende Blutanalyse festgestellt werden, zum Beispiel durch den DCMS-Neuro-Check.