CECAD

Der Geruch von Nahrung koordiniert zelluläres Recycling und Lebenserwartung

19.02.2019

Der Geruchssinn des Fadenwurms C. elegans ist abhängig von olfaktorischen Nervenzellen (rot); Ein Funktionsverlust der Geruchswahrnehmung führt zu Störungen im Recyclingsystem des Darms was durch die Anhäufung von Grün-fluoreszierendem Protein (GFP) visualisiert wird.

Der Geruch von Nahrung wirkt sich auf Physiologie und das Altern aus. Das konnte ein Team von Prof. Thorsten Hoppe vom Exzellenzcluster für Alternsforschung (CECAD) am Fadenwurm zeigen.. Überraschenderweise ist der Zusammenhang auf ein einziges Paar Nervenzellen des Geruchssinns zurückzuführen. Diese neuartigen Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Metabolism erschienen.

Der Geruch von Nahrungsmitteln löst in unserem Körper eine Reihe von physiologischen Prozessen aus. So wird die Produktion von Speichel und Verdauungsenzymen bereits vor der tatsächlichen Nahrungsaufnahme angeregt, um den Magendarmtrakt auf den bevorstehenden Verdauungsprozess vorzubereiten. In einem gesunden Organismus herrscht hierbei ein dynamisches Gleichgewicht zwischen dem Aufbau und Abbau von Proteinen. Das spielt eine wichtige Rolle beim Recycling von Zellen und damit beim Alterungsprozess. Den Wissenschaftler/innen ist es gelungen den Einfluss von Nahrungsgerüchen auf dieses Gleichgewicht zu zeigen. Die experimentellen Untersuchungen wurden am Fadenwurm Caenorhabditis elegans durchgeführt, einem wichtigen Modellorganismus der modernen biomedizinischen Forschung. Zwei der 358 Neuronen, die das Nervensystem des Fadenwurms bilden, sind Teil des olfaktorischen Systems und wichtig für die Geruchswahrnehmung. Den Einfluss des Riechens auf die Physiologie des Verdauungstrakts konnten die Wissenschaftler aufdecken, indem sie das Recycling grün leuchtender Proteine im Darm untersucht haben. Je grüner die Würmer, desto höher die Ansammlung von zellulärem Müll und somit ein Indiz für Defekte im Proteinabbau. Die zugrunde liegenden Prozesse werden durch das regulatorische microRNA Molekül mir-71 vermittelt. mir-71 beeinflusst das genetische Programm olfaktorischer Neuronen und davon ausgehend Abbauprozesse im Verdauungstrakt. Dieser neuartige Mechanismus ist zentral für die korrekte Verarbeitung von Geruchssignalen und vermittelt Veränderungen in den Darmzellen. Ist dieser Mechanismus blockiert verschlechtern sich jedoch nicht nur zelluläre Recyclingprozesse, sondern auch die Lebensdauer – so leben Fadenwürmer mit gestörtem „Geruchssinn“ wesentlich kürzer – ein starker Hinweis auf die physiologische Bedeutung des Riechens. „Wir gehen davon aus, dass der Organismus auf dieser Art Nahrungsaufnahme und Nahrungsabbau miteinander koordiniert“, kommentiert der Erstautor Dr. Fabian Finger, der für seine Arbeit mit dem Klaus Liebrecht Preis der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität zu Köln ausgezeichnet worden ist.

„Die Auswirkung von Gerüchen auf zellulärer Ebene ist ein noch wenig erforschtes Feld“, so Prof. Thorsten Hoppe. „Es ist bekannt, dass Defekte in der Geruchswahrnehmung mit Neurodegenerativen Krankheiten einhergehen. Wir wollen weiter der Frage nachgehen, welchen Einfluss die Wahrnehmung von Geruch auf Alterungsprozesse und Demenz Erkrankungen wie z.B. Alzheimer oder Parkinson haben.“

Originalveröffentlichung:

Olfaction regulates organismal proteostasis and longevity via microRNA-dependent signalling
Fabian Finger, Franziska Ottens, Alexander Springhorn, Tanja Drexel, Lucie Proksch, Sophia Metz, Luisa Cochella und Thorsten Hoppe

Nature Metabolism, DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-019-0033-z

Kontakt:
Prof. Thorsten Hoppe
Principal Investigator, CECAD Cologne and Institute for Genetics
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Presse und Kommunikation:
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