Carla Elena Mezo-González
Fettleibigkeit ist nicht nur ein primärer Risikofaktor für Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, sondern wird auch mit Lernschwierigkeiten in Verbindung gebracht. Die Mechanismen, die den durch Fettleibigkeit verursachten kognitiven Beeinträchtigungen zugrunde liegen, sind jedoch noch nicht gut verstanden. Hier untersuchten wir, ob eine Dysregulierung des Kynurenin-Signalwegs (KP) im Gehirn den Lerndefiziten fettleibiger Personen zugrunde liegen könnte. Der KP-Signalweg ist der Hauptweg des Tryptophan-Stoffwechsels (Trp). Er wird durch die enzymatische Umwandlung von Trp in Kynurenin (KYN) durch Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO) eingeleitet. KYN wird weiter in verschiedene Signalmoleküle umgewandelt, darunter Kynurensäure (KA) und Chinolinsäure (QA), die sich negativ auf das Lernen auswirken. Wistar-Ratten wurden vom Absetzen bis zu einem Alter von 120 Tagen entweder Standardfutter oder einer frei wählbaren fett- und zuckerreichen (fcHFHS) Diät ausgesetzt. Ihre Lernfähigkeiten wurden dann anhand einer Kombination aus den Aufgaben zur Erkennung neuer Objekte und zur Ortung neuer Objekte bewertet und die Konzentrationen von Tryptophan und Kynurenin-abgeleiteten Metaboliten in mehreren Gehirnregionen mithilfe von Ultrahochleistungsflüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie bestimmt. Adipöse Ratten zeigten eine verringerte Lernfähigkeit, die durch eine beeinträchtigte Kodierung und Konsolidierung des Gedächtnisses sowie erhöhte Konzentrationen von Trp, QA und Xanthurensäure (XA) im Hippocampus, jedoch nicht im frontalen Kortex und im Hirnstamm gekennzeichnet war. Umgekehrt verstärkte Fettleibigkeit die Expression von IDO in den erstgenannten Regionen, jedoch nicht im Hippocampus. QA und XA stimulieren das glutamaterge System und ihre erhöhte Produktion führt zu kognitiven Beeinträchtigungen. Diese Ergebnisse weisen daher darauf hin, dass ein veränderter Stoffwechsel des Kynureninwegs zu mit Fettleibigkeit verbundenen Lernschwächen beiträgt.