Metabolisches Syndrom, Muskel-Skelett-System, Neurologie

Der Ketonfluss durch BDH1 unterstützt die metabolische Umgestaltung der Skelett- und Herzmuskulatur als Reaktion auf intermittierende, zeitlich begrenzte Ernährung

Intermittierendes Fasten (IF) und zeitbeschränkte Ernährung (TRF) sind Diäten, die nachweislich positive Stoffwechselergebnisse erzielen. Während Fastenperioden sind Ketone als wichtiger Brennstoff für das Gehirn anerkannt, während ihre Rolle in Skelettmuskel und Herz weniger erforscht ist.

In dieser Studie wurde der Muskelketonstoffwechsel bei Mäusen während eines neu entwickelten intermittierenden TRF-Zeitplans (iTRF) untersucht, der aus 4 Tagen 18-stündigem Fasten (zur Herbeiführung einer starken ketogenen Reaktion) gefolgt von 3 Tagen uneingeschränkter Ernährung (zur Erholung) bestand.

Mitochondrien in Herz- und Skelettmuskeln sind hocheffizient bei der Fettsäureoxidation (FAO) und enthalten große Mengen des Enzyms Beta-Hydroxybutyrat-Dehydrogenase 1 (BDH1). In dieser Studie wurden Mäuse mit einem Mangel an BDH1 in ihren quergestreiften Muskeln verwendet, um die Rolle des Enzyms zu verstehen.

Die wichtigsten Ergebnisse:

• Muskelumbau und Ketonfluss: Die Vorteile von iTRF für den Muskelumbau waren eng mit dem Ketonfluss über BDH1 verbunden, insbesondere im Herzen und im oxidativen Skelettmuskel.
• Fettoxidation und Belastungstoleranz: Mäuse mit BDH1-Mangel zeigten eine beeinträchtigte Fettoxidation und eine verringerte Belastungstoleranz während des Fastens, was darauf hindeutet, dass BDH1 für eine effiziente Mitochondrienfunktion im Muskel entscheidend ist.
• Stoffwechselvorteile von iTRF: iTRF führte zu einer signifikanten Umgestaltung der Muskulatur, wie etwa einer Zunahme der Muskelmasse und einer Verbesserung der mitochondrialen Bioenergetik. Bei BDH1-defizienten Mäusen waren diese Vorteile jedoch abgeschwächt.

Schlussfolgerungen

Diese Erkenntnisse liefern neue Einblicke in die Bedeutung von Ketonen im Skelett- und Herzmuskelstoffwechsel. Das Verständnis dieser Mechanismen vertieft unser Wissen darüber, wie Fasten den Muskelumbau fördert, die mitochondriale Effizienz steigert und die Energienutzung optimiert. Diese Erkenntnisse können bei der Entwicklung therapeutischer Strategien zur Verbesserung der Stoffwechselgesundheit und der Muskelfunktion Anwendung finden.