Forschung: Wirkung von Vitamin D und K2 auf das Gehirn und die kognitive Leistungsfähigkeit

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Torsten Lorenz, aktualisiert am 7. Dezember 2022, Lesezeit: 9 Minuten

Vitamin-D-Spiegel im Gehirn und kognitiver Abbau

Eine Studie von Wissenschaftlern der Tufts University hat den Vitamin-D-Gehalt im Gehirngewebe von Erwachsenen untersucht, die in unterschiedlichem Maße an kognitivem Abbau leiden.

Dabei wurde festgestellt, dass die Mitglieder dieser Gruppe mit einem höheren Vitamin-D-Gehalt im Gehirn bessere kognitive Funktionen hatten.

  • Die Studie erschien in der Fachzeitschrift Alzheimer’s & Dementia.

Diese Forschungsergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, zu untersuchen, wie Lebensmittel und Nährstoffe die Widerstandsfähigkeit des alternden Gehirns gegen Krankheiten wie Alzheimer und andere damit zusammenhängende Demenzerkrankungen fördern, sagte die leitende und korrespondierende Autorin Sarah Booth von der Tufts University.

  • Durch Vitamin D werden viele Funktionen im Körper unterstützt, darunter die Immunabwehr und die Erhaltung gesunder Knochen.

In vielen Studien wurden ernährungsbedingte Faktoren mit der kognitiven Leistung oder Funktion älterer Erwachsener in Verbindung gebracht.

Darunter waren auch viele Studien über Vitamin D, die jedoch alle entweder auf der Nahrungsaufnahme oder auf der Messung des Vitamin-D-Spiegels im Blut beruhen, so die Hauptautorin Kyla Shea, Associate Professor an der Friedman School of Nutrition Science and Policy in Tufts.

  • Das Ziel dieser Studie war es, herauszufinden, ob Vitamin D überhaupt im Gehirn vorhanden ist, und wenn ja, wie diese Konzentrationen mit dem kognitiven Abbau zusammenhängen.
  • Die Forscher untersuchten Proben des Gehirngewebes von 209 Teilnehmerinnen und Teilnehmern des Rush Memory and Aging Project, einer Langzeitstudie zur Alzheimer-Krankheit, die 1997 begann.

Dazu bewerteten die Wissenschaftler der Rush University die kognitiven Funktionen der Probanden, älterer Menschen ohne Anzeichen einer kognitiven Beeinträchtigung, während sie alterten, und analysierten Unregelmäßigkeiten in ihrem Hirngewebe nach dem Tod.

In der Studie der Tufts-Universität untersuchten die Forscher Vitamin D in vier Hirnregionen:

  • zwei Regionen, die mit Veränderungen im Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung gebracht werden,
  • eine Region, die mit Formen der Demenz in Verbindung mit dem Blutfluss in Verbindung gebracht wird,
  • und eine Region, von der keine Assoziationen mit dem kognitiven Abbau im Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit oder Gefäßerkrankungen bekannt sind.

Die Studie ergab, dass Vitamin D tatsächlich im Hirngewebe vorhanden ist und dass ein hoher Vitamin-D-Spiegel in allen vier Hirnregionen mit einer besseren kognitiven Funktion korreliert.

Der Vitamin-D-Spiegel im Gehirn stand jedoch in keinem Zusammenhang mit einem der physiologischen Kennzeichen, die in den untersuchten Gehirnen mit Alzheimer in Verbindung gebracht wurden, einschließlich der Ansammlung von Amyloid-Plaques, Lewy-Körperchen oder Anzeichen von chronischen oder mikroskopischen Schlaganfällen.

  • Es ist also noch unklar, wie genau Vitamin D die Gehirnfunktion beeinflussen könnte.

Demenz ist multifaktoriell bedingt, und viele der pathologischen Mechanismen, die ihr zugrunde liegen, sind noch nicht gut charakterisiert, sagt Shea. Vitamin D könnte mit Ergebnissen in Zusammenhang stehen, die bisher nicht untersucht wurden, die aber in Zukunft untersucht werden sollten.

Es ist auch bekannt, dass der Vitamin-D-Spiegel je nach Rasse und ethnischer Zugehörigkeit variiert, und die meisten Teilnehmer an der ursprünglichen Rush-Kohorte waren weiß.

Die Forscher planen Folgestudien mit einer vielfältigeren Gruppe von Probanden, um andere mit dem kognitiven Verfall verbundene Gehirnveränderungen zu untersuchen.

  • Sie hoffen, dass ihre Arbeit zu einem besseren Verständnis der Rolle führt, die Vitamin D bei der Vorbeugung von Demenz spielen kann.

Wichtig: Experten warnen jedoch davor, hohe Dosen von Vitamin-D-Präparaten als Präventivmaßnahme einzunehmen.

  • Die empfohlene Vitamin-D-Tagesdosis liegt bei 600 IE für Menschen zwischen 1 und 70 Jahren und bei 800 IE für ältere Menschen – zu hohe Mengen können schädlich sein und wurden mit dem Risiko von Stürzen in Verbindung gebracht.

Wirkung von Vitamin K auf das Gehirn und die kognitive Leistungsfähigkeit

In einer an Versuchstieren durchgeführten Studie haben Forscher Hinweise darauf gefunden, dass Vitamin K zum Schutz vor altersbedingten kognitiven Beeinträchtigungen im Zusammenhang mit Alzheimer und anderen Formen der Altersdemenz beitragen könnte.

  • Vitamin K2 zeigte eine vielversprechende Wirkung bei der Verhinderung von altersbedingten Verhaltensänderungen, funktionellen, biochemischen und histopathologischen Veränderungen im alternden Gehirn, sagte Dr. Mohamed El-Sherbiny von der AlMaarefa Universität und leitender Autor der Studie.

Die Verwendung von Vitamin K2 könnte den Wissenschaftlern zufolge ein vielversprechender Ansatz sein, um altersbedingte Störungen abzuschwächen und die kognitiven Funktionen bei alternden Menschen zu erhalten.

  • Vitamin K ist eine Gruppe von Verbindungen, zu der Vitamin K1, das in Blattgemüse und einigen anderen Gemüsesorten enthalten ist, und Vitamin K2, das in Fleisch, Käse und Eiern vorkommt, gehören.

Aus früheren Studien ist ein Zusammenhang zwischen Vitamin K und Vorgängen im Gehirn bekannt, und in einigen Studien wurde ein Vitamin-K-Mangel mit Alzheimer-Krankheit und Demenz in Verbindung gebracht.

Die vorliegende Studie gibt Aufschluss über einige der biologischen Wege, über die Vitamin K zur Erhaltung der kognitiven Funktionen beizutragen scheint.

Die Forscher untersuchten die Auswirkungen von Menachinon-7 (MK-7), einer Form von Vitamin K2, bei 3 Monate alten Ratten, einem Alter, in dem die Ratten die Geschlechtsreife erreicht haben.

  • Eine Gruppe von Ratten erhielt 17 Monate lang zusätzliches Menachinon-7, während die andere Gruppe dies nicht erhielt.

Anhand von validierten Tests, darunter ein Labyrinth, ein Schwimmtest und ein Soziabilitätstest, untersuchten die Wissenschaftler die kognitiven Fähigkeiten der Ratten sowie depressionsähnliches und ängstliches Verhalten.

  • In den Tests zeigte sich, dass die Ratten, die Menachinon-7 erhielten, besser abschnitten als die, die es nicht erhielten.

Die Vitamin-K-Supplementierung führte zu weniger Anzeichen von kognitiven Beeinträchtigungen, Depressionen und Angstzuständen sowie zu einer Verbesserung des räumlichen Gedächtnisses und der Lernfähigkeit.

  • Gegen Ende der Studie untersuchten die Forscher das Gehirngewebe der Ratten, um Erkenntnisse über die beteiligten biologischen Signalwege zu gewinnen.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Vitamin-K-Supplementierung die Signalwege beeinflusst, an denen die Proteine NLRP3, Caspase-1 und Nrf-2 beteiligt sind, die bei Entzündungen und antioxidativen Aktivitäten eine Rolle spielen.

Es scheint auch die Expression von Tyrosin zu fördern, einer Aminosäure, die zum Erhalt der kognitiven Funktionen beiträgt.

Neben verschiedenen Formen von Vitamin K, die natürlich in Lebensmitteln vorkommen, sind auch Vitamin-K-Präparate im Handel erhältlich.

Die Forscher wiesen jedoch darauf hin, dass weitere Studien erforderlich sind, um festzustellen, ob die vorgestellten Ergebnisse bei Ratten auf den Menschen übertragbar sind, und um die optimale Vitamin-K-Quelle und -Dosis zu ermitteln, um die potenziellen Vorteile für das menschliche Gehirn zu nutzen.

Wichtiger Hinweis: Menschen, die bestimmte Blutverdünner und andere Medikamente einnehmen, wird geraten, Vitamin-K-Ergänzungen und Vitamin-K-reiche Lebensmittel zu vermeiden.

Laut den Autoren der Studie sind weitere klinische Studien erforderlich, um die geeignete Dosierung für den Schutz vor Alzheimer zu ermitteln, insbesondere bei Personen, die mit Vitamin-K-Antagonisten behandelt werden.

Niedriger Vitamin-C-Spiegel in Verbindung mit kognitiven Beeinträchtigungen

Kognitive Beeinträchtigungen bei älteren australischen Krankenhauspatienten könnten die Folge eines niedrigen Vitamin-C-Spiegels sein, wie eine von der Flinders University geleitete Studie ergeben hat.

  • Kognitive Beeinträchtigungen können dazu führen, dass die Betroffenen Schwierigkeiten haben, sich an Dinge zu erinnern, sich zu konzentrieren oder Entscheidungen zu treffen.

Aus früheren Forschungsarbeiten ist bekannt, dass Vitamin C eine wichtige Rolle für die Funktion des Gehirns spielt.

Studien haben ergeben, dass Vitamin-C-Mangel mit kognitiven Beeinträchtigungen, Depressionen und Verwirrtheit in Verbindung gebracht werden kann, so der Hauptautor der Studie, Associate Professor Yogesh Sharma vom College of Medicine and Public Health der Flinders University.

Die Wissenschaftler untersuchten 160 Patientinnen und Patienten im Alter von über 75 Jahren, die in das Flinders Medical Center eingeliefert wurden, und untersuchten ihre kognitiven Funktionen und ihren Vitamin-C-Spiegel.

Bei insgesamt 91 Patienten (56,9 Prozent) wurde eine kognitive Beeinträchtigung festgestellt, während bei 42 (26,3 Prozent) ein Vitamin-C-Mangel mit einem Wert von unter 11 Mikromol/L festgestellt wurde, unterhalb dessen sich Skorbut entwickeln könnte.

Die Ergebnisse zeigten, dass die kognitiven Funktionen bei den Patienten mit Vitamin-C-Mangel signifikant schlechter waren.

Eine weitere Analyse ergab den Wissenschaftlern zufolge, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Vitamin-C-Mangel mit einer kognitiven Beeinträchtigung einhergeht, nach Bereinigung um andere Einflussfaktoren fast dreimal so hoch war.

  • Die Studie ergab auch, dass die mit Skorbut einhergehenden Symptome sowohl bei Patientinnen und Patienten mit als auch ohne Vitamin-C-Mangel auftreten können.

Viele dieser Symptome des Vitamin-C-Mangels treten häufig bei älteren Menschen auf, die wegen einer Reihe von anderen möglichen Erkrankungen Blutungen, Blutergüsse und Hautprobleme haben.

Deshalb kann es schwierig sein, einen Vitamin-C-Mangel allein anhand dieser speziellen Symptome bei älteren Krankenhauspatienten zu diagnostizieren, so Associate Professor Sharma.

Angesichts der Tatsache, dass Vitamin-C-Mangel bei älteren Krankenhauspatienten häufig vorkommt, sollten Mediziner auf diesen Zustand achten und den Vitamin-C-Status eines Patienten in Verdachtsfällen untersuchen.

Obwohl die Studie laut den Autoren nicht beweist, dass Vitamin C eine direkte Ursache für die kognitive Beeinträchtigung ist, hat sie doch gezeigt, dass Vitamin-C-Mangel bei älteren Krankenhauspatienten häufig vorkommt und mit kognitiven Beeinträchtigungen verbunden ist.

Nach Aussage von Mitautor Professor Campbell Thompson von der Universität Adelaide sind weitere Studien erforderlich, um diesen Zusammenhang zu bestätigen, um zu prüfen, ob eine Vitamin-C-Substitution bei der Vorbeugung oder Umkehrung der kognitiven Beeinträchtigung von Vorteil sein kann.

  • Die Studie wurde in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Antioxidants veröffentlicht.

Quellen

  • Brain Vitamin D Forms, Cognitive Decline and Neuropathology in Community-dwelling Older Adults, Alzheimer s & Dementia (2022). DOI: 10.1002/alz.12836
  • Experimental Biology (EB) / Vitamin K2 (MK-7) modulated Nrf2/NLRP3/caspase-1 axis to protect against age-related structural and cognitive deterioration in naturally aged rats, Abdulrahman Aloufi (AlMaarefa University)
  • Yogesh Sharma, Alexandra Popescu, Chris Horwood, Paul Hakendorf und Campbell Thompson, Relationship between Vitamin C Deficiency and Cognitive Impairment in Older Hospitalised Patients: A Cross-Sectional Study, Antioxidants (2022). DOI: 10.3390/antiox11030463

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