Erythropoetin (EPO) ist ein Glykoprotein-Hormon, das die Bildung der Erythrozyten aus Vorgängerzellen im Knochenmark (Erythropoese) steuert. Sinkt die Anzahl der roten Blutkörperchen oder der Sauerstoffgehalt im Blut, produziert vor allem die Niere Erythropoetin. doch auch die Leber, das Gehirn, die Gebärmutter, die Hoden und die Milz sind in der Lage, dieses Hormon zu bilden. Ausdauersportler schätzen diesen Effekt, denn werden mehr rote Blutkörperchen produziert, kann der Körper mehr Sauerstoff transportieren. Erythropoietin ist daher ein bekanntes aber verbotenes Dopingmittel.
Wakhloo et al. (2020) haben nun entdeckt, dass geistige Herausforderungen in den Nervenzellen des Gehirns einen leichten Sauerstoffmangel (funktionelle Hypoxie) auslösen, was die Produktion von Erythropoietin und seinen Rezeptoren in den aktiven Nervenzellen anregt, wodurch aus benachbarten Vorläuferzellen neue Nervenzellen gebildet werden, wodurch sich die Zellen auch effektiver miteinander verbinden. Am Mausmodell konnte gezeigt werden, welcher körpereigene Mechanismus dieser höheren Leistungsfähigkeit des Gehirns zugrunde liegt. Man fand, dass erwachsene Mäuse nach der Gabe von Erythropoietin zwanzig Prozent mehr Nervenzellen in der Pyramidenschicht des Hippocampus bildeten, also jener für Lernen und Gedächtnis entscheidende Hirnregion. In einer Reihe gezielter Experimente konnten sie auch belegen, dass Nervenzellen beim Lernen komplexer motorischer Aufgaben mehr Sauerstoff benötigen, als ihnen normalerweise zur Verfügung steht. Der dadurch entstehende leichte Sauerstoffmangel liefert in den Nervenzellen das Signal zur vermehrten Erythropoietin-Produktion, wobei es sich hierbei um einen selbstverstärkenden Prozess handelt: Geistige Anstrengung führt zu leichter Hypoxie, der wiederum die Produktion von Erythropoietin und seinen Rezeptoren in den entsprechend aktiven Nervenzellen anregt. Erythropoietin steigert anschließend die Aktivität dieser Nervenzellen, bewirkt die Bildung neuer Nervenzellen aus benachbarten Vorläuferzellen, und erhöht deren komplexe Vernetzung, um auf diese Weise zu der bei Mensch und Maus messbaren Verbesserung der geistigen Leistungsfähigkeit zu führen.
Literatur
Wakhloo, Debia, Scharkowski, Franziska, Curto, Yasmina, Javed Butt, Umer, Bansal, Vikas, Steixner-Kumar, Agnes A., Wüstefeld, Liane, Rajput, Ashish, Arinrad, Sahab, Zillmann, Matthias R., Seelbach, Anna, Hassouna, Imam, Schneider, Katharina, Qadir Ibrahim, Abdul, Werner, Hauke B., Martens, Henrik, Miskowiak, Kamilla, Wojcik, Sonja M., Bonn, Stefan, Nacher, Juan, Nave, Klaus-Armin & Ehrenreich, Hannelore (2020). Functional hypoxia drives neuroplasticity and neurogenesis via brain erythropoietin. Nature Communications, 11, doi:10.1038/s41467-020-15041-1.
https://de.wikipedia.org/wiki/Erythropoetin (14-08-12)
https://www.mpg.de/14569809/epo-sauerstoffmangel (20-03-12)
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