Regelmäßiges Kaffeetrinken wirkt sich positiv auf Gedächtnis und Lernfähigkeit aus

Forscher aus Lille haben die langfristigen Auswirkungen des regelmäßigen Koffeinkonsums untersucht. Ihre Forschung konzentrierte sich auf den Hippocampus, wobei sie sich für den molekularen Mechanismus interessierten. Ihre Arbeit weist auf die Vorteile von Kaffee für das Gedächtnis und das Lernen hin.

Regelmäßiger Koffeinkonsum verändert nachhaltig die molekulare Funktionsweise der Zellen im Hippocampus, dem Sitz des Gedächtnisses im Gehirn. Dies führt zu einer größeren neuronalen Plastizität, die das Lernen erleichtern und das Gedächtnis verbessern kann.

Viele Menschen trinken Kaffee. Einige tun dies, weil es ihnen schmeckt, viele aber auch wegen der anregenden Wirkung des Koffeins. Koffein erhöht die Wachsamkeit und die Konzentration in den ersten Stunden nach dem Konsum. Außerdem wirkt es sich auf das Gedächtnis aus: Mehrere epidemiologische und experimentelle Studien belegen einen Nutzen bei der Alzheimer-Krankheit. Im Jahr 2021 wurde in Lille sogar eine Phase-3-Studie eingeleitet, um die Wirkung von Koffein auf die kognitiven Funktionen von Patienten mit beginnender oder mittelschwerer Form dieser neurodegenerativen Krankheit zu untersuchen (CAFCA-Studie).

Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen waren jedoch noch nicht bekannt. Die Teams von David Blum vom Forschungszentrum Lille neuroscience & cognition (Einheit 1172 Inserm/Universität Lille/Universitätsklinik Lille) und Anne-Laurence Boutillier vom Laboratoire de neurosciences cognitives et adaptives de Strasbourg (UMR7364 CNRS/Universität Strasbourg) beschlossen daher, sich dieser Frage anzunehmen, indem sie die Auswirkungen eines chronischen Koffeinkonsums bei Mäusen untersuchten. Ihre Studie wurde in der Zeitschrift The Journal of Clinical Investigation veröffentlicht.

Koffeinhaltige Mäuse versus entkoffeinierte Mäuse

„Es gab viele Arbeiten zu dieser Substanz, die sich jedoch meist auf akuten, d.h. einmaligen Konsum bezogen und nicht auf chronischen Konsum, wie er normalerweise beobachtet wird. Außerdem geben diese Arbeiten keinen Aufschluss über die molekularen Veränderungen, die nachgelagert induziert werden, sobald das Koffein an seine Rezeptoren im Gehirn gebunden ist. Das Ziel unseres Projekts war es, all dies zu verstehen“, erläutern sie.

Im experimentellen Mausmodell konzentrierten sich die Forscher auf den Hippocampus, eine Gehirnstruktur, die den Hauptsitz des Gedächtnisses darstellt und bei der Alzheimer-Krankheit beeinträchtigt wird. Sie verabreichten den Tieren täglich oral eine mäßige Dosis Koffein, die in etwa der Menge von drei Tassen Kaffee pro Tag beim Menschen entspricht. Nach zwei Wochen auf dieser Diät untersuchten die Forscher unvoreingenommen die Zellen im Hippocampus der Tiere.

Sie analysierten das Expressionsprofil ihrer Gene (transkriptomische Analysen), chemische Veränderungen von an ihre DNA gebundenen Proteinen, die diese Ausprägung verändern könnten (epigenetische Analysen) oder die Art der Proteine und anderer Moleküle, die in den Zellen vorhanden sind (Proteomik und Metabolomik). Diese Arbeit wurde bei Tieren in Ruhe und bei weiteren, die einer Lernaufgabe unterzogen wurden, durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit denen von Mäusen verglichen, denen kein Koffein verabreicht wurde.

„Spuren“ von Koffein im Hippocampus?

Diese Ergebnisse, die auf deskriptiver Ebene sehr reichhaltig sind, erlauben mehrere Beobachtungen. Zunächst einmal hinterlässt Koffein tatsächlich langfristige molekulare „Spuren“ im Hippocampus, insbesondere auf epigenetischer Ebene. Und diese Spuren sind in den verschiedenen Zelltypen nicht gleich. So scheinen beispielsweise bestimmte Stoffwechselwege in nicht neuronalen Zellen des Hippocampus (Gliazellen) herabgesetzt zu sein, während die Aktivität anderer Wege in Neuronen ansteigt. Am interessantesten sind jedoch die Beobachtungen, die in Lernsituationen gemacht wurden.

„Wie bei einer Lernaufgabe erwartet, steigt die Transkriptionsaktivität, die das Niveau der Genausprägung widerspiegelt, im Hippocampus an. Das ist normal, da diese Struktur mobilisiert wird, um sich die Aufgabe zu merken. Wir stellen jedoch fest, dass dieser Anstieg bei Tieren, die regelmäßig Koffein konsumieren, viel stärker ist.

Bei genauerer Betrachtung werden die Stoffwechselwege, die durch das Koffein in den Gliazellen reduziert werden, wenn die Tiere ruhen, schließlich beim Lernen aktiviert. Die in den Neuronen aktivierten werden sogar noch stärker aktiviert. Diese Daten legen nahe, dass Koffein die Reaktion des Hippocampus auf eine Gedächtnisaufgabe durch eine konzertierte Aktion auf der Ebene von neuronalen und nicht neuronalen Zellen fördert“, schließt David Blum.

Urhebender Autor: Redaktion Futura