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Analysis of selected genes in murine brain under different dietetic conditions
Sara Krokos
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ernährungswissenschaften
Betreuer*in
Jürgen König
Mitbetreuer*in
Felix Sternberg
DOI
10.25365/thesis.78878
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16608.41600.968914-8
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Eine ketogene Ernährung (KD) führt zur gesteigerten Bildung von Ketonkörpern und kann so zu einer Verschiebung des Stoffwechsels zur Fettsäureoxidation (FAO) zur Energiegewinnung, anstatt dabei auf Glukose zurückzugreifen. Mittelkettige Triglyceride (MCT) spielen ebenfalls eine wesentliche Rolle in der Regulation des Stoffwechsels – insbesondere im Zusammenhang mit einer KD und neuroprotektiven Mechanismen. Anders als langkettige Triglyceride (LCT), die einen lymphatischen Transport sowie eine Carnitin-abhängige Aufnahme in die Mitochondrien erfordern, werden MCTs rasch über die Pfortader aufgenommen und direkt der mitochondrialen β-Oxidation zugeführt. Dies ist besonders interessant im Hinblick auf die neuronale Gesundheit, da diese Umstellung mit einer Verringerung des oxidativen Stresses und neuroprotektiven Effekten in Verbindung gebracht wird. Darüber hinaus haben diätetische Interventionen wie Kalorienrestriktion (CR) und intermittierendes Fasten (IF) gezeigt, dass sie die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) senken und zur Aufrechterhaltung der metabolischen Homöostase beitragen können. Diese Arbeit ging der Hypothese nach, dass mittelkettige Fettsäuren, sofern sie das Gehirngewebe erreichen und dort wirken, bei Ergänzung einer LCT-KD spezifische Veränderungen in der Genexpression bewirken, verglichen mit einer reinen LCT-KD. Ziel war es daher verschiedene Ernährungsinterventionen – darunter eine Standardernährung (SD), eine LCT-basierte Ernährung (LCT), eine kombinierte LCT/MCT-Ernährung, CR und IF – auf zentrale Stoffwechselwege im Gehirngewebe von Mäusen mittels quantitativer PCR zu untersuchen. Dabei liegt der Fokus auf der Expression von Genen, die an der FAO und der mitochondrialen Dynamik beteiligt sind, darunter Acaca, Acacb, Acadm, Crat, Fasn, Fis1, Mfn1, Mfn2, Opa1 und Trp53. Die Ergebnisse zeigten, dass eine Supplementierung der LCT-KD mit MCTs die Genexpression sowohl im Kortex als auch im Hippocampus verändert, besonders bezüglich der mitochondrialen Dynamik, wie bei Fis1 und Mfn1. Während bei IF und CR ähnliche Effekte erwartet wurden, wiesen die Ergebnisse teils Unterschiede auf. Bei IF waren mehrere Gene im Vergleich zu CR entweder hoch- oder runterreguliert, was möglicherweise mit dem Phänomen der „food anticipation“ zusammenhängen könnte.
Abstract
(Englisch)
Ketogenic diets (KD), which elevate ketone body production, have gained attention for their ability to shift the energy metabolism away from glucose toward fatty acid oxidation (FAO). Fats, like medium-chain triglycerides (MCTs) play a crucial role in metabolic regulation, particularly in the context of KD and neuroprotection. Unlike long-chain triglycerides (LCTs), which require lymphatic transport and carnitine-dependent mitochondrial entry, MCTs are rapidly absorbed via the hepatic portal vein and a bulk of MCTs undergo direct mitochondrial β-oxidation in the liver. This is especially interesting for neuronal health, as the brain then utilizes ketones for energy and these shifts have been associated with neuroprotective effects such as improved synaptic function and reducing oxidative stress and inflammation. Ketosis can be not only reached by a high-fat and low-carbohydrate diet, but also through intermittent fasting (IF) and caloric restriction (CR). These dietary interventions have demonstrated their ability to reduce reactive oxygen species (ROS) production and support metabolic homeostasis. This thesis aimed to address the hypothesis that if MCFAs reach the brain tissue and mediate direct effects rather via β-hydroxybutyrate (β-HB), MCT addition to an LCT-KD should alter specific gene expression compared to LCT-KD alone accordingly investigate the effects of dietary interventions – including a standard diet (SD), an LCT-based diet, an LCT/MCT diet, CR, and IF – on key metabolic pathways in murine brain tissue by employing quantitative PCR. To investigate this, a specific focus is placed on the expression of genes involved in fatty acid oxidation and mitochondrial dynamics, including Acaca, Acacb, Acadm, Crat, Fasn, Fis1, Mfn1, Mfn2, Opa1 and Trp53. The results showed that supplementing an LCT-KD with MCTs does alter gene expression in both the cortex and hippocampus. These differences could especially be seen in genes related to mitochondrial dynamics, such as Fis1 and Mfn1. While expecting IF and CR to have similar outcomes, the results showed some differences. In IF several genes were either up- or downregulated compared to CR, which may be related to food-anticipation.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Ketogene Ernährung Ernährungswissenschaft
Schlagwörter
(Englisch)
ketogenic diet nutritional science
Autor*innen
Sara Krokos
Haupttitel (Englisch)
Analysis of selected genes in murine brain under different dietetic conditions
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
IV, 78 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Jürgen König
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.30 Naturwissenschaften in Beziehung zu anderen Fachgebieten
AC Nummer
AC17596990
Utheses ID
76601
Studienkennzahl
UA | 066 | 838 | |