Warum eine eiweißreiche Ernährung Übergewicht vorbeugen kann

Oktober 30th, 2012

Potsdam-Rehbrücke – Eine eiweißreiche Ernährung kann dabei helfen, Übergewicht vorzubeugen oder es zu verringern. Doch warum ist dies so, was passiert im Stoffwechsel? Ein Wissenschaftlerteam des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung (DIfE) um Susanne Klaus ist diesen Fragen nachgegangen.

Wie das Team nun am Mausmodell zeigt, führt eine hohe Aufnahme von Eiweiß oder Eiweißbausteinen zu einer erhöhten Wasseraufnahme. Diese ist mit einer geringeren Nahrungsaufnahme verbunden und trägt so dazu bei, Übergewicht vorzubeugen. Zudem wirkt eine eiweißreiche Kost der Fettneubildung in der Leber entgegen. (Amino Acids; Freudenberg et al., 2012; DOI 10.1007/s00726-012-1363-2) (1)

Die Anzahl der Menschen mit Übergewicht nimmt weltweit zu und damit verbunden auch die Anzahl der Personen, die unter den negativen Folgen des Übergewichts leiden. Daher arbeiten Wissenschaftler und Mediziner daran, effektive Behandlungsmethoden und Ernährungsstrategien zu entwickeln, die dazu beitragen, diesen negativen Trend zu stoppen. Einige Wissenschaftler setzen dabei auf eine eiweißreiche Kost. In der Tat weisen zahlreiche Untersuchungen darauf hin, dass eine Erhöhung des Eiweißanteils in der Nahrung oder eine erhöhte Aufnahme bestimmter Eiweißbausteine besonders bei der heute üblichen, fettreichen Ernährung (2) helfen können, Übergewicht und einer Leberverfettung vorzubeugen. Welche Mechanismen diesen Effekten zugrunde liegen, ist jedoch noch weitgehend unerforscht.

Das Wissenschaftlerteam um Susanne Klaus, Leiterin der DIfE-Arbeitsgruppe „Physiologie des Energiestoffwechsels“, untersuchte daher die Wirkung von vier fettreichen Futtermischungen auf den Körperfettgehalt und den Fettstoffwechsel von Mäusen. Die Futtermischungen waren entweder mit Eiweiß aus Molke, mit dem Eiweißbaustein Leucin oder mit dem Eiweißbaustein Alanin angereichert. Als Kontrolle verwendeten die Forscher ein fettreiches Futter mit einem normalen Eiweißanteil (3).
Während des gesamten Versuchszeitraums von sieben Tagen registrierten die Forscher die Wasser- und Nahrungsaufnahme der Tiere. Zudem bestimmten sie die Änderungen des Körperfettgehaltes mittels Kernresonanzspektroskopie (NMR) und maßen Veränderungen im Fettstoffwechsel.

Die Tiere, die das eiweißreiche Futter erhielten, tranken mehr, fraßen weniger und nahmen im Vergleich zu den Tieren, die ein Futter mit normalem Eiweißgehalt bekamen, trotz der sehr fettreichen Ernährung nicht zu. Ebenso wiesen sie deutlich niedrigere Cholesterin- und Leberfettwerte auf. Zudem war die Fettneubildung in der Leber gebremst. Bei den Tieren, die mit dem Eiweißbaustein Leucin bzw. Alanin angereichertes Futter erhielten, waren diese günstigen Effekte nicht so stark ausgeprägt. Bei allen Tieren bestand jedoch ein enger Zusammenhang zwischen der Körperfettzunahme, den Leberfettwerten (Triglycerid-Werten) und der Gesamtenergieaufnahme.

„Bereits fünf Stunden nach der Umstellung auf das eiweißreiche Futter tranken die Tiere umso mehr und fraßen umso weniger, je mehr Aminostickstoff (4) sie über die Eiweiße bzw. Eiweißbausteine im Futter aufnahmen“, erklärt Klaus-Jürgen Petzke, Co-Autor der Studie. Die Forscher vermuten daher, dass die erhöhte Wasseraufnahme ursächlich für die sättigende Wirkung des eiweißreichen Futters ist und durch die hohe Stickstoffaufnahme ausgelöst wird. Denn der Stickstoff muss mit dem Urin ausgeschieden werden, um eine Vergiftung des Körpers mit Ammoniak zu vermeiden. Ferner beobachteten die Wissenschaftler, dass sich die beiden Eiweißbausteine Leucin und Alanin nicht in ihrer Wirkung unterschieden. Dieses spricht nach Angaben der Forscher dafür, dass die sättigende Wirkung einer eiweißreichen Kost nicht auf eine bestimmte Art Eiweißbaustein zurückzuführen ist, sondern generell auf die erhöhte Stickstoffzufuhr. Hinweise auf einen eiweißbedingten höheren Energiebedarf des Stoffwechsels fanden die Wissenschaftler nicht.

„Unsere Ergebnisse tragen dazu bei, die Wirkung von Eiweißen und Eiweißbausteinen auf den lebenden Organismus besser zu verstehen. Eine wichtige Voraussetzung, um neue Methoden zu entwickeln, die Übergewicht und ernährungsbedingten Stoffwechselerkrankungen vorbeugen“, sagt Studienleiterin Susanne Klaus. Weitere Langzeitstudien seien aber nötig, um die Ergebnisse zu ergänzen und zu bestätigen.

Hintergrundinformationen:
(1) Originalpublikation: Freudenberg A, Petzke KJ, Klaus S: Dietary L-leucine and L-alanine supplementation have similar acute effects in the prevention of high-fat diet-induced obesity. Amino Acids. 2012
(2) Die durchschnittliche Fettzufuhr liegt laut Nationaler Verzehrsstudie II bei Frauen bei 35 Prozent und bei Männern bei 36 Prozent der Gesamtenergiezufuhr.
(3) Die Forscher untersuchten vier verschiedene fettreiche Futtermischungen, die alle denselben hohen Fettanteil aufwiesen:
Futtermischung 1: Futter mit einem Fettanteil von 43,1 Prozent, einem Eiweißanteil von 8,9 Prozent und einem Kohlenhydratanteil von 48,0 Prozent (Kontrolldiät)
Futtermischung 2: Futter mit einem Fettanteil von 43,4 Prozent, einem Eiweißanteil von 44,8 Prozent und einem Kohlenhydratanteil von 11,9 Prozent
Futtermischung 3: Futter mit einem Fettanteil von 43,1 Prozent, einem Eiweißanteil von 14,2 Prozent (wobei das Molkeeiweiß mit dem Eiweißbaustein Leucin ergänzt wurde, dabei entsprach der Leucingehalt des Futters dem Leucingehalt der Futtermischung 2) und einem Kohlenhydratanteil von 42,6 Prozent
Futtermischung 4: Futter mit einem Fettanteil von 43,1 Prozent, einem Eiweißanteil von 12,9 Prozent (wobei das Molkeeiweiß mit dem Eiweißbaustein Alanin equimolar zum Leucingehalt der Futtermischung 3 ergänzt wurde) und einem Kohlenhydratanteil von 44,0 Prozent
(Die Werte beziehen sich auf den prozentualen Anteil zur Energiezufuhr.)
Warum die Eiweißbausteine Leucin und Alanin untersucht wurden: Verschiedene Studien weisen darauf hin, dass eine Supplementierung mit Leucin, ähnlich wie eine eiweißreiche Ernährung, günstige Effekte auf das Körpergewicht und den Muskelaufbau hat. Zudem nehmen Sportler Leucin oft in Form von Nahrungsergänzungsmitteln ein, um den Muskelaufbau zu fördern. Da die Wissenschaftler des DIfE die Spezifität der Leucinwirkung hinsichtlich der Vermeidung von Übergewicht überprüfen wollten, untersuchten sie auch die Effekte einer Alanin-Supplementierung. Die Forscher wählten Alanin als Kontrolle, da der Alaningehalt im Blut durchschnittlich sehr hoch und weitgehend unabhängig von der Aufnahme von Nahrungseiweiß ist.
(4) Aminostickstoff: Sämtliche Eiweißmoleküle sind aus Eiweißbausteinen (Aminosäuren) aufgebaut. Jede Aminosäure verfügt mindestens über eine stickstoffhaltige Aminogruppe (R-NH2), den so genannten Aminostickstoff. In der Regel wird beim Abbau der Aminosäuren die Aminogruppe abgespalten und – damit kein giftiger Ammoniak im Körper freigesetzt wird – in der Leber in ungiftigen Harnstoff überführt. Dieser kann dann mit dem Urin über die Niere ausgeschieden werden.

Quelle: Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke

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Was Kinder zappelig macht

September 13th, 2012

Es gibt einen Zusammenhang zwischen ADHS, Schwangerschaftsdiabetes und Armut. Diesen bereits vor wenigen Monaten veröffentlichten Befund haben Mediziner aus Würzburg und Dresden jetzt bestätigt. Sie haben dafür die Daten von mehr als 13.000 Kindern und Jugendlichen ausgewertet.

Kinder aus armen Familien tragen ein erhöhtes Risiko, eine Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung ADHS zu entwickeln. Darüber hinaus steigt das Risiko auch dann, wenn ihre Mütter eine Schwangerschaftsdiabetes entwickeln. Dieses Ergebnis haben US-amerikanische Wissenschaftler Anfang des Jahres publiziert. Für ihre Studie hatten sie 212 Kinder im Alter von drei bis vier Jahren und danach noch einmal im Alter von sechs Jahren getestet.

„Wir haben diese Veröffentlichung mit großem Interesse gelesen“, sagt Professor Marcel Romanos, Leiter der Würzburger Universitätsklinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie. Allerdings seien deren Aussagen unter anderem wegen der geringen Zahl an Teilnehmern aus wissenschaftlicher Sicht eingeschränkt. „Wir haben deshalb untersucht, ob sich diese Ergebnisse in einer Studie mit sehr viel mehr Teilnehmern bestätigen lassen“, so Romanos.
Gemeinsam mit Professor Jochen Schmitt, Direktor des Zentrums für evidenzbasierte Gesundheitsversorgung an der TU Dresden, hat Romanos Daten aus der Studie zur Gesundheit von Kindern und Jugendlichen in Deutschland KiGGS analysiert. In dieser repräsentativen Studie hat das Robert Koch-Institut die gesundheitliche Entwicklung von mehr als 17.000 Kindern und Jugendlichen über den Zeitraum von 2003 bis 2006 hinweg erfasst. Die Daten von insgesamt 13.488 Kindern im Alter von drei bis 17 Jahren haben Romanos und Schmitt in ihre Auswertung einbezogen.

Rauchen schadet, Stillen nutzt

Der Ergebnis: “Unsere Studie bestätigt auch in einer großen Stichprobe den Zusammenhang zwischen einem geringen soziökonomischen Status, dem Auftreten von Schwangerschaftsdiabetes und ADHS”, erklärt Professor Jochen Schmitt.

Allerdings stießen die beiden Wissenschaftler in ihrer Untersuchung auf weitere Zusammenhänge: Demnach sinkt das Risiko für Kinder an ADHS zu erkranken möglicherweise, wenn sie ausreichend lange gestillt werden. Raucht ihre Mutter hingegen während der Schwangerschaft, nimmt das Risiko zu. Es steigt auch, wenn bei den Kindern um den Geburtstermin herum gesundheitliche Probleme aufgetaucht sind.

Die Schlussfolgerung aus diesen Befunden lautet nach Ansicht der beiden Mediziner deshalb: „Präventionsprogramme, die an diesen Punkten ansetzen, könnten dazu beitragen, die Häufigkeit von ADHS zu verringern.“

Literatur: Prenatal and Perinatal Risk Factors for Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder, Jochen Schmitt, Marcel Romanos, Archives of Pediatrics & Adolescent Medicine, Published online September 10, 2012. doi:10.1001/archpediatrics.2012.1078

Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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Akupunktur bei chronischen Schmerzen wirksamer als Placebo

September 10th, 2012

Eine große internationale Untersuchung, die online in der Fachzeitschrift „Archives of Internal Medicine“ veröffentlicht wurde, zeigt, dass Akupunktur bei chronischen Rücken-, Schulter-, Kniegelenks- und Kopfschmerzen nicht nur wirksamer als eine Routinebehandlung ist, sondern auch besser hilft als eine so genannte Scheinakupunktur. Einer der Autoren der Untersuchung ist Prof. Klaus Linde vom Institut für Allgemeinmedizin am Klinikum rechts der Isar der TU München.

Für die so genannte „individual patient data“ Meta-Analyse unter der Federführung von Andrew Vickers vom Memorial Sloan Kettering Cancer Centre in New York wurden die individuellen Daten von 17.922 Patienten aus insgesamt 29 Studien in einer großen Datenbank zusammengeführt. Dies lässt besonders genaue statistische Analysen zu. Berücksichtigt wurden ausschließlich Studien, in denen die Patienten in angemessener Weise strikt zufällig einer Akupunktur- oder einer oder zwei Kontrollgruppen zugeteilt worden waren. In einem Teil der Studien wurde Akupunktur mit Scheinakupunktur – meist eine oberflächliche Nadelung außerhalb bekannter Akupunkturpunkte –, in anderen Studien mit einer Gruppe, die keine Akupunktur erhielt, verglichen. Manche Studien verglichen alle drei Optionen miteinander. Bei allen vier untersuchten Indikationen schnitt die Akupunktur statistisch signifikant besser ab als die Kontrollgruppen.

Laut Klaus Linde vom Klinikum rechts der Isar sind die Ergebnisse für die Diskussion zur Wirksamkeit der Akupunktur von erheblicher Bedeutung: „Bisherige Untersuchungen haben wiederholt gezeigt, dass die Gesamteffekte einer Akupunkturbehandlung klinisch relevant sind; ob die richtige Wahl der Punkte eine Rolle spielt, war jedoch bisher umstritten. Unsere Analyse zeigt nun, dass die Punktwahl ebenfalls eine Rolle spielt. Die Unterschiede im Vergleich zur Scheinakupunktur sind zwar klein, aber sehr konsistent, d.h. die Studienergebnisse passen gut zusammen.“

Linde weist darauf hin, dass die vorhandenen Daten dafür sprechen, dass eine Scheinakupunkturbehandlung zumindest in der Schmerztherapie häufig mit erheblichen Effekten einherzugehen scheint und somit entweder gar nicht als Placebo oder als besonders potentes Placebo zu interpretieren ist. Die zwar signifikanten, aber doch kleinen Effekte der Akupunktur über die Scheinakupunktur hinaus werfen die Frage auf, ob in der Theorie der Akupunktur die Relevanz der genauen Punktwahl überbetont wird. Linde ergänzt: „In der Praxis stellt sich für einen Akupunkteur allerdings die Frage nicht, ob er nun an den richtigen oder an falschen Punkten behandeln soll.“

Das Projekt, das vom National Center for Complementary and Alternative Medicine in den USA gefördert wird, wird weitergeführt, so dass auch die Patientendaten neuerer Studien berücksichtigt und die Ergebnisse überprüft und aktualisiert werden können.

Original-Publikation: Archives of Internal Medicine: Acupunture for Chronic Pain. Individual Patient Data Meta-analysis. Published online: Sept 10, 2012. doi: 10/1001/archinternmed.2012.3654

Quelle: Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München

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Pilzbehandlung lässt moderne Geige wie Stradivari klingen

September 7th, 2012

Bei einer guten Geige kommt es nicht nur auf die Fähigkeiten des Geigenbauers an, sondern auch auf die Qualität des verwendeten Holzes. Dem Holzforscher Prof. Francis W. M. R. Schwarze (Empa, Schweizerische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt1 St. Gallen, Schweiz) ist es gelungen, das Holz für eine Geige mit Hilfe von besonderen Pilzen so zu verändern, dass der Klang des Instruments einer Stradivari zum Verwechseln ähnlich ist.

In seiner Festrede beim 1. ECRC „Franz-Volhard“ Symposium am Max Delbrück Centrum (MDC) am 7. September 2012 in Berlin berichtete er über seine Forschungen und gab einen Ausblick, was seine Entwicklung gerade für junge Musiker bedeuten könnte.

Geringe Dichte, hohe Schallgeschwindigkeit und hohe Biegesteifigkeit – darauf kommt es bei dem idealen Klangholz für Geigen an. Der berühmte Geigenbauer Antonio Stradivari verwendete während des späten 17. und frühen 18. Jahrhunderts ein besonderes Holz, das während einer Kälteperiode zwischen 1645 und 1715 gewachsen war. Durch lange Winter und kühle Sommer wuchs das Holz damals besonders langsam und gleichmäßig, sodass es eine geringe Dichte und eine hohe Biegefestigkeit aufwies. Von derartigem Klangholz konnten moderne Geigenbauer bislang nur träumen.

Entwicklungen von Prof. Schwarze könnten schon bald ähnlich gutes Holz auch heute für den Geigenbau verfügbar machen. Er hat eine besondere Art von Pilzen (Physisporinus vitreus und Xylaria longipes) entdeckt, die die beiden für den Geigenbau wichtigen Holzsorten Fichte und Ahorn so zersetzen, dass ihre Klangqualitäten verbessert werden. „Normalerweise verringern Pilze die Dichte des Holzes, senken aber gleichzeitig die Geschwindigkeit, mit der sich Schallwellen durch das Holz ausbreiten“, erklärte der Forscher. „Die Besonderheit an diesen Pilzen ist, dass sie die Zellwände nach und nach abbauen und dünner machen. Aber selbst im Spätstadium der Holzzersetzung bleibt ein steifes Gerüst erhalten, über das sich die Schallwellen nach wie vor auf direktem Wege ausbreiten können.“ Auch die Biegefestigkeit wird nicht beeinträchtigt, das Holz bleibt also genauso bruchfest wie vor der Pilzbehandlung – ein wichtiges Kriterium für den Geigenbau.

Bevor das Holz zur Geige weiterverarbeitet wird, wird es mit dem Gas Ethylenoxid behandelt. „Das überlebt kein Pilz“, sagte Prof. Schwarze. So kann garantiert werden, dass in der späteren Geige kein Pilz mehr zu finden ist.

Gemeinsam mit den Geigenbauern Martin Schleske und Michael Rhonheimer entwickelte Prof. Schwarze Geigen aus pilzbehandeltem Holz, die 2009 in einem Blindtest gegen eine echte Stradivari aus dem Jahr 1711 antraten. Gespielt wurden alle Geigen von dem britischen Violinisten Matthew Trusler. Das Ergebnis war für alle Beteiligten überraschend: Sowohl die Fachjury, als auch die Mehrheit des Publikums hielten eine Geige, deren Holz Schwarze neun Monate lang mit Pilzen behandelt hatte, für die echte Stradivari. „Natürlich ist ein solches Verfahren immer subjektiv. Für Wohlklang gibt es eben kein eindeutiges naturwissenschaftliches Messverfahren“, so Prof. Schwarze.

Aktuell arbeitet Prof. Schwarze in einem interdisziplinären Projekt daran, ein qualitätskontrolliertes Behandlungsprogramm für Geigenholz zu entwickeln, mit dem sich die Erfolge zuverlässig reproduzieren lassen. Bis 2014 sollen im Rahmen dieses Projekts, das von der Schweizer Walter Fischli-Stiftung gefördert wird, 30 weitere Geigen aus Pilzholz gebaut werden. Schwarze erklärte, welche Möglichkeiten dieses Projekt eröffnen kann: „Die erfolgreiche Umsetzung der biotechnologischen Methode der Klangholzbehandlung könnte es zukünftigen Nachwuchstalenten ermöglichen, eine Geige mit der Klangqualität einer teuren und für die meisten unbezahlbaren Stradivari zu spielen“.
Quelle: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch

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Weltrekord: Quantenteleportation über 143 Kilometer

September 5th, 2012

Physiker der Gruppe von Prof. Anton Zeilinger des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) und der Universität Wien haben einen neuen Entfernungsweltrekord für Quantenteleportation aufgestellt. Dem Team gelang es, den Quantenzustand eines Lichtteilchens über eine Distanz von 143 Kilometern von der kanarischen Insel La Palma nach Teneriffa zu übertragen. Theoretische Unterstützung bekam das Experiment von Dr. Johannes Kofler aus der Abteilung von Prof. Ignacio Cirac am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ). Die Resultate werden diese Woche im Fachjournal Nature publiziert.

Das sogenannte „Quanten-Internet“ ist eine Zukunftsvision der Informationsverarbeitung. Es basiert nicht mehr auf klassischen Computernetzwerken, sondern auf den derzeitigen Entwicklungen der modernen Quanteninformation, bei der einzelne Quantenteilchen die Träger von Information sind. Quantennetzwerke versprechen absolut sichere Kommunikation und verbesserte Rechenleistung bei dezentralen Aufgaben gegenüber allen denkbaren klassischen Technologien. Aufgrund der Transmissionsverluste in konventionellen Glasfasern wird ein globales Quantennetzwerk voraussichtlich auf der Übertragung von Quantenzuständen durch den freien Raum basieren, beispielsweise zwischen Satelliten und von Satelliten zur Erde. Die nun realisierte Quantenteleportation über eine Distanz von 143 Kilometern überbot einen gerade erste wenige Monate alten chinesischen Rekord von 97 Kilometern und ist ein bedeutender Schritt auf dem Weg zu dieser Zukunftstechnologie.

Auf der Insel La Palma erzeugte das Physikerteam verschränkte Paare von Lichtteilchen  (Photonen 2 und 3). Quantenmechanische Verschränkung bedeutet dabei, dass keines der beiden Photonen für sich genommen eine definitive Polarisation hat, dass aber, wenn man die Polarisation bei einem der Photonen misst und ein zufälliges Resultat erhält, das andere Photon stets eine damit perfekt korrelierte Polarisation zeigen wird. Diese Art der quantenmechanischen Korrelation ist mithilfe der klassischen Physik nicht beschreibbar und wurde von Albert Einstein daher als „spukhafte Fernwirkung“ bezeichnet. Photon 3 wurde sodann durch die Luft auf etwa 2400 Meter Meereshöhe 143 Kilometer weit über den Atlantik nach Teneriffa geschickt und dort mit einem Teleskop der europäischen Weltraumagentur eingefangen. Photon 2 verblieb indessen im Labor auf La Palma. Dort erzeugten die Experimentatoren weitere Lichtteilchen (Photon 1) in einem frei einstellbaren Polarisationszustand, den es zu teleportieren galt.

Dies geschah in mehreren Schritten: Zunächst wurde eine spezielle Art der gemeinsamen Messung, die sogenannte Bell-Messung („BM“), an Photon 1 und 2 durchgeführt, bei der beide Photonen unwiderruflich zerstört werden. Bei dieser Messung wurden zwei mögliche Resultate unterschieden, und die entsprechende klassische Information wurde mit einem gewöhnlichen Laserpuls nach Teneriffa übermittelt. Dort wurde, je nachdem welches der beiden Resultate der Bell-Messung empfangen worden war, die Polarisation von Photon 3 entweder um 90 Grad rotiert oder völlig unverändert gelassen. Diese Transformation („T“) schloss die Teleportation ab, und die Polarisation von Photon 3 auf Teneriffa war nun identisch mit der ursprünglichen Polarisation von Photon 1 auf La Palma.

Die Komplexität des Aufbaus und die umweltbedingten Einflüsse (Temperaturschwankungen, Sandstürme, Nebel, Regen, Schnee) waren für das Experiment eine große Herausforderung. Sie erforderten auch eine Kombination modernster quantenoptischer Technologien, was die Quelle der verschränkten Lichtteilchen, die Messgeräte und die zeitliche Synchronisation der beiden Laboratorien betrifft.

Das Experiment stellt damit einen Meilenstein dar, der die Reife und Anwendbarkeit dieser Technologien für zukünftige globale Quantennetzwerke demonstriert. Für den nächsten Schritt der satelliten-basierten Quantenteleportation hat eine internationale Kooperation der Österreichischen und Chinesischen Akademie der Wissenschaften zum Ziel, in absehbarer Zukunft einen gemeinsamen Satelliten in den Weltraum zu schießen.

Originalveröffentlichung: Xiao-song Ma, Thomas Herbst, Thomas Scheidl, Daqing Wang, Sebastian Kropatschek, William Naylor, Bernhard Wittmann, Alexandra Mech, Johannes Kofler, Elena Anisimova, Vadim Makarov, Thomas Jennewein, Rupert Ursin, Anton Zeilinger Quantum teleportation over 143 kilometres using active feed-forward Nature, 5. September 2012, Advance Online Publication, DOI:10.1038/nature11472

Quelle: Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching

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Kaiserschnitt verzögert Gehirnentwicklung

August 11th, 2012

Kurz- und Langzeitgedächtnis profitieren von normaler Geburt.

New Haven/Madrid/Berlin (pte018) – Für das Gehirn des Neugeborenen macht es einen Unterschied, ob es das Licht der Welt per normaler Geburt oder infolge eines Kaiserschnitts erblickt. Vaginalgeburten sorgen für die Expression eines Proteins, das die Entwicklung des Hippocampus bis hin zu dessen Funktionstüchtigkeit im Erwachsenenalter verbessert, zeigen Forscher vom Madrider Instituto Cajal http://www.cajal.csic.es sowie der Yale School of Medicine http://medicine.yale.edu in der Zeitschrift PloS ONE.

Schlüssel zur Neuronenbildung

Die Forscher um Tamas Horvath untersuchten die Auswirkungen einer natürlichen und operativen Geburt auf das Protein UCP2 (Mitochondrial uncoupling protein 2). Dieses bestimmt die Entwicklung der Neuronen und deren Netzwerke im Hippocampus, der für das Kurz- und Langzeitgedächtnis zuständigen Gehirnregion. UCP2 spielt zudem beim zellulären Stoffwechsel von Fett aus der Muttermilch mit, weshalb die Ausschüttung des Proteins bei der natürlichen Geburt den Übergang zum Stillen erleichtern dürfte, vermuten die Forscher.

Die Vaginalgeburt löst die Expression des UCP2 bei den Neuronen im Hippocampus aus, ermittelten die Forscher durch Experimente an Labormäusen, während dieser Prozess nach einer Sektio-Geburt nur abgeschwächt stattfand. Wurde das UCP2-Gen ausgeschaltet oder die Funktion des Proteins chemisch unterbunden, so beeinflusste dies die Ausdifferenzierung der Neuronen und Netzwerke im Hippocampus und schädigte auch das Verhalten im Erwachsenenalter, sofern es mit dieser Gehirnregion in Verbindung stand.

„Die Ergebnisse zeigen eine potenziell entscheidende Rolle von UCP2 in der Entwicklung von Netzwerken im Gehirn und daraus folgender Verhaltensweisen“, sagt Horvath. Bewahrheitet sich die Annahme, wäre das ein brisantes Ergebnis, nehmen doch weltweit Kaiserschnitte, die nur aus Bequemlichkeit statt aus medizinischer Notwendigkeit durchgeführt werden, drastisch zu. „Dieser Trend könnte nachhaltige Folgen auf das menschliche Gehirn haben, die bisher völlig übersehen wurden“, so der Mediziner.

Auch Atmung und Stoffwechsel beeinträchtigt

„Mäuse liefern bei vielen Krankheitsbildern sowie für die Gehirnentwicklung ein Modell, das mit über 90-prozentiger Treffsicherheit auch beim Menschen zutrifft. Vieles im Nervensystem läuft identisch ab“, erklärt die Berliner Genforscherin und Entwicklungsbiologin Carmen Birchmeier-Kohler http://mdc-berlin.de im pressetext-Interview. Auswirkungen der Geburtsform sind auch auf das Kleinhirn bekannt. „Tiere, die nicht durch den normalen Geburtsvorgang geboren wurden, hatten später ein unreifes Atmungszentrum.“

Nachteilige Wirkung der Schnittgeburt auf die Atmung – speziell bei Frühgeborenen – sind jedoch auch für die Lunge dokumentiert (pressetext berichtete: http://bit.ly/MGcPfE). Fachexperten erklären diesen Effekt unter anderem durch den Wegfall der Resorption der Lungenflüssigkeit, die sonst bei einer Spontangeburt durch die Wehen begünstigt wird. Weitere aktuelle Studien deuten darauf, dass Kaiserschnitt-Entbundene im späteren Lebensverlauf ein höheres Adipositas-Risiko ausgesetzt sind (siehe: http://bit.ly/OPiVGa). Originalstudie unter http://bit.ly/MXVVEI

Quelle: pressetext.com

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Die Rolle von Spiegelneuronen in der Handlungsbewertung

Juli 5th, 2012

Eine aktuelle Studie des Hertie-Instituts für klinische Hirnforschung (HIH) am Universitätsklinikum Tübingen belegt, dass Spiegelneurone möglicherweise eine zentrale Rolle bei sozialen Interaktionen und deren Störungen spielen (PNAS 02.07.2012).

Stellen Sie sich ein Elfmeterschießen vor. Cristiano Ronaldo scheint in die linke untere Ecke zu zielen, und Iker Casillas, der Torhüter des spanischen Teams, taucht in diese Ecke, doch der Ball landet in der anderen Ecke. Tor! Wie reagieren Sie als begeisterter Fußballfan auf diesen Ereignisablauf? Anhänger der portugiesischen Mannschaft werden sehr wahrscheinlich jubeln und sich freuen, während Fans des spanischen Teams vor Schreck erstarren und niedergeschlagen reagieren dürften. Offensichtlich kann ein und derselbe Handlungsablauf sehr unterschiedliche Konsequenzen für den Beobachter haben, je nachdem, welchen Wert die Ereignisse für ihn haben.

Daher ist für die Deutung der Handlungen von anderen nicht nur das Verstehen der Ziele, die der andere verfolgt sowie eine genaue Beschreibung der kennzeichnenden Parameter der ausgeführten Bewegungen erforderlich, sondern auch eine Bewertung der Relevanz der beobachteten Handlung für den Beobachter.

Wie bewältigt das Gehirn diese, mit Handlungsinterpretationen verbundenen Herausforderungen? Die Entdeckung der Spiegelneurone vor 20 Jahren schien eine Antwort auf diese Frage zu geben. Beschrieben wurden Spiegelneurone als  spezielle Neurone in prämotorischen und parietalen Anteilen der Großhirnrinde von Affen, die mit der Bewegungsplanung befasst sind. Spiegelneurone reagieren sowohl, wenn der Affe eine zielgerichtete Handlung ausführt, als auch dann, wenn der Affe sieht, wie dieselbe Handlung von anderen durchgeführt wird. Mit anderen Worten: Die Beobachtung einer Handlung aktiviert ein Nervenzellsystem, das zu anderen Zeiten für die Ausführung einer vergleichbaren Handlung verantwortlich ist. Wir verstehen, was andere tun, indem wir neuronale Schaltkreise in Resonanz versetzen, die uns die Generierung vergleichbarer Bewegungen erlauben.

Aber wie wird der beobachteten Handlung der subjektive Wert zugeschrieben? Dieser Frage gingen Vittorio Caggiano und Mitarbeiter am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung, Tübingen, mit Unterstützung von Kollegen der Universität Parma in ihrer Untersuchung von Spiegelneuronen in prämotorischen Teilen der Hirnrinde nach.
In ihren Experimenten wurden die Reaktionen von Spiegelneuronen aufgezeichnet, während Affen beobachteten, wie ein Experimentator zielgerichtete Handlungen mit unterschiedlichen Konsequenzen für den Affen ausführte.

Die Autoren fanden heraus, dass die Reaktionen von Spiegelneuronen durch den Wert, den die beobachtete Handlung für den zuschauenden Affen hatte, moduliert wurden. Genauer gesagt: Wenn der Affe eine schmackhafte Belohnung für das Betrachten der Handlung in Aussicht hatte, zeigten viele Spiegelneurone weitaus stärkere beobachtungsbedingte Reaktionen. War dieselbe Handlung hingegen mit einer weniger schmackhaften Belohnung verbunden, so waren die Reaktionen typischerweise deutlich schwächer.

Diese Beobachtung deutet klar darauf hin, dass Spiegelneurone in der prämotorischen Großhirnrinde alle Schlüsselinformationen repräsentieren, die für die Bewertung der Handlungen des Gegenübers erforderlich sind. Sie unterstreicht damit die zentrale Rolle, die Spiegelneurone für die Vermittlung sozialer Interaktionen und ihrer Störungen, wie zum Beispiel Autismus, spielen  dürften.

Originaltitel der Publikation: Mirror neurons encode the subjective value of an observed action, Published ahead of print, 02.07.2012 in PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences),  doi: 10.1073/pnas.1205553109,
Autoren: Vittorio Caggiano, Leonardo Fogassi, Giacomo Rizzolatti, Antonio Casile, Martin A. Giese, Peter Thier

Quelle: Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH)

Anmerkung: siehe hierzu auch den Artikel „Kommunikation mit Tieren

Weltraumteleskop Kepler macht aus Helligkeit von Sternen Musik

Juni 18th, 2012

Reggae-Stars holen sich Inspiration aus dem All.

Atlanta (pte002) – Irdische Musik ist den Musikern von Echo Movement http://onesheet.com/echomovement nicht genug. Auf der Suche nach außerirdischer Inspiration haben sie sich mit den Wissenschaftlern des Georgia Tech Sonification Lab http://sonify.psych.gatech.edu zusammengetan. Dieses Labor ist auf die Umwandlung hässlicher Zahlen in harmonisch klingende Musik spezialisiert.

NASA hilft beim Komponieren

Mit Hilfe der Daten von Kepler http://kepler.nasa.gov, dem leistungsstarken Weltraumteleskop der NASA, hat SonLab verschiedene Tonhöhen aus den Veränderungen der Helligkeit eines Sterns geschaffen. Echo Movement extrahiert aus diesen Sequenzen Harmonien und einen sogenannten Tremoloeffekt. Dieser wird aus dem Muster eines anderen Sterns hinzugefügt.

Den fertigen Titel wird es laut einem Bericht von engadget erst im September geben. Auf YouTube kann man sich aber schon einen ersten Eindruck machen. Für Anfälle von Nokia-Nostalgie wird keine Haftung übernommen. Die engadget-Redakteure haben allerdings der Vollständigkeit halber noch einen weiteren Song von Echo Movement online gestellt. Quelle: pressetext.com

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=rlLdxBoSwLE

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Deutsche Jugendliche finden sich zu dick

Mai 16th, 2012

Team der Universität Bielefeld liefert deutsche Ergebnisse für internationale Vergleichsstudie.

Jedes zweite 15-jährige deutsche Mädchen und jeder dritte Junge in diesem Alter findet sich zu dick – selbst wenn sie objektiv gar nicht übergewichtig sind. „Damit sind die deutschen Jugendlichen traurige Spitzenreiter in Sachen Körperunzufriedenheit“, sagt Gesundheitswissenschaftlerin Professorin Dr. Petra Kolip von der Universität Bielefeld. Sie hat den deutschen Teil der Studie „Health Behaviour in School-aged Children“ (HBSC) geleitet. Die Studie zum Gesundheitsverhalten von Schulkindern wurde unter Schirmherrschaft der Weltgesundheitsorganisation WHO in 39 Ländern und Regionen Europas und Nordamerikas durchgeführt. Ihre Ergebnisse sind Anfang Mai in Edinburgh, Großbritannien, vorgestellt worden.

Die deutsche Teilstudie hat das Bielefelder „WHO Collaborating Centre for Child and Adolescent Health Promotion“ (Kollaborationszentrum der Weltgesundheitsorganisation zur Kinder- und Jugendgesundheitsförderung) unter Leitung von Professorin Dr. Petra Kolip von der Fakultät für Gesundheitswissenschaften der Universität Bielefeld koordiniert. Der Vergleich der deutschen mit den internationalen Daten zeigt: Deutsche Mädchen und Jungen schätzen sich am häufigsten als zu dick ein. Allen Ländern gemeinsam ist, dass die Unzufriedenheit mit dem Körper mit dem Alter steigt. Bei den 15-Jährigen geben 53 Prozent der Mädchen und 36 Prozent der Jungen an, sich zu dick zu finden.

In der HBSC-Studie wurden die Jugendlichen nicht nur zu ihrem Körperbild befragt, sondern auch zu Körpergewicht und Diätverhalten. „Auffällig ist, dass der Zusammenhang zwischen körperlicher Unzufriedenheit und dem tatsächlichen Körpergewicht stark verzerrt ist“, so Dr. Jens Bucksch, Geschäftsführer des WHO Collaborating Centres an der Universität Bielefeld. „Erstaunlich viele normalgewichtige deutsche 15-Jährige empfinden sich als zu dick: nämlich 50 Prozent der Mädchen und 30 Prozent der Jungen. Das gibt aus gesundheitswissenschaftlicher Sicht Anlass zur Sorge.“ Denn Folgen dieser Fehleinschätzung sind häufige Diäten, Unzufriedenheit und eine erhöhte psychische Belastung.

Mädchen unzufriedener als Jungen

Besonders auffällig ist der Geschlechtsunterschied in der Selbstwahrnehmung, der sich in allen Ländern zeigt. „Dass sich mehr Mädchen als Jungen als zu dick beschreiben, lässt sich unter anderem damit erklären, dass sich Mädchen durch die körperlichen Veränderungen mehr vom gängigen Schlankheitsideal entfernen. Mit der Pubertät runden sich die Hüften, das macht manchen Mädchen zu schaffen. Jungen hingegen nähern sich dem Schönheitsideal an, aber auch sie sind vermehrt einem Körperkult ausgesetzt. Dass sich viele Jungen als zu dünn wahrnehmen, ist hier die Kehrseite der Medaille“, sagt Professorin Dr. Petra Kolip. Nur in einer kleinen Anzahl von Ländern, darunter auch Deutschland, besteht ein Zusammenhang zwischen Körperbild und familiären Wohlstand: Je höher der Wohlstand, desto zufriedener sind die Jugendlichen mit ihrem Körperäußeren.

Unerreichbare Ideale

Das Bielefelder Forschungsteam folgert aus den Daten, dass die Körperwahrnehmung stärker in Überlegungen zu Prävention und Gesundheitsförderung eingeschlossen werden muss. Denn ein negatives Körperbild könne sich ungünstig auf Körperzufriedenheit und Wohlbefinden auswirken und ungesunde Ernährungspraktiken sowie Essstörungen verursachen. Nicht zuletzt die Medien verbreiteten ein unerreichbares Schlankheitsideal für Mädchen und ein athletisches und muskulöses Körperideal für Jungen. Den Forschern zufolge sollten insbesondere Eltern, Freunde, Lehrerinnen und Lehrer dafür sensibilisiert werden, dass ihre Reaktion auf die Selbstwahrnehmung von Jugendlichen zu ihrer Zufriedenheit beitragen und in der Folge auch einen gesunden Lebensstil bewirken kann.

Die Studie

Der internationale Bericht zur Studie „Health Behaviour in School-aged Children“ zur Befragung 2009/2010 ist unter dem Titel „Soziale Determinanten der Gesundheit und des Wohlbefindens junger Menschen“ erschienen. Laut dem Europa-Regionalbüro der Weltgesundheitsorganisation WHO wird damit das weltweit umfassendste Bild über die Gesundheit und das Wohlbefinden von jungen Menschen beschrieben. Insgesamt wurden mehr als 200.000 Kinder und junge Menschen befragt. In Deutschland wurde die HBSC-Studie bereits zum fünften Mal durchgeführt. Das WHO Collaborating Centre in Bielefeld ist der Fakultät für Gesundheitswissenschaft der Universität Bielefeld angegliedert. Die Durchführung der HBSC-Studie gehört zu den Hauptaufgaben des Centres.

Quelle: Universität Bielefeld

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Abnehmen bremst krebsfördernde Entzündungen

Mai 7th, 2012

Übergewicht begünstigt Entzündungen, die als krebsfördernd gelten. Gemeinsam mit amerikanischen Kollegen untersuchte Cornelia Ulrich aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum und dem NCT Heidelberg an übergewichtigen Frauen, ob sich die Entzündungswerte durch Sport und/oder Kalorienreduktion reduzieren lassen.

Beide Lebensstilveränderungen waren hochwirksam: Kalorienreduktion allein oder in Kombination mit Sport senkte die Entzündungsparameter um mehr als ein Drittel und damit in vergleichbarem Umfang wie entzündungshemmende Medikamente. Gewichtsabnahme kann daher als wirkungsvoller Beitrag zur Krebsprävention angesehen werden.

Etwa 25 Prozent aller Krebsfälle weltweit gehen nach Ansicht von Epidemiologen auf das Konto von Übergewicht und Bewegungsmangel. Zu den Krebserkrankungen, bei denen ein gesicherter Zusammenhang zu Übergewicht besteht, zählen Brustkrebs, Darmkrebs und Krebs der Speiseröhre. In über der Hälfte der Fälle von Krebs der Gebärmutterschleimhaut (Endometrium) gilt Übergewicht als Ursache, ebenso in mehr als 20 Prozent der Fälle von Brustkrebs nach den Wechseljahren.

Hinter diesem Zusammenhang stecken komplexe physiologische Ursachen. Neben hormonellen Veränderungen gilt vor allem der chronisch-entzündliche Zustand des Fettgewebes von Übergewichtigen als Risikofaktor: Die zahlreichen Entzündungszellen im Fettgewebe geben entzündungsfördernde Botenstoffe ab, die die Krebsentstehung begünstigen.
Viele der für Entzündungen charakteristischen Biomarker steigen mit dem Alter und mit dem Übergewicht stark an. Eine Gewichtsabnahme könnte also gerade für viele der Frauen, die nach den Wechseljahren mit ein paar Pfunden zuviel zu kämpfen haben, ein Beitrag zur Reduktion des Krebsrisikos sein. „Die Entzündungsmarker lassen sich zwar auch mit Medikamenten drosseln, aber das ist oft mit unerwünschten Nebenwirkungen verbunden“, sagt Professor Cornelia Ulrich, Leiterin der Abteilung Präventive Onkologie am Deutschen Krebsforschungszentrum und Direktorin des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen. Die Epidemiologin untersuchte daher gemeinsam mit Kollegen aus verschiedenen amerikanischen Forschungseinrichtungen, ob übergewichtige Frauen mit Diät, mit Diät und Sport oder mit Sport allein dem risikoreichen Entzündungszustand entgegenwirken können. „Damit wollen wir einen aktiven Beitrag zur Krebsprävention leisten“, so Cornelia Ulrich.

Ein ganzes Jahr lang untersuchten die Forscher 439 übergewichtige Frauen, die nach dem Zufallsprinzip in eine der drei Studiengruppen oder in die Kontrollgruppe eingeteilt worden waren. Gemessen wurden verschiedene Entzündungs-Biomarker, darunter die Bluteiweiße Interleukin-6 und C-reaktives Protein (CRP) als zentraler Entzündungsmarker sowie die Gesamtzahl der weißen Blutkörperchen und die Zahl der neutrophilen Leukozyten. Frauen in der Studie waren übergewichtig und hatten einen durchschnittlichen Körperfettanteil von beinahe 50 Prozent.
Für die Frauen, die auf schmale Kost gesetzt worden waren und für die Teilnehmerinnen der Diät- und Sport-Gruppe galt allgemein: je größer die Gewichtsabnahme, desto mehr sanken ihre CRP-Spiegel. Im Mittel konnten die Teilnehmerinnen ihr Körpergewicht um rund zehn Prozent reduzieren. Verglichen mit den Frauen der Kontrollgruppe sanken in den beiden Diät-Gruppen alle Entzündungsparameter. Teilnehmerinnen jedoch, die nur Sport getrieben hatten, erreichten eine Verbesserung dieser Laborwerte nur dann, wenn sie gleichzeitig ihr Gewicht reduzierten.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Übergewichtige mit einer Lebensstilveränderung viel Gutes für sich tun und ihr Krebsrisiko senken können“, fasst Cornelia Ulrich zusammen. „Eine Reduktion der CRP-Werte um rund 40 Prozent oder bei den Frauen, die erheblich Gewicht abgenommen haben, sogar um die Hälfte, lässt sich sonst nur mit Medikamenten erreichen. Und diese Medikamente haben Nebenwirkungen, die eine gesunde, fettarme Ernährung und Sport nicht haben“, erklärt Cornelia Ulrich. „Unser Ergebnis beweist, dass sich bereits verhältnismäßig moderate Abnehmerfolge von 5 bis 10 Prozent des Körpergewichts drastisch auf krebsfördernde Faktoren im Körper auswirken.“

Literatur: Ikuyo Imayama, Cornelia M. Ulrich, Catherine M. Alfano, Chiachi Wang, Liren Xiao, Mark H. Wener, Kristin L. Campbell, Catherine Duggan, Karen E. Foster-Schubert, Angela Kong, Caitlin E. Mason, Ching-Yun Wang, George L. Blackburn, Carolyn E. Bain, Henry J. Thompson und Anne McTiernan: Effects of a caloric restriction weight loss diet and exercise on inflammatory biomarkers in overweight/obese postmenopausal women: a randomized controlled trial. Cancer Research 2012, DOI:10.1158/0008-5472.CAN-11-3092

Quelle: DKFZ. Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 2.500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Ansätze, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können. Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Heidelberg hat das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg eingerichtet, in dem vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik übertragen werden. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Krebsinformationsdienstes (KID) klären Betroffene, Angehörige und interessierte Bürger über die Volkskrankheit Krebs auf. Das Zentrum wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren.

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