Kinder sind die größten Verbraucher von zugesetztem Zucker, auch wenn eine zuckerreiche Ernährung mit gesundheitlichen Auswirkungen wie Fettleibigkeit und Herzerkrankungen und sogar einer beeinträchtigten Gedächtnisfunktion in Verbindung gebracht wurde.

Es ist jedoch weniger darüber bekannt, wie ein hoher Zuckerkonsum in der Kindheit die Entwicklung des Gehirns beeinflusst, insbesondere einer Region, die bekanntermaßen von entscheidender Bedeutung für das Lernen und das Gedächtnis ist, der Hippocampus.

Neue Forschungen, die von einem Fakultätsmitglied der University of Georgia in Zusammenarbeit mit einer Forschungsgruppe der University of Southern California geleitet wurden, haben in einem Nagetiermodell gezeigt, dass der tägliche Konsum von zuckergesüßten Getränken während der Adoleszenz die Leistung bei einer Lern- und Gedächtnisaufgabe im Erwachsenenalter beeinträchtigt. Die Gruppe zeigte außerdem, dass Veränderungen der Bakterien im Darm der Schlüssel zu der zuckerinduzierten Gedächtnisstörung sein können.

Um diese Möglichkeit zu untermauern, fanden sie heraus, dass ähnliche Gedächtnisdefizite selbst dann beobachtet wurden, wenn die Bakterien, genannt Parabacteroides, experimentell im Darm von Tieren angereichert wurden, die noch nie Zucker konsumiert hatten.

„Früher Zucker erhöhte den Parabacteroides-Spiegel, und je höher der Parabacteroides-Spiegel, desto schlechter schnitten die Tiere bei der Aufgabe ab“, sagte Emily Noble, Assistenzprofessorin am UGA College of Family and Consumer Sciences, die als Erstautorin der Studie fungierte. “Wir fanden heraus, dass die Bakterien allein ausreichen, um das Gedächtnis ähnlich wie Zucker zu beeinträchtigen, aber auch andere Arten von Gedächtnisfunktionen beeinträchtigen.”

Richtlinien empfehlen die Begrenzung von Zucker

Die Ernährungsrichtlinien für Amerikaner, eine gemeinsame Veröffentlichung des US-Landwirtschaftsministeriums und des Gesundheitsministeriums, empfehlen, den zugesetzten Zucker auf weniger als 10 Prozent der Kalorien pro Tag zu begrenzen.

Data from the Centers for Disease Control and Prevention show Americans between the ages 9-18 exceed that recommendation, the bulk of the calories coming from sugar-sweetened beverages.

Considering the role the hippocampus plays in a variety of cognitive functions and the fact the area is still developing into late adolescence, researchers sought to understand more about its vulnerability to a high-sugar diet via gut microbiota.

Juvenile rats were given their normal chow and an 11% sugar solution, which is comparable to commercially available sugar-sweetened beverages.

Researchers then had the rats perform a hippocampus-dependent memory task designed to measure episodic contextual memory, or remembering the context where they had seen a familiar object before.

“We found that rats that consumed sugar in early life had an impaired capacity to discriminate that an object was novel to a specific context, a task the rats that were not given sugar were able to do,” Noble said.

A second memory task measured basic recognition memory, a hippocampal-independent memory function that involves the animals’ ability to recognize something they had seen previously.

In this task, sugar had no effect on the animals’ recognition memory.

“Early life sugar consumption seems to selectively impair their hippocampal learning and memory,” Noble said.

Additional analyses determined that high sugar consumption led to elevated levels of Parabacteroides in the gut microbiome, the more than 100 trillion microorganisms in the gastrointestinal tract that play a role in human health and disease.

To better identify the mechanism by which the bacteria impacted memory and learning, researchers experimentally increased levels of Parabacteroides in the microbiome of rats that had never consumed sugar. Those animals showed impairments in both hippocampal dependent and hippocampal-independent memory tasks.

“(The bacteria) induced some cognitive deficits on its own,” Noble said.

Noble said future research is needed to better identify specific pathways by which this gut-brain signaling operates.

“The question now is how do these populations of bacteria in the gut alter the development of the brain?” Noble said. “Identifying how the bacteria in the gut are impacting brain development will tell us about what sort of internal environment the brain needs in order to grow in a healthy way.”

The article, “Gut microbial taxa elevated by dietary sugar disrupt memory function,” appears in Translational Psychiatry. Scott Kanoski, associate professor in USC Dornsife College of Letters, Arts and Science, is corresponding author on the paper.

Additional authors on the paper are Elizabeth Davis, Linda Tsan, Clarissa Liu, Andrea Suarez and Roshonda B. Jones from the University of Southern California; Christine Olson, Yen-Wei Chen, Xia Yang and Elaine Y. Hsiao from the University of California-Los Angeles; and Claire de La Serre and Ruth Schade from UGA.

Story Source:

Materials provided by University of Georgia. Original written by Cal Powell. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

1. Emily E. Noble, Christine A. Olson, Elizabeth Davis, Linda Tsan, Yen-Wei Chen, Ruth Schade, Clarissa Liu, Andrea Suarez, Roshonda B. Jones, Claire de La Serre, Xia Yang, Elaine Y. Hsiao, Scott E Kanoski. Durch Nahrungszucker erhöhte mikrobielle Taxa im Darm stören die Gedächtnisfunktion . Translationale Psychiatrie , 2021; 11 (1) DOI: 10.1038/s41398-021-01309-7