Terapeutyczna rola diety ketogennej w zaburzeniach neurologicznych Część 1

Abstrakcyjny:

Dieta ketogenna (KD) to dieta wysokotłuszczowa, niskowęglowodanowa i zawierająca odpowiednią ilość białka, która ostatnio zyskała popularność w kontekście chorób neurologicznych (ND).

Wraz ze zmianami współczesnego stylu życia dieta wysokotłuszczowa stała się codziennym wyborem coraz większej liczby osób. Wiele osób martwi się, że dieta wysokotłuszczowa zaszkodzi pamięci, ale w rzeczywistości związek między dietą wysokotłuszczową a pamięcią nie jest czarno-biały.

Po pierwsze, musi być jasne, że tłuszcz ma określony wpływ na nasze ciała i mózgi. Tłuszcze dostarczają energii, wspomagają wzrost organizmu i utrzymują integralność błon komórkowych. Co więcej, tłuszcz ma również kluczowe znaczenie dla zdrowia mózgu. Większość mózgu składa się z tłuszczu, który chroni neurony przed uszkodzeniami i pomaga w utrzymaniu dobrej neurotransmisji.

Jednak dieta wysokotłuszczowa ma negatywny wpływ na organizm i może uszkodzić pamięć. Badania pokazują, że dieta wysokotłuszczowa może powodować insulinooporność, która wpływa na przetwarzanie cukru we krwi przez organizm, a tym samym wpływa na funkcjonowanie mózgu. Ponadto dieta wysokotłuszczowa może również wpływać na przepływ krwi i dopływ tlenu, zmniejszać aktywność mózgu, a tym samym wpływać na koncentrację i pamięć.

Nie oznacza to jednak, że musimy całkowicie unikać tłuszczu. Tłuszcz jest niezbędnym składnikiem odżywczym naszej codziennej diety, a jego prawidłowe spożycie pomaga zachować zdrowie ciała i mózgu. Dlatego należy kierować się zasadą „najpierw odpowiednia ilość”, spożywać odpowiednią ilość tłuszczów i unikać nadmiernego spożycia, zwłaszcza tych niezdrowych, wysokotłuszczowych.

Ponadto niektóre badania pokazują, że niektóre kwasy tłuszczowe korzystnie wpływają na pamięć. Na przykład kwasy tłuszczowe omega-3 mogą wspomagać tworzenie i utrzymanie neuronów, poprawiając zdolności poznawcze i zdolności uczenia się mózgu. Istnieją produkty bogate w kwasy tłuszczowe omega-3, takie jak łosoś, dorsz, nasiona lnu itp. Możesz odpowiednio zwiększyć spożycie tych pokarmów, aby uzyskać korzyści.

Ogólnie rzecz biorąc, związek między dietą wysokotłuszczową a pamięcią jest złożony i nie powinniśmy w uproszczeniu postrzegać wszystkich pokarmów wysokotłuszczowych jako szkodliwych. Umiarkowane posiłki, staranny dobór rodzajów i ilości tłuszczów oraz dodanie korzystnych pokarmów mogą pomóc w utrzymaniu zdrowej pamięci. Widać, że musimy poprawić pamięć, a Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy, który ma wiele unikalnych efektów, z których jednym jest poprawa pamięci. Skuteczność Cistanche Deserticola wynika z wielu zawartych w niej składników aktywnych, w tym kwasu garbnikowego, polisacharydów, glikozydów flawonoidowych itp. Składniki te mogą promować zdrowie mózgu na różne sposoby.

Kliknij Poznaj sposoby na poprawę pamięci

Złożoność patogenezy tych chorób powoduje, że wciąż brakuje skutecznych form leczenia. Terapia konwencjonalna często wiąże się ze wzrostem tolerancji i/lub oporności na leki.

W związku z tym poszukuje się skuteczniejszych strategii terapeutycznych, zwiększających skuteczność dostępnych form terapii i poprawiających jakość życia pacjentów. Na razie wydaje się, że ChAD może zapewnić korzyści terapeutyczne u pacjentów z problemami neurologicznymi, skutecznie kontrolując równowagę między procesami pro- i antyoksydacyjnymi oraz neuroprzekaźnikami prowzbudzającymi i hamującymi, a także modulując stan zapalny lub zmieniając skład mikrobiomu jelitowego.

W tym przeglądzie ocenialiśmy potencjalną skuteczność terapeutyczną choroby Parkinsona w leczeniu padaczki, depresji, migreny, choroby Alzheimera i choroby Parkinsona. Naszym zdaniem ChAD należy rozważyć jako opcję terapeutyczną uzupełniającą w przypadku niektórych chorób neurologicznych.

Słowa kluczowe: dieta ketogeniczna; zaburzenia neurologiczne; padaczka; depresja; migrena; choroba Alzheimera; Choroba Parkinsona.

1. Dieta ketogeniczna

Dieta ketogenna (KD) to dieta wysokotłuszczowa, odpowiednio białkowa i niskowęglowodanowa [1]. Takie zmiany w proporcjach makroskładników odżywczych prowadzą do oszczędzania glukozy i wzmożenia ketogenezy [2]. Ten stan metaboliczny nazywany jest „ketozą żywieniową”.

Coraz więcej badań pokazuje, że dieta ketogenna może pozytywnie wpływać na funkcje mózgu i narządów obwodowych, a tym samym zapewniać korzyści terapeutyczne w szerokim zakresie schorzeń neurologicznych [3,4]. Chociaż molekularne mechanizmy działania diety ketogennej nie są jasne, coraz więcej badań sugeruje, że ChAD może stanowić ważny element terapii wspomagającej w leczeniu chorób ośrodkowego układu nerwowego (OUN).

Niedawno wykazano, że ChAD może wpływać na przebieg chorób poprzez modulowanie stanu zapalnego [5–10], kontrolowanie równowagi między procesami pro- i antyoksydacyjnymi [11–14] i/lub zmianę składu mikrobiomu jelitowego [15] .

1.1. Historia diety ketogenicznej

Dieta ketogenna ma swoje korzenie w poście, który był stosowany od czasów starożytnych w leczeniu padaczki. W 1921 roku Woodyatt odkrył, że zarówno głód, jak i dieta wysokotłuszczowa prowadzą do stanu ketozy.

W tym samym roku Russell Wilder wdrożył KD w Mayo Clinic jako metodę leczenia padaczki [16]. Uważano wówczas, że stan ponad połowy wszystkich dzieci chorych na padaczkę poprawił się. Dieta ta była szeroko stosowana w tej grupie chorych, aż do odkrycia pierwszego leku na padaczkę, difenylohydantoiny (1938) [16].

Pod koniec ubiegłego wieku naukowcy ponownie zainteresowali się chorobą Parkinsona ze względu na jej potencjalną rolę w zaburzeniach neurologicznych. Vining i in. i wsp. [17] badali skuteczność ChAD w ograniczaniu napadów u dzieci (w wieku 1–8 lat), które dotychczas nie reagowały na leczenie dwoma lekami przeciwdrgawkowymi.

Po roku stosowania diety 40% pacjentów zauważyło redukcję napadów o ponad 50%, a 10% pacjentów wykazało całkowity brak napadów.

Badanie przeprowadzone przez Freemana i in. [18] na 150 pacjentach w wieku 1–16 lat z padaczką lekooporną potwierdzili neuroprotekcyjne działanie choroby Parkinsona. Naukowcy zaobserwowali, że po roku stosowania diety u 27% pacjentów liczba napadów spadła o ponad 90%. Po 10 latach Neal i wsp. [19] przeprowadzili randomizowane, kontrolowane badanie, które potwierdziło ważną rolę ChAD w kontroli napadów padaczkowych.

Po 3 miesiącach stosowania diety zaobserwowano zmniejszenie napadów o ponad 50% u 38% pacjentów w wieku 2–16 lat. Co więcej, ostatnie badania sugerują, że ChAD może mieć korzystny wpływ na przebieg innych chorób neurologicznych, w tym choroby Alzheimera (AD ) i choroba Parkinsona (PD) [20–22].

1.2. Rodzaje i charakterystyka diet ketogenicznych

Obecnie istnieje wiele rodzajów diet ketogennych, różniących się proporcjami makroskładników, co pozwala na dostosowanie diety do konkretnych potrzeb pacjenta. Rycina 1 przedstawia porównanie wybranych modyfikacji diety ketogennej i zawartych w nich proporcji makroskładników.

1.2.1. Klasyczna dieta ketogeniczna (CKD)

Klasyczna dieta ketogenna charakteryzuje się wysoką zawartością tłuszczu w diecie, umiarkowanym spożyciem białka i niskim spożyciem węglowodanów, przy stosunku makroskładników 4:1 [23]. Dieta teketogenna ogranicza spożycie węglowodanów do 10% całkowitego dziennego spożycia kalorii. Wynika z tego, że osoba o dziennym zapotrzebowaniu energetycznym wynoszącym 2000 kcal może spożywać do 50 g węglowodanów.

Jednak w początkowej fazie diety należy ograniczyć węglowodany do około 20 g dziennie. Tak niska podaż węglowodanów zapewnia organizmowi adaptację i przekierowanie metabolizmu na wykorzystanie kwasów tłuszczowych jako głównego źródła energii.

1.2.2. Modyfikacje klasycznej diety ketogenicznej

Wysokobiałkowa dieta ketogenna (MAD)

Wysokobiałkowa dieta ketogenna nazywana jest także Zmodyfikowaną Dietą Atkinsa (MAD) [24]. Faza indukcji trwa przez czas nieokreślony i w tej fazie spożycie węglowodanów nie przekracza 20 g dziennie. MAD zakłada, że ​​stosunek tłuszczów do węglowodanów i białek łącznie wynosi 1–2:1 [24,25]. Dieta ta nie polega na ograniczaniu ilości spożywanych białek i kalorii, dzięki czemu jest łatwiejsza w utrzymaniu, a także łatwiejsza w zarządzaniu [25].

Dieta średniołańcuchowa trójglicerydów (MCTD)

MTCD to typ choroby Parkinsona, w którym dominują trójglicerydy średniołańcuchowe (MTC) [26]. MTCD zapewnia szybsze wchłanianie trójglicerydów do krwioobiegu. Zastąpienie długołańcuchowych kwasów tłuszczowych krótkołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi, które są szybciej metabolizowane, skutkuje uzyskaniem większej liczby ciał ketonowych w przeliczeniu na kilokalorie.

Wyższa efektywność tego procesu skutkuje mniejszym zapotrzebowaniem na tłuszcze, co umożliwia spożywanie większych ilości węglowodanów i białek [27]. Jest to zasadnicza różnica determinująca długoterminowe utrzymanie diety, gdyż jest ona mniej rygorystyczna niż klasyczna KD [28,29]. Ponadto ten rodzaj diety poprawia funkcję mitochondriów [30].

Dieta średniołańcuchowa trójglicerydów (MCTD)

MTCD to typ choroby Parkinsona, w którym dominują trójglicerydy średniołańcuchowe (MTC) [26]. MTCD zapewnia szybsze wchłanianie trójglicerydów do krwioobiegu. Zastąpienie długołańcuchowych kwasów tłuszczowych krótkołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi, które są szybciej metabolizowane, skutkuje uzyskaniem większej liczby ciał ketonowych w przeliczeniu na kilokalorie.

Wyższa efektywność tego procesu skutkuje mniejszym zapotrzebowaniem na tłuszcze, co umożliwia spożywanie większych ilości węglowodanów i białek [27]. Jest to zasadnicza różnica determinująca długoterminowe utrzymanie diety, gdyż jest ona mniej rygorystyczna niż klasyczna KD [28,29]. Ponadto ten rodzaj diety poprawia funkcję mitochondriów [30].

Bardzo niskokaloryczna dieta ketogeniczna (VLCKD)

Spożycie węglowodanów w tej diecie waha się w granicach 20–50 g dziennie, a może mniej niż 10% przy 2000 kcal dziennie [31]. Ze względu na różnice indywidualne nie u każdego pacjenta można osiągnąć ketozę przy takich proporcjach makroskładników odżywczych. Modyfikacja ta może być stosowana jako indukcja diet toketogennych o wyższej zawartości białka.

Leczenie o niskim indeksie glikemicznym (LGIT)

Leczenie o niskim indeksie glikemicznym (LGIT) jest alternatywą dla diety ketogennej. Jest to dieta wysokotłuszczowa, w której zasadniczą rolę odgrywa zastąpienie produktów o wysokim indeksie glikemicznym (GI) produktami o niskim IG.

IG wskazuje, o ile pokarm podnosi poziom glukozy we krwi w porównaniu z taką samą ilością węglowodanów referencyjnych [32]. Choć dieta ta nie prowadzi do ciągłej ketozy, to pozytywnie wpływa na metabolizm węglowodanów. Jest łatwiejszy w utrzymaniu przez pacjentów i dlatego jest popularny wśród młodszych pacjentów podczas hospitalizacji [1].

Cykliczna dieta ketogeniczna (CKD)

Składa się ona z cyklicznych okresów klasycznej diety ketogennej oraz diety wysokowęglowodanowej (45–65% węglowodanów). Ten ostatni ma na celu uzupełnienie zapasów glikogenu w mięśniach [33].

Ukierunkowana dieta ketogeniczna (TKD)

Ten rodzaj diety ketogennej umożliwia spożywanie większej ilości węglowodanów w przypadku intensywnej aktywności fizycznej w celu utrzymania wydajności, nie wpływając jednocześnie na stan ketozy [33].

2. Zmiany metaboliczne w mózgu związane z dietą ketogenną

Chociaż mózg stanowi tylko około 2% masy ciała, jest to najbardziej energochłonny organ w organizmie. Wiadomo, że źródłem energii dla mózgu może być nie tylko glukoza, ale także ketony, które mogą zaspokoić nawet 60% całkowitego zapotrzebowania energetycznego mózgu [34].

Coraz większa liczba badań pokazuje, że dieta ketogenna poprzez zmiany szlaków biochemicznych może mieć pozytywny wpływ na funkcje mózgu i może zapewniać korzyści terapeutyczne w szerokim zakresie schorzeń neurologicznych. Dieta bogata w tłuszcze ma na celu wywołanie w organizmie stanu ketozy, charakteryzującego się wzmożoną lipolizą i ketogenezą [35].

Jak pokazano na rycinie 2, kwasy tłuszczowe ulegają intensywnemu utlenianiu w wątrobie, w wyniku czego powstają znaczne ilości ciał ketonowych (KB), takich jak acetooctan (ACA), D(-)3-hydroksymaślan (D-HB, - HB) i aceton. Pierwsze dwa mogą wejść w cykl kwasu cytrynowego (cykl kwasu trikarboksylowego, cykl TCA) i zostać wykorzystane do pozyskania ATP przez neurony.

Leino i in. [36] wykazali, że poziom transportera monokarboksylanów (MCT), który jest odpowiedzialny za transport KB przez barierę krew-mózg (BBB), jest podwyższony u zwierząt karmionych dietą KD w porównaniu z grupą kontrolną karmioną dietą głównie węglowodanową. Zwiększony transport ciał ketonowych potwierdzili także Bentourkia i in. [37] przy użyciu tomografii pozytronowej (PET) i ACA znakowanego 11C.

Badanie to wykazało siedmio do ośmiokrotny wzrost wychwytu 11C-ACA przez mózg w stanie ketozy wywołanej chorobą jelitową lub głodem, w porównaniu z grupą kontrolną karmioną dietą bogatą w węglowodany. Następnie wytworzone KB ulegają przemianie w acetylo-CoA w tkankach pozawątrobowych i uczestniczą w cyklu kwasu cytrynowego jako źródło energii [38].

Jak wykazały doświadczenia na zwierzętach, pozyskiwanie energii z ciał ketonowych niesie ze sobą wiele korzyści związanych z funkcjonowaniem układu nerwowego. Między innymi ich przemiana zwiększa całkowitą pulę energii, która jest wykorzystywana przez neurony do produkcji neuroprzekaźników [39]. Co ciekawe, -HB hamuje lipolizę, kontrolując w ten sposób hemostazę i ketogenezę [5], poprzez aktywację receptora kwasu hydroksykarboksylowego 2 (HCA2, PUMA-G , GPR109A).

Micelazy pozbawione tego receptora wykazują większą intensywność lipolizy i ketogenezy, co wskazuje, że receptor ten jest niezbędny do hamowania lipolizy przez -HB [40]. Najnowsze badania pokazują, że KD może zmieniać stosunek NAD+/NADH, zwiększając dostępność NAD+ w mózgu, co ma istotny wpływ na szlaki komórkowe zaangażowane w reakcję zapalną, naprawę uszkodzeń DNA i regulację rytmu dobowego [14,41].

Dzięki temu dieta ketogenna jest w stanie złagodzić objawy chorób, których patogeneza jest związana z wcześniej wymienionymi procesami.

2.1. Wpływ diety ketogennej na metabolizm glukozy

Kiedy podaż węglowodanów z diety jest niewystarczająca, mózg pozyskuje energię poprzez ketogenezę. Liczne badania wskazują, że przejście metabolizmu mózgu z utleniania glukozy na wykorzystanie ciał ketonowych wymaga adaptacji [42–44].

Gdy organizm przystosuje się do wykorzystywania KB jako głównego źródła energii, może pokryć do 60–70% energii potrzebnej do prawidłowego funkcjonowania mózgu [34,45]. Badanie i metaanaliza przeprowadzone przez Zhanga i wsp. [46] wykazali, że tempo adaptacji mózgu zależy od czasu trwania i stopnia ciężkości ketozy. Zilberter i in. Analiza [2] wykazała, że ​​KB działają raczej oszczędzając glukozę niż hamując glikolizę.

Dzięki temu mechanizmowi glukoza pełni inne funkcje, których nie można jej zastąpić, tj. biosyntezę innych związków, takich jak alanina [47] i glutaminian [48], glikogenezę oraz ochronę antyoksydacyjną [2]. Glukoza jest transportowana w mózgu przez trzy izoformy transporterów glukozy (GLUT): (1) GLUT 1 o masie 55 kDa, wyrażany przez komórki śródbłonka, (2) GLUT 1 o masie 45 kDa, wyrażany przez astrocyty, (3) GLUT 3, wytwarzany przez neurony [49].

Leino i in. [36] wykazali, że u szczurów wprowadzonych w stan ketozy poziom GLUT1 jest podwyższony w komórkach śródbłonka i neuropilu w porównaniu z grupą karmioną dietą wysokowęglowodanową. Wzmożony transport glukozy do mózgu może być również powiązany z działaniem insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF1).

Szczury karmione dietą ketogenną z ograniczeniem energii wykazały zwiększoną ekspresję (1) receptorów insulinopodobnego czynnika wzrostu IGF1 w każdej części mózgu, (2) białka wiążącego IGF1, które hamuje proteolizę IGF1, w komórkach Purkinjego oraz (3) GLUT 1, GLUT 3mRNA [50].

Badania eksperymentalne nad wpływem IGF1 na mózg myszy wykazały, że działa on synergistycznie z insuliną na translokację transportera glukozy GLUT1 do błony komórkowej astrocytów, przyczyniając się do zwiększonego transportu glukozy do mózgu [51].

Jednocześnie KD nasila metabolizm astrocytów [52]. Astrocyty aktywują glikolizę i glikogenolizę, które dostarczają energii do utrzymania podstawowych funkcji tych komórek, takich jak usuwanie nadmiaru glutaminianu i jonów K+ ze szczeliny synaptycznej [53].

2.2. Wpływ diety ketogennej na metabolizm aminokwasów i syntezę neuroprzekaźników; cykl glutaminianowo-glutaminowy

Glutaminian jest aminokwasem pobudzającym, dlatego jego stężenie w szczelinie synaptycznej musi być utrzymywane na niskim poziomie. Jest transportowany za pośrednictwem pęcherzykowych transporterów glutaminianu (VGLUT). Ich działanie zależy od jonów Cl−, które działają jako modulatory allosteryczne.

Brak tych jonów hamuje transport glutaminergiczny [54]. Juge i in. [55] wykazali, że ciała ketonowe powodują odwracalne hamowanie transportu glutaminianu w neuronach hipokampa poprzez wiązanie się z miejscem jonowym Cl−. ACA wykazywał silniejsze działanie niż inne półprodukty metabolizmu komórkowego, takie jak -HB i pirogronian.

Długotrwałe spożywanie diety opartej na tłuszczach z jednoczesną redukcją węglowodanów zwiększa przepływ przez cykl TCA poprzez zwiększoną produkcję acetylo-CoA i zwiększoną aktywność reakcji acetylo-CoA ze szczawiooctanem [52].

Intensyfikacja szlaku otrzymywania glutaminianu wynika także z zmniejszonej w porównaniu ze stanem fizjologicznym dostępności szczawiooctanu, w wyniku zwiększonego wykorzystania tego związku w reakcji z acetylo-CoA w cyklu kwasu cytrynowego [52].

Powoduje to zmniejszoną konwersję glutaminianu do asparaginianu w reakcji glutaminian + szczawiooctan=asparaginian + -ketoglutaran [56] (patrz rysunek 3). Badania na myszach ketonowych wykazały, że stężenia leucyny były wyższe zarówno we krwi, jak i przodomózgowia tych zwierząt, natomiast stężenia glutaminianu i glutaminy nie różniły się w porównaniu z grupą kontrolną karmioną dietą głównie węglowodanową [56].

Może to skutkować zwiększonym transportem glutaminianu przez astrocyty do neuronów, co wymaga dostarczenia cząsteczki amoniaku [57], generowanej głównie z leucyny [58]. Badania te wskazują na zwiększenie dostępnej puli glutaminianu, co może sprzyjać syntezie hamującego neuroprzekaźnika kwasu gamma-aminomasłowego (GABA), co potwierdzają badania synaptosomów z zastosowaniem wysokich stężeń ACA [59].

Co więcej, badania z użyciem glukozy i octanu znakowanej 13C wykazały, że węgiel występujący w GABA w stanie ketozy pochodzi z octanu [52]. Zaobserwowano również podwyższony stosunek GABA/glutamina.

For more information:1950477648nn@gmail.com