Terapeutska uloga ketogene dijete u neurološkim poremećajima, 1. dio

Sažetak:

Ketogena dijeta (KD) je dijeta s visokim udjelom masti, niskim udjelom ugljikohidrata i dovoljnom količinom proteina koja je nedavno stekla popularnost u kontekstu neuroloških bolesti (ND).

S promjenama u modernom načinu života, prehrana bogata masnoćama postala je svakodnevni izbor sve većeg broja ljudi. Mnogi ljudi brinu da će prehrana bogata masnoćama naštetiti pamćenju, ali zapravo odnos između prehrane bogate masnoćama i pamćenja nije crno-bijel.

Prvo, mora biti jasno da mast ima određene učinke na naše tijelo i mozak. Masti daju energiju, potiču rast tijela i održavaju integritet staničnih membrana. Štoviše, mast je ključna i za zdravlje mozga. Većina mozga izgrađena je od masti, koja štiti neurone od oštećenja i pomaže u održavanju dobre neurotransmisije.

Međutim, prehrana s visokim udjelom masnoća ima danak u tijelu i može oštetiti pamćenje. Istraživanja pokazuju da prehrana bogata masnoćama može uzrokovati inzulinsku rezistenciju, što utječe na preradu šećera u krvi u tijelu i time utječe na rad mozga. Osim toga, prehrana bogata masnoćama također može utjecati na protok krvi i opskrbu kisikom, smanjiti aktivnost mozga, a time i koncentraciju i pamćenje.

Međutim, to ne znači da trebamo u potpunosti izbjegavati masti. Masti su neophodan nutrijent u našoj svakodnevnoj prehrani, a pravilan unos masti pomaže u održavanju zdravlja tijela i mozga. Stoga se trebamo pridržavati načela "prvo primjerena količina", unositi primjerenu količinu masnoća, te izbjegavati prekomjerni unos, posebice one nezdrave masnoće.

Osim toga, neka istraživanja pokazuju da su neke masne kiseline korisne za pamćenje. Na primjer, omega-3 masne kiseline mogu pospješiti stvaranje i održavanje neurona, poboljšavajući kognitivne sposobnosti i sposobnosti učenja mozga. Postoje neke namirnice bogate omega-3 masnim kiselinama, poput lososa, bakalara, lanenih sjemenki itd., a možete povećati unos te hrane na odgovarajući način kako biste iskoristili prednosti.

Sve u svemu, odnos između prehrane bogate masnoćama i pamćenja je složen i ne bismo trebali jednostavno gledati na svu hranu bogatu masnoćama kao štetnu. Umjereni obroci, pažljiv odabir vrste i količine masti te dodavanje neke korisne hrane mogu pomoći u očuvanju zdravlja pamćenja. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a Cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje jer je Cistanche deserticola tradicionalni kineski ljekoviti materijal koji ima mnogo jedinstvenih učinaka, a jedno od njih je i poboljšanje pamćenja. Djelotvornost Cistanche deserticola proizlazi iz brojnih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući taninsku kiselinu, polisaharide, flavonoidne glikozide itd. Ovi sastojci mogu promicati zdravlje mozga na različite načine.

Kliknite Know Ways to Improve Memory

Složenost patogeneze ovih bolesti znači da još uvijek nedostaju učinkoviti oblici liječenja. Konvencionalna terapija često je povezana s povećanjem tolerancije i/ili otpornosti na lijekove.

Posljedično, traže se učinkovitije terapijske strategije kako bi se povećala učinkovitost dostupnih oblika terapije i poboljšala kvaliteta života pacijenata. Za sada se čini da KD može pružiti terapijske koristi kod pacijenata s neurološkim problemima učinkovitom kontrolom ravnoteže između pro- i antioksidativnih procesa i pro-ekscitatornih i inhibitornih neurotransmitera, te modulacijom upale ili promjenom sastava crijevnog mikrobioma.

U ovom smo pregledu procijenili potencijalnu terapijsku učinkovitost KD-a kod epilepsije, depresije, migrene, Alzheimerove bolesti i Parkinsonove bolesti. Po našem mišljenju, KD treba smatrati adjuvantnom terapijom za neke neurološke bolesti.

Ključne riječi: ketogena dijeta; neurološki poremećaji; epilepsija; depresija; migrena; Alzheimerova bolest; Parkinsonova bolest.

1. Ketogena dijeta

Ketogena dijeta (KD) je dijeta s visokim udjelom masti, dovoljnom količinom proteina i niskim udjelom ugljikohidrata [1]. Takve promjene u udjelu makronutrijenata dovode do uštede glukoze i pojačane ketogeneze [2]. Ovo metaboličko stanje poznato je kao "nutritivna ketoza".

Sve više i više istraživanja pokazuje da ketogena dijeta može imati pozitivan učinak na funkcije mozga i perifernih organa, te tako pružiti terapijske prednosti za širok raspon neuroloških stanja [3,4]. Iako molekularni mehanizmi djelovanja ketogene dijete nisu jasni, sve više istraživanja sugerira da KD može biti važan element u dodatnoj terapiji u liječenju bolesti središnjeg živčanog sustava (SŽS).

Nedavno je pokazano da KD može utjecati na tijek bolesti modulacijom upale [5-10], kontrolom ravnoteže između pro- i antioksidativnih procesa [11-14] i/ili mijenjanjem sastava crijevnog mikrobioma [15] .

1.1. Povijest ketogene dijete

Ketogena dijeta vuče korijene iz posta, koji se od davnina koristi za liječenje epilepsije. Godine 1921. Woodyatt je otkrio da gladovanje i prehrana bogata mastima dovode do stanja ketoze.

Iste je godine Russell Wilder uveo KD u klinici Mayo kao lijek za epilepsiju [16]. U to se vrijeme smatralo da se kod više od polovice djece oboljele od epilepsije stanje popravilo. Ova dijeta bila je široko korištena u ovoj skupini pacijenata, sve do otkrića prvog lijeka za epilepsiju, difenilhidantoina (1938.) [16].

Krajem prošlog stoljeća znanstvenici su obnovili interes za KD zbog njegove potencijalne uloge u neurološkim poremećajima. Vining i sur. [17] proučavali su učinkovitost KD-a u smanjenju napadaja u djece (u dobi od 1 do 8 godina) koja do sada nisu reagirala na liječenje s dva antikonvulzivna lijeka.

Nakon jedne godine pridržavanja dijete, 40% pacijenata primijetilo je smanjenje napadaja za više od 50%, a 10% pacijenata pokazalo je potpuni izostanak napadaja.

Studija koju su proveli Freeman et al. [18] na 150 bolesnika u dobi od 1 do 16 godina s epilepsijom rezistentnom na lijekove potvrdili su neuroprotektivne učinke KD-a. Istraživači su primijetili da je nakon godinu dana nakon dijete 27% pacijenata doživjelo smanjenje napadaja za više od 90%. Nakon 10 godina, Neal i sur. [19] proveli su randomizirano kontrolirano ispitivanje koje je potvrdilo važnu ulogu KD-a u kontroli epileptičkih napadaja.

Nakon 3 mjeseca dijete primijećeno je smanjenje napadaja za više od 50% kod 38% pacijenata u dobi od 2 do 16 godina. Nadalje, nedavna istraživanja sugeriraju da KD može imati povoljan učinak na tijek drugih neuroloških bolesti, uključujući Alzheimerovu bolest (AD ) i Parkinsonova bolest (PD) [20-22].

1.2. Vrste i karakteristike ketogenih dijeta

Danas postoje mnoge vrste ketogenih dijeta koje se razlikuju po udjelima makronutrijenata, što omogućuje prilagođavanje prehrane specifičnim potrebama pacijenta. Slika 1 prikazuje usporedbu odabranih modifikacija ketogene dijete i njihovih omjera makronutrijenata.

1.2.1. Klasična ketogena dijeta (CKD)

Klasična ketogena dijeta karakterizirana je visokim udjelom masti u prehrani, umjerenim unosom proteina i niskim unosom ugljikohidrata, s omjerom makronutrijenata od 4:1 [23]. Ketogena dijeta ograničava unos ugljikohidrata na 10% ukupnog dnevnog unosa kalorija. Iz toga slijedi da osoba s dnevnom energetskom potrebom od 2000 kcal može unijeti do 50 g ugljikohidrata.

Međutim, u početnoj fazi dijete ugljikohidrate treba ograničiti na oko 20 g dnevno. Takva niska opskrba ugljikohidratima osigurava da se tijelo prilagođava i preusmjerava metabolizam na korištenje masnih kiselina kao glavnog izvora energije.

1.2.2. Modifikacije klasične ketogene dijete

Ketogena dijeta bogata proteinima (MAD)

Visokoproteinska ketogena dijeta također je poznata kao modificirana Atkinsova dijeta (MAD) [24]. Indukcijska faza traje neograničeno dugo i tijekom te faze unos ugljikohidrata nije veći od 20 g dnevno. MAD pretpostavlja da je omjer masti prema ugljikohidratima i proteinima zajedno 1–2:1 [24,25]. Ova dijeta ne uključuje ograničavanje količine unesenih proteina ili kalorija, što ju čini lakšom za održavanje i njome [25].

Dijeta srednjeg lanca triglicerida (MCTD)

MTCD je tip KD u kojem prevladavaju trigliceridi srednjeg lanca (MTC) [26]. MTCD omogućuje bržu apsorpciju triglicerida u krvotok. Zamjena dugolančanih masnih kiselina kratkolančanim masnim kiselinama, koje se brže metaboliziraju, rezultira dobivanjem više ketonskih tijela po kilokaloriji.

Veća učinkovitost ovog procesa rezultira manjom potrebom za mastima, što omogućuje unos većih količina ugljikohidrata i bjelančevina [27]. To je temeljna razlika koja određuje dugoročno održavanje dijete, jer je manje stroga od klasične KD [28,29]. Osim toga, ovakva prehrana poboljšava funkciju mitohondrija [30].

Dijeta srednjeg lanca triglicerida (MCTD)

MTCD je tip KD u kojem prevladavaju trigliceridi srednjeg lanca (MTC) [26]. MTCD omogućuje bržu apsorpciju triglicerida u krvotok. Zamjena dugolančanih masnih kiselina kratkolančanim masnim kiselinama, koje se brže metaboliziraju, rezultira dobivanjem više ketonskih tijela po kilokaloriji.

Veća učinkovitost ovog procesa rezultira manjom potrebom za mastima, što omogućuje unos većih količina ugljikohidrata i bjelančevina [27]. To je temeljna razlika koja određuje dugoročno održavanje dijete, jer je manje stroga od klasične KD [28,29]. Osim toga, ovakva prehrana poboljšava funkciju mitohondrija [30].

Vrlo niskokalorična ketogena dijeta (VLCKD)

Unos ugljikohidrata na ovoj dijeti varira između 20-50 g dnevno ili možda manje od 10% na 2000 kcal dnevno [31]. Zbog individualnih razlika, ne može svaki pacijent postići ketozu s ovim omjerima makronutrijenata. Ova se modifikacija može koristiti kao indukcijska toketogena dijeta s većim udjelom proteina.

Liječenje niskim glikemijskim indeksom (LGIT)

Liječenje niskim glikemijskim indeksom (LGIT) alternativa je ketogenoj dijeti. To je dijeta s visokim udjelom masti u kojoj je temeljna zamjena hrane s visokim glikemijskim indeksom (GI) hranom s niskim GI.

GI označava koliko hrane podiže razinu glukoze u krvi u usporedbi s istom količinom referentnih ugljikohidrata [32]. Iako ova dijeta ne dovodi do kontinuirane ketoze, ona ima pozitivan učinak na metabolizam ugljikohidrata. Pacijentima ga je lakše održavati i stoga je popularan kod mlađih pacijenata tijekom hospitalizacije [1].

Ciklička ketogena dijeta (CKD)

Sastoji se od cikličkih razdoblja klasične ketogene dijete i dijete s visokim udjelom ugljikohidrata (s 45–65% ugljikohidrata). Potonji je usmjeren na obnavljanje zaliha glikogena u mišićima [33].

Ciljana ketogena dijeta (TKD)

Ova vrsta ketogene dijete omogućuje osobi da konzumira više ugljikohidrata oko intenzivne tjelesne aktivnosti kako bi održala izvedbu bez utjecaja na stanje ketoze [33].

2. Metaboličke promjene u mozgu povezane s ketogenom dijetom

Iako mozak čini samo oko 2% tjelesne težine, on je energetski najintenzivniji organ u tijelu. Poznato je da ne samo glukoza može biti izvor energije za mozak, već i ketoni koji mogu zadovoljiti i do 60% ukupnih energetskih potreba mozga [34].

Sve veći broj istraživanja pokazuje da ketogena dijeta promjenama biokemijskih putova može imati pozitivan učinak na funkcije mozga i može pružiti terapijske koristi za širok raspon neuroloških stanja. Prehrana bogata mastima ima za cilj potaknuti stanje ketoze u tijelu, koje karakterizira povećana lipoliza kao i ketogeneza [35].

Kao što je prikazano na slici 2, masne kiseline se intenzivno oksidiraju u jetri, što rezultira stvaranjem značajnih količina ketonskih tijela (KB), kao što su acetoacetat (ACA), D(-)3-hidroksibutirat (D-HB, - HB) i aceton. Prva dva mogu ući u ciklus limunske kiseline (ciklus trikarboksilne kiseline, TCA ciklus) i koristiti se za dobivanje ATP-a putem neurona.

Leino i sur. [36] pokazali su da je razina monokarboksilatnog prijenosnika (MCT), koji je odgovoran za prijenos KB-a preko krvno-moždane barijere (BBB), povećana kod životinja hranjenih KD prehranom u usporedbi s kontrolama hranjenim pretežno ugljikohidratnom prehranom. Povećan transport ketonskih tijela također su potvrdili Bentourkia et al. [37] korištenjem pozitronemisijske tomografije (PET) i 11C-označenog ACA.

Ova je studija pokazala sedam do osam puta veći unos 11C-ACA u mozak u stanju ketoze induciranom KB-om ili gladovanjem, u usporedbi s kontrolnom skupinom hranjenom hranom bogatom ugljikohidratima. Potom se proizvedeni KB pretvaraju u acetil-CoA u ekstrahepatičkim tkivima i sudjeluju u ciklusu limunske kiseline kao izvor energije [38].

Kao što je pokazano u pokusima na životinjama, dobivanje energije iz ketonskih tijela ima mnoge prednosti koje se odnose na funkcije živčanog sustava. Između ostalog, njihova transformacija povećava ukupnu količinu energije koju neuroni koriste za proizvodnju neurotransmitera [39]. Zanimljivo je da -HB inhibira lipolizu, kontrolirajući tako hemostazu i ketogenezu [5], putem aktivacije receptora 2 hidroksikarboksilne kiseline (HCA2, PUMA-G). , GPR109A).

Miši kojima nedostaje ovaj receptor pokazuju veći intenzitet lipolize i ketogeneze, što ukazuje da je ovaj receptor neophodan za inhibiciju lipolize pomoću -HB [40]. Najnovija istraživanja pokazuju da KD može promijeniti omjer NAD+/NADH, povećavajući dostupnost NAD+ u mozgu, što ima značajan utjecaj na stanične putove uključene u upalni odgovor, popravak oštećenja DNK i regulaciju cirkadijalnog ritma [14,41].

Time je ketogena dijeta sposobna ublažiti simptome bolesti čija je patogeneza vezana uz prethodno navedene procese.

2.1. Utjecaj ketogene dijete na metabolizam glukoze]

Kada je opskrba ugljikohidratima iz prehrane nedovoljna, mozak dobiva energiju kroz ketogenezu. Brojne studije pokazuju da promjena metabolizma mozga s oksidacije glukoze na iskorištavanje ketonskih tijela zahtijeva prilagodbu [42-44].

Nakon što se organizam prilagodi korištenju KB kao glavnog izvora energije, može pokriti do 60-70% energije potrebne za pravilno funkcioniranje mozga [34,45]. Studija i meta-analiza koju su proveli Zhang et al. [46] dokazali su da brzina prilagodbe mozga ovisi o trajanju, kao io težini ketoze. Zilberter et al. [2] analiza je zaključila da KB djeluju štedeći glukozu, a ne inhibirajući glikolizu.

Zbog ovog mehanizma, glukoza obavlja druge funkcije u kojima se ne može nadomjestiti, tj. biosintezu drugih spojeva, kao što su alanin [47] i glutamat [48], glikogenezu i antioksidacijsku zaštitu [2]. Glukoza se u mozgu prenosi trima izoforme transportera glukoze (GLUT): (1) GLUT 1 od 55 kDa, eksprimiran u endotelnim stanicama, (2) GLUT 1 od 45 kDa, eksprimiran u astrocitima, (3) GLUT 3, kojeg proizvode neuroni [49].

Leino i sur. [36] otkrili su da su razine GLUT1 povišene u endotelnim stanicama i neuropilu štakora koji su stavljeni u ketozu, u usporedbi sa skupinom hranjenom dijetom s visokim udjelom ugljikohidrata. Pojačani transport glukoze do mozga također može biti povezan s djelovanjem faktora rasta sličnog inzulinu (IGF1).

Štakori hranjeni ketogenom dijetom s ograničenjem energije pokazali su povećanu ekspresiju (1) receptora faktora rasta IGF1 sličnog inzulinu u svakom dijelu mozga, (2) proteina koji veže IGF1, koji inhibira proteolizu IGF1, u ​​Purkinjeovim stanicama i (3) GLUT 1, GLUT 3 mRNA [50].

Eksperimentalno istraživanje učinaka IGF1 na mišji mozak pokazalo je da on djeluje sinergistički s inzulinom na translokaciju transportera glukoze GLUT1 na staničnu membranu astrocita, pridonoseći pojačanom transportu glukoze u mozak [51].

U isto vrijeme, metabolizam astrocita pojačan je KD [52]. Astrociti aktiviraju glikolizu i glikogenolizu, koje osiguravaju energiju za održavanje osnovnih funkcija ovih stanica, kao što je uklanjanje viška glutamata i K+ iona iz sinaptičke pukotine [53].

2.2. Utjecaj ketogene dijete na metabolizam aminokiselina i sintezu neurotransmitera; Glutamat-glutaminski ciklus

Glutamat je ekscitatorna aminokiselina i stoga se njegova koncentracija u sinaptičkom otvoru mora održavati na niskoj razini. Transportira se putem vezikularnih glutamatnih transportera (VGLUT). Njihovo djelovanje ovisi o ionima Cl−, koji djeluju kao alosterički modulatori.

Odsutnost ovih iona inhibira glutamatergički transport [54]. Juge i sur. [55] pokazali su da ketonska tijela uzrokuju reverzibilnu inhibiciju transporta glutamata u neuronima hipokampusa vezanjem na mjesto iona Cl−. ACA je pokazao jači učinak od drugih intermedijera staničnog metabolizma, kao što su -HB i piruvat.

Dugotrajna konzumacija prehrane koja se temelji na mastima uz istodobno smanjenje ugljikohidrata povećava protok kroz TCA ciklus putem pojačane proizvodnje acetil-CoA i pojačane aktivnosti reakcije acetil-CoA s oksaloacetatom [52].

Put dobivanja glutamata također je intenziviran zbog smanjene dostupnosti oksaloacetata u usporedbi s fiziološkim stanjem, kao rezultat povećane iskoristivosti ovog spoja u reakciji s acetil-CoA u ciklusu limunske kiseline [52].

To uzrokuje smanjenu konverziju glutamata u aspartat u reakciji glutamat + oksaloacetat=aspartat + -ketoglutarat [56] (vidi sliku 3). Studije na ketonskim miševima pokazale su da su koncentracije leucina bile više i u krvi i prednjeg mozga ovih životinja, dok se koncentracije glutamata i glutamina nisu razlikovale u usporedbi s kontrolama hranjenim pretežno ugljikohidratnom prehranom [56].

To može rezultirati povećanim transportom glutamata astrocitima do neurona, što zahtijeva isporuku molekule amonijaka [57], koja se uglavnom stvara iz leucina [58]. Ove studije ukazuju na povećanje dostupnog glutamatnog bazena koji može pogodovati sintezi inhibitornog neurotransmitera gama-aminomaslačne kiseline (GABA), kao što je potvrđeno studijama na sinaptosomima koji koriste visoke koncentracije ACA [59].

Štoviše, studije koje su koristile 13C-označenu glukozu i acetat otkrile su da je ugljik pronađen u GABA u stanju ketoze izveden iz acetata [52]. Također je primijećen povećani omjer GABA/glutamin.

For more information:1950477648nn@gmail.com