Старіння мозку та пов'язані з ним нейробіологічні зміни можна запобігти або навіть змінити залежно від компонентів дієти, які передбачають мінімізацію споживання простих вуглеводів, згідно з дослідженням нейровізуалізації, проведеним професором та провідним автором з Університету Стоні Брук Ліліанною Р., та опублікований у журналі "PNAS".

допомогою

Щоб краще зрозуміти, як дієта впливає на старіння мозку, дослідницька група зосередилася на безсимптомному періоді, протягом якого профілактика може бути найефективнішою, і продемонструвала, використовуючи масштабні набори нейровізуалізацій, що функціональний зв'язок між регіонами мозку дестабілізується з віком, як правило, наприкінці 1940-х, і що дестабілізація корелює з гіршим пізнанням і прискорюється з резистентністю до інсуліну.

Тоді спрямовані експерименти показали, що цей біомаркер для старіння мозку надійно модулюється при споживанні різних джерел палива: глюкоза зменшується, а кетони підвищують стабільність мозкових мереж.

"Те, що ми виявили в цих експериментах, містить як погані, так і хороші новини", - сказала Мухіка-Пароді, професор кафедри біомедичної інженерії Факультету техніки та прикладних наук Університету Стоні-Брук, а також викладач Центру Лауфера для Фізична біологія та кількісні -. Погана новина полягає в тому, що ми спостерігаємо перші ознаки старіння мозку набагато раніше, ніж вважалося раніше. Однак хороша новина полягає в тому, що ми можемо запобігти або змінити ці ефекти за допомогою дієти, пом'якшуючи вплив вторгнення гіпометаболізму, обмінюючи глюкозу на кетони як паливо для нейронів ".

Те, що дослідники виявили, використовуючи нейровізуалізацію мозку, це те, що з самого початку відбувається збій у зв'язку між регіонами мозку ("стабільність мережі").

"Ми віримо, що з віком мозок починає втрачати здатність ефективно метаболізувати глюкозу, в результаті чого нейрони повільно голодують, а мозкові мережі дестабілізуються", - додає він. Тому ми перевірили, чи може мозок отримати більш ефективне джерело палива у вигляді кетонів, дотримуючись дієти з низьким вмістом вуглеводів або приймаючи кетонові добавки, може забезпечити мозок підвищеною енергією. Навіть у молодих людей ця додаткова енергія забезпечує більш стабілізовані мережі мозку ".

Для проведення своїх експериментів стабільність мозкової мережі була встановлена ​​як біомаркер для старіння за допомогою двох широкомасштабних наборів даних нейровізуалізації мозку (fMRI) на загальну кількість майже 1000 осіб віком від 18 до 88 років. Дестабілізація мозкових мереж була пов'язана з порушенням пізнання та прискорена з діабетом типу 2. Щоб визначити механізм як специфічний для енергетичної доступності, дослідники підтримували вік постійним та аналізували 42 додаткових дорослих людей до 50 років з фМРТ. Це дозволило їм безпосередньо спостерігати вплив глюкози та кетонів на мозок кожної людини.

Реакцію мозку на дієту перевіряли двома способами. Перший був цілісним, порівнявши стабільність мозкової мережі після того, як учасники провели тиждень за стандартною дієтою (без обмежень) порівняно з низьким вмістом вуглеводів (наприклад: м’ясо або риба з салатом, але без цукру, зерен, рису, крохмалистих овочів). У стандартній дієті основним метаболізованим паливом є глюкоза, тоді як у дієті з низьким вмістом вуглеводів основним метаболізованим паливом є кетони.

Однак могли існувати інші відмінності між дієтами, які обумовлюють спостережувані ефекти. Отже, щоб виділити глюкозу проти кетонів як вирішальну різницю між дієтами, незалежну групу учасників сканували до і після випивання невеликої дози глюкози в один день, і кетонів в інший, де обидва палива дозували окремо за вагою та калорійно підібраний. Результати були повторені, показавши, що відмінності між дієтами можна пояснити типом палива, яке вони забезпечують для мозку.

Додаткові результати дослідження показали, що наслідки старіння мозку виявилися у віці 47 років, а найшвидша дегенерація відбулася у віці 60 років. Навіть у молодих людей у ​​віці до 50 років дієтичний кетоз (або через тиждень зміни дієти, або через 30 хвилин після вживання кетонів) підвищував загальну мозкову активність і стабілізував функціональні мережі. Вважається, що це пов’язано з тим, що кетони забезпечують клітинам більше енергії, ніж глюкоза, навіть коли паливо є калорійно сумісним. Раніше ця користь була показана для серця, але нинішній набір експериментів дає перші докази еквівалентних ефектів на мозок.

«Цей ефект важливий, оскільки старіння мозку, і особливо деменція, пов’язане з гіпометаболізмом, при якому нейрони поступово втрачають здатність ефективно використовувати глюкозу як паливо. Тому, якщо ми можемо збільшити кількість енергії, доступної для мозку, використовуючи інше паливо, ми сподіваємось, що ми зможемо відновити мозок до більш молодого функціонування. У співпраці з доктором Євою Ратай з Массачусетської загальної лікарні ми зараз вирішуємо це питання, поширюючи свої дослідження на старші групи населення ", пояснює Мухіка-Пароді.

Додаткові дослідження з співробітниками Child’s National під керівництвом доктора Натана Сміта зосереджуються на розкритті точних механізмів впливу палива на сигналізацію між нейронами. Нарешті, ми працюємо над побудовою всеосяжної комп’ютерної моделі, яка може включати наше розуміння біології - від окремих нейронів до цілого мозку в міру його розвитку », - підсумовує він.