Terapijska uloga ketogene dijete kod neuroloških poremećaja, dio 1

sažetak:

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

Sa promjenama u modernom načinu života, dijeta bogata mastima postala je svakodnevni izbor za sve više ljudi. Mnogi ljudi se brinu da će dijeta s visokim udjelom masti naštetiti pamćenju, ali zapravo, odnos između prehrane s visokim udjelom masti i pamćenja nije crno-bijeli.

Prvo, mora biti jasno da mast ima određene efekte na naše tijelo i mozak. Masti daju energiju, potiču rast tijela i održavaju integritet ćelijskih membrana. Štaviše, masti su takođe ključne za zdravlje mozga. Većina mozga je napravljena od masti, koja štiti neurone od oštećenja i pomaže u održavanju dobre neurotransmisije.

Međutim, ishrana bogata mastima utiče na telo i može da ošteti pamćenje. Istraživanja pokazuju da dijeta bogata mastima može uzrokovati inzulinsku rezistenciju, koja utječe na tjelesnu obradu šećera u krvi i na taj način utiče na funkciju mozga. Osim toga, ishrana bogata mastima takođe može uticati na protok krvi i snabdevanje kiseonikom, smanjiti moždanu aktivnost, a samim tim uticati na koncentraciju i pamćenje.

Međutim, to ne znači da moramo u potpunosti izbjegavati masnoću. Masti su esencijalni nutrijent u našoj svakodnevnoj prehrani, a pravilan unos masti pomaže u održavanju zdravlja tijela i mozga. Stoga se moramo pridržavati principa „prvo primjerena količina“, unositi odgovarajuću količinu masti i izbjegavati pretjerani unos, posebno one nezdrave hrane s visokim udjelom masti.

Osim toga, neke studije pokazuju da su neke masne kiseline korisne za pamćenje. Na primjer, omega{0}} masne kiseline mogu promovirati formiranje i održavanje neurona, poboljšavajući kognitivne sposobnosti mozga i sposobnosti učenja. Postoje neke namirnice bogate omega{1}} masnim kiselinama, kao što su losos, bakalar, sjemenke lana, itd., i možete na odgovarajući način povećati unos ovih namirnica kako biste iskoristili prednosti.

Sve u svemu, odnos između ishrane bogate mastima i pamćenja je složen i ne bismo trebali pojednostavljeno posmatrati svu hranu bogatu mastima kao štetnu. Umjereni obroci, pažljiv odabir vrsta i količina masti, te dodavanje nekih korisnih namirnica mogu pomoći u održavanju pamćenja zdravim. 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, od kojih je jedno poboljšanje pamćenja. Djelotvornost Cistanche deserticola dolazi od višestrukih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući taninsku kiselinu, polisaharide, flavonoidne glikozide, itd. Ovi sastojci mogu promovirati zdravlje mozga na različite načine.

Kliknite na Know Ways to Improve Memory

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

Shodno tome, traže se efikasnije terapijske strategije za povećanje efikasnosti dostupnih oblika terapije i poboljšanje kvaliteta života pacijenata. U ovom trenutku, čini se da KD može pružiti terapeutske prednosti kod pacijenata s neurološkim problemima efektivnom kontrolom ravnoteže između pro- i antioksidativnih procesa i proekscitatornih i inhibitornih neurotransmitera, te moduliranjem upale ili promjenom sastava crijevnog mikrobioma.

U ovom pregledu je procijenjena potencijalna terapijska efikasnost KD kod epilepsije, depresije, migrene, Alchajmerove i Parkinsonove bolesti. Po našem mišljenju, KD treba smatrati kao pomoćnu terapijsku opciju za neke neurološke bolesti.

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

1. Ketogena dijeta

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

Sve više istraživanja pokazuje da ketogena dijeta može imati pozitivan učinak na moždane funkcije i periferne organe, te na taj način pružiti terapeutske prednosti za širok spektar neuroloških stanja [3,4]. Iako su molekularni mehanizmi djelovanja ketogene dijete nejasni, rastuća istraživanja sugeriraju da KD može biti važan element u dodatnoj terapiji u liječenju bolesti centralnog nervnog sistema (CNS).

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

1.1. Istorija ketogene dijete

Ketogena dijeta ima svoje porijeklo u postu, koji se od davnina koristio za liječenje epilepsije. Godine 1921. Woodyatt je otkrio da i gladovanje i ishrana bogata mastima dovode do stanja ketoze.

Iste godine KD je implementiran na Mayo Clinic kao tretman za epilepsiju od strane Russell Wildera [16]. U to vrijeme se smatralo da je više od polovine sve djece oboljele od epilepsije poboljšalo svoje stanje. Ova dijeta se široko koristila u ovoj grupi pacijenata, sve do otkrića prvog lijeka za epilepsiju, difenilhidantoina (1938.) [16].

Krajem prošlog stoljeća, naučnici su obnovili svoje interesovanje za KD zbog njegove potencijalne uloge u neurološkim poremećajima. Vining et al. [17] proučavali su efikasnost KD u smanjenju napadaja kod djece (u dobi od 1-8 godina) koja do sada nisu reagirala na liječenje s dva antikonvulzivna lijeka.

Nakon godinu dana pridržavanja dijete, 40% pacijenata je primijetilo smanjenje napadaja za više od 50%, a 10% pacijenata je pokazalo potpuno odsustvo napadaja.

Studija koju su sproveli Freeman et al. [18] na 150 pacijenata u dobi od 1 do 16 godina sa epilepsijom rezistentnom na lijekove potvrdili su neuroprotektivni efekti KD. Istraživači su primijetili da je nakon godinu dana nakon dijete, 27% pacijenata iskusilo smanjenje napadaja za više od 90%. Nakon 10 godina, Neal et al. [19] proveli su randomizirano kontrolirano ispitivanje koje je potvrdilo važnu ulogu KD u kontroli epileptičkih napadaja.

Nakon 3 mjeseca dijete, uočeno je smanjenje napadaja za preko 50% kod 38% pacijenata u dobi od 2-16 godina. Nadalje, nedavna istraživanja sugeriraju da KD može imati povoljan učinak na tok drugih neuroloških bolesti, uključujući Alchajmerovu bolest (AD ) i Parkinsonovu bolest (PD) [20–22].

1.2. Vrste i karakteristike ketogene dijete

Danas postoji mnogo vrsta ketogenih dijeta, koje variraju u odnosu na makronutrijente, što omogućava da se ishrana prilagodi specifičnim potrebama pacijenta. Slika 1 prikazuje poređenje odabranih modifikacija ketogene dijete i njihovih omjera makronutrijenata.

1.2.1. Klasična ketogena dijeta (CKD)

Klasična ketogena dijeta se odlikuje visokim sadržajem masti u ishrani, umjerenim unosom proteina i niskim unosom ugljikohidrata, s omjerom makronutrijenata 4:1 [23]. Theketogena dijeta ograničava unos ugljikohidrata na 10% ukupnog dnevnog kalorijskog unosa. Iz toga proizilazi da osoba sa dnevnim energetskim potrebama od 2000 kcal može unijeti do 50 g ugljikohidrata.

Međutim, u početnoj fazi dijete, ugljikohidrate treba ograničiti na oko 20 g dnevno. Ovako niska zaliha ugljikohidrata osigurava da se tijelo prilagodi i preusmjeri metabolizam da koristi masne kiseline kao glavni izvor energije.

1.2.2. Modifikacije klasične ketogene dijete

Visokoproteinska ketogena dijeta (MAD)

Ketogena dijeta sa visokim sadržajem proteina poznata je i kao Modifikovana Atkinsova dijeta (MAD) [24]. Faza indukcije traje neograničeno i tokom ove faze unos ugljenih hidrata nije veći od 20 g dnevno. MAD pretpostavlja da je odnos masti prema ugljikohidratima i proteinima zajedno 1-2:1 [24,25]. Ova dijeta ne uključuje ograničavanje količine proteina ili konzumiranih kalorija, čineći je lakšim za održavanje i lakše upravljanje [25].

Dijeta srednjeg lanca triglicerida (MCTD)

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

Veća efikasnost ovog procesa rezultira manjom potrebom za mastima, pa je stoga moguće konzumiranje većih količina ugljikohidrata i proteina [27]. Ovo je fundamentalna razlika koja određuje dugotrajno održavanje dijete, jer je manje stroga od klasične KD [28,29]. Osim toga, ova vrsta prehrane poboljšava funkciju mitohondrija [30].

Dijeta srednjeg lanca triglicerida (MCTD)

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

Veća efikasnost ovog procesa rezultira manjom potrebom za mastima, pa je stoga moguće konzumiranje većih količina ugljikohidrata i proteina [27]. Ovo je fundamentalna razlika koja određuje dugotrajno održavanje dijete, jer je manje stroga od klasične KD [28,29]. Osim toga, ova vrsta prehrane poboljšava funkciju mitohondrija [30].

Veoma 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 modifikacija se može koristiti kao indukciona toketogena dijeta sa većim sadržajem proteina.

Liječenje niskog glikemijskog indeksa (LGIT)

Tretman s niskim glikemijskim indeksom (LGIT) je alternativa ketogenoj dijeti. To je dijeta sa visokim sadržajem masti u kojoj je zamena hrane sa visokim glikemijskim indeksom (GI) hranom sa niskim GI je fundamentalna.

GI pokazuje koliko hrana podiže nivo glukoze u krvi u poređenju sa istom količinom referentnih ugljenih hidrata [32]. Iako ova dijeta ne dovodi do kontinuirane ketoze, ima pozitivan učinak na metabolizam ugljikohidrata. Pacijentima je lakši za održavanje i stoga je popularan kod mlađih pacijenata tokom hospitalizacije [1].

Ciklična ketogena dijeta (CKD)

Sastoji se od cikličnih perioda klasične ketogene dijete i dijete s visokim udjelom ugljikohidrata (sa 45-65% ugljikohidrata). Potonji je usmjeren na popunjavanje zaliha glikogena u mišićima [33].

Ciljana ketogena dijeta (TKD)

Ova vrsta ketogene dijete omogućava osobi da konzumira više ugljikohidrata oko intenzivne fizičke aktivnosti kako bi održala performanse, a da pritom ne utiče 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 do 60% ukupnih energetskih potreba mozga [34].

Sve veći broj istraživanja pokazuje da ketogena dijeta promjenom biokemijskih puteva može imati pozitivan učinak na funkcije mozga i može donijeti terapeutske koristi za širok spektar neuroloških stanja. Ishrana bogata mastima ima za cilj da izazove stanje ketoze u telu, koje karakteriše 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 dobijanje ATP-a od strane neurona.

Leino et al. [36] su pokazali da je nivo monokarboksilatnog transportera (MCT), koji je odgovoran za transport KBs kroz krvno-moždanu barijeru (BBB), povećan kod životinja hranjenih KD dijetom u poređenju sa kontrolama koje su hranjene pretežno ugljenim hidratima. Povećan transport ketonskih tijela potvrdili su i Bentourkia et al. [37] korištenjem pozitronemisione tomografije (PET) i 11C-obilježene ACA.

Ova studija je pokazala sedam do osam puta povećanje apsorpcije 11C-ACA u mozgu u stanju ketoze izazvane KD ili gladovanjem, u poređenju sa kontrolama koje su hranjene hranom bogatom ugljikohidratima. Nakon toga, proizvedeni KB se pretvaraju u acetil-CoA u ekstrahepatičnim tkivima i učestvuju u ciklusu limunske kiseline kao izvor energije [38].

Kao što su pokazali eksperimenti na životinjama, dobijanje energije iz ketonskih tijela ima mnoge prednosti koje se odnose na funkcije nervnog sistema. Između ostalih, njihova transformacija povećava ukupni energetski bazen, koji neuroni koriste za proizvodnju neurotransmitera [39]. Zanimljivo je da -HB inhibira lipolizu, čime kontrolira hemostazu i ketogenezu [5], kroz aktivaciju receptora 2 hidroksikarboksilne kiseline (HCA2, PUMA-G , GPR109A).

Nedostatak ovog receptora pokazuje 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 odnos NAD+/NADH, povećavajući dostupnost NAD+. u mozgu, što ima značajan utjecaj na ćelijske puteve uključene u upalni odgovor, popravak oštećenja DNK i regulaciju cirkadijanskog ritma [14,41].

To čini ketogenu dijetu sposobnom da ublaži simptome bolesti čija je patogeneza povezana s prethodno navedenim procesima.

2.1. Utjecaj ketogene dijete na metabolizam glukoze]

Kada je opskrba ugljikohidratima iz prehrane nedovoljna, mozak dobiva energiju putem ketogeneze. Više studija pokazuje da pomak metabolizma mozga od oksidacije glukoze do korištenja ketonskih tijela zahtijeva adaptaciju [42-44].

Nakon što se organizam prilagodi korištenju KB-a 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] su dokazali da stopa adaptacije mozga zavisi od trajanja kao i od težine ketoze. Zilberter et al. [2] analiza je zaključila da KB djeluju tako što štede glukozu umjesto da inhibiraju glikolizu.

Zahvaljujući ovom mehanizmu, glukoza obavlja i druge funkcije u kojima se ne može zamijeniti, odnosno biosintezu drugih jedinjenja, kao što su alanin [47] i glutamat [48], glikogenezu i antioksidantnu zaštitu [2]. Glukoza se u mozgu transportuje tri izoforme transportera glukoze (GLUT): (1) 55 kDa GLUT 1, eksprimiran u endotelnim ćelijama, (2) 45 kDa GLUT 1, eksprimiran od strane astrocita, (3) GLUT 3, koji proizvode neuroni [49].

Leino et al. [36] su otkrili da su nivoi GLUT1 povišeni u endotelnim ćelijama i neuropilu pacova koji su stavljeni u ketozu, u poređenju sa grupom koja je hranjena dijetom sa visokim sadržajem ugljenih hidrata. Pojačani transport glukoze do mozga također može biti povezan s djelovanjem faktora rasta sličnog inzulinu (IGF1).

Pacovi hranjeni ketogenom dijetom sa ograničenjem energije pokazali su povećanu ekspresiju (1) receptora faktora rasta sličnog insulinu IGF1 u svakom delu mozga, (2) IGF1 vezujućeg proteina, koji inhibira proteolizu IGF1, u ​​Purkinje ćelijama i (3) GLUT 1, GLUT 3 mRNA [50].

Eksperimentalna istraživanja o efektima IGF1 na mozak miša pokazala su da on djeluje sinergistički s inzulinom na translokaciju transportera glukoze GLUT1 na ćelijsku membranu astrocita, doprinoseći poboljšanom transportu glukoze do mozga [51].

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

2.2. Utjecaj ketogene dijete na metabolizam aminokiselina i sintezu neurotransmitera; ciklus glutamat-glutamin

Glutamat je ekscitatorna aminokiselina i stoga se njegova koncentracija u sinaptičkom razmaku mora održavati na niskom nivou. Prenosi se preko vezikularnih glutamatnih transportera (VGLUT). Njihovo djelovanje ovisi o Cl− jonima, koji djeluju kao alosterični modulatori.

Odsustvo ovih jona inhibira glutamatergični transport [54]. Juge i dr. [55] su pokazali da ketonska tijela uzrokuju reverzibilnu inhibiciju transporta glutamata u neuronima hipokampusa vezivanjem za mjesto Cl− jona. ACA je pokazao jači efekat od drugih intermedijara ćelijskog metabolizma, kao što su -HB i piruvat.

Dugotrajna konzumacija dijete zasnovane na mastima uz istovremeno smanjenje ugljikohidrata povećava protok kroz TCA ciklus kroz pojačanu proizvodnju acetil-CoA i pojačanu aktivnost acetil-CoA reakcije s oksaloacetatom [52].

Put za dobijanje glutamata je takođe intenziviran zbog smanjene dostupnosti oksaloacetata u odnosu na fiziološko stanje, kao rezultat povećane iskorišćenosti ovog jedinjenja u reakciji sa acetil-CoA u ciklusu limunske kiseline [52].

Ovo uzrokuje smanjenu konverziju glutamata u aspartat u reakciji glutamat + oksaloacetat=aspartat + -ketoglutarat [56] (vidi sliku 3). Studije na ketonskim miševima su pokazale da su koncentracije leucina bile veće i u krvi iu krvi. prednjem mozgu ovih životinja, dok se koncentracije glutamata i glutamina nisu razlikovale u poređenju sa kontrolama koje su hranjene pretežno ugljenim hidratima [56].

Ovo može rezultirati povećanim transportom glutamata od strane astrocita do neurona, što zahtijeva isporuku molekula amonijaka [57], uglavnom generiranog iz leucina [58]. Ove studije ukazuju na povećanje dostupnog pula glutamata koji može pogodovati sintezi inhibitornog neurotransmitera gama-aminomaslačne kiseline (GABA), što je potvrđeno studijama na sinaptosomima koristeći visoke koncentracije ACA [59].

Štaviše, studije koje su koristile 13C-obilježenu glukozu i acetat otkrile su da je ugljik koji se nalazi u GABA u stanju ketoze izveden iz acetata [52]. Uočen je i povećan omjer GABA/glutamina.

For more information:1950477648nn@gmail.com