Terapeutická role ketogenní diety u neurologických poruch 1. část

Abstraktní:

Ketogenní dieta (KD) je dieta s vysokým obsahem tuku, nízkým obsahem sacharidů a přiměřeným obsahem bílkovin, která si v poslední době získala popularitu v souvislosti s neurologickými onemocněními (ND).

Se změnami v moderním životním stylu se strava s vysokým obsahem tuků stala každodenní volbou pro stále více lidí. Mnoho lidí se obává, že dieta s vysokým obsahem tuků poškodí paměť, ale ve skutečnosti vztah mezi dietou s vysokým obsahem tuků a pamětí není černobílý.

Za prvé, musí být jasné, že tuk má určité účinky na naše tělo a mozek. Tuky dodávají energii, podporují tělesný růst a udržují integritu buněčných membrán. Kromě toho je tuk také důležitý pro zdraví mozku. Většina mozku je tvořena tukem, který chrání neurony před poškozením a pomáhá udržovat dobrou neurotransmisi.

Dieta s vysokým obsahem tuků si však vybírá daň na těle a může poškodit paměť. Výzkumy ukazují, že strava s vysokým obsahem tuků může způsobit inzulinovou rezistenci, která ovlivňuje zpracování krevního cukru v těle, a tím ovlivňuje funkci mozku. Kromě toho může strava s vysokým obsahem tuků ovlivnit i průtok krve a zásobení kyslíkem, snížit mozkovou aktivitu, a tím ovlivnit koncentraci a paměť.

To však neznamená, že se musíme tuku úplně vyhýbat. Tuk je základní živinou v naší každodenní stravě a správný příjem tuku pomáhá udržovat zdraví těla a mozku. Musíme se proto řídit zásadou „nejdříve vhodné množství“, konzumovat přiměřené množství tuků a vyhýbat se nadměrnému příjmu, zejména těch nezdravých potravin s vysokým obsahem tuku.

Některé studie navíc ukazují, že některé mastné kyseliny jsou prospěšné pro paměť. Omega-3 mastné kyseliny mohou například podporovat tvorbu a udržování neuronů, čímž zlepšují kognitivní schopnosti mozku a schopnosti učení. Některé potraviny bohaté na omega-3 mastné kyseliny, jako je losos, treska, lněná semínka atd., můžete zvýšit příjem těchto potravin, abyste získali výhody.

Celkově je vztah mezi stravou s vysokým obsahem tuků a pamětí složitý a neměli bychom zjednodušeně považovat všechny potraviny s vysokým obsahem tuku za škodlivé. Umírněná jídla, pečlivý výběr typů a množství tuků a přidání některých prospěšných potravin může pomoci udržet paměť zdravou. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť a Cistanche deserticola může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche deserticola je tradiční čínský léčivý materiál, který má mnoho jedinečných účinků, jedním z nich je zlepšení paměti. Účinnost Cistanche deserticola pochází z mnoha aktivních složek, které obsahuje, včetně kyseliny tříslové, polysacharidů, flavonoidních glykosidů atd. Tyto složky mohou podporovat zdraví mozku různými cestami.

Klikněte na možnost Poznat způsoby, jak zlepšit paměť

Složitost patogeneze těchto onemocnění znamená, že účinné formy léčby stále chybí. Konvenční terapie je často spojena se zvyšující se tolerancí a/nebo lékovou rezistencí.

V důsledku toho se hledají účinnější terapeutické strategie pro zvýšení účinnosti dostupných forem terapie a zlepšení kvality života pacientů. V tuto chvíli se zdá, že KD může poskytnout terapeutické výhody u pacientů s neurologickými problémy účinnou kontrolou rovnováhy mezi pro- a antioxidačními procesy a proexcitačními a inhibičními neurotransmitery a modulací zánětu nebo změnou složení střevního mikrobiomu.

V tomto přehledu jsme hodnotili potenciální terapeutickou účinnost KD u epilepsie, deprese, migrény, Alzheimerovy choroby a Parkinsonovy choroby. Podle našeho názoru by KD měla být považována za adjuvantní terapeutickou možnost u některých neurologických onemocnění.

Klíčová slova: ketogenní dieta; neurologické poruchy; epilepsie; deprese; migréna; Alzheimerova choroba; Parkinsonova nemoc.

1. Ketogenní dieta

Ketogenní dieta (KD) je dieta s vysokým obsahem tuků, přiměřeně bílkovin a s nízkým obsahem sacharidů [1]. Takové změny v podílu makronutrientů vedou ke glukóze šetřící a zvýšené ketogenezi [2]. Tento metabolický stav je známý jako „nutriční ketóza“.

Stále více výzkumů ukazuje, že ketogenní dieta může mít pozitivní vliv na mozkové funkce a periferní orgány, a tak poskytnout terapeutické výhody pro širokou škálu neurologických stavů [3,4]. Ačkoli molekulární mechanismy působení ketogenní stravy nejsou jasné, rostoucí výzkum naznačuje, že KD může být důležitým prvkem v doplňkové terapii při léčbě onemocnění centrálního nervového systému (CNS).

Nedávno se ukázalo, že KD může ovlivnit průběh onemocnění modulací zánětu [5–10], kontrolou rovnováhy mezi pro- a antioxidačními procesy [11–14] a/nebo změnou složení střevního mikrobiomu [15]. .

1.1. Historie ketogenní diety

Ketogenní dieta má svůj původ v půstu, který se od starověku používal k léčbě epilepsie. V roce 1921 Woodyatt zjistil, že jak hladovění, tak strava s vysokým obsahem tuků vedou ke stavu ketózy.

Ve stejném roce byla KD implementována na Mayo Clinic jako léčba epilepsie Russellem Wilderem [16]. V té době se mělo za to, že více než polovině všech dětí trpících epilepsií se jejich stav zlepšil. Tato dieta byla u této skupiny pacientů široce používána, dokud nebyl objeven první lék na epilepsii, difenylhydantoin (1938) [16].

Na konci minulého století vědci obnovili svůj zájem o KD pro její potenciální roli v neurologických poruchách. Vining a kol. [17] studovali účinnost KD při snižování počtu záchvatů u dětí (ve věku 1–8 let), které dosud nereagovaly na léčbu dvěma antikonvulzivními léky.

Po jednom roce dodržování diety zaznamenalo 40 % pacientů snížení počtu záchvatů o více než 50 % a 10 % pacientů vykázalo úplnou absenci záchvatů.

Studie provedená Freemanem a kol. [18] na 150 pacientech ve věku 1–16 let s farmakorezistentní epilepsií potvrdili neuroprotektivní účinky KD. Vědci pozorovali, že po jednom roce dodržování diety zaznamenalo 27 % pacientů snížení počtu záchvatů o více než 90 %. Po 10 letech Neal a spol. [19] provedli randomizovanou kontrolovanou studii, která potvrdila důležitou roli KD v kontrole epileptických záchvatů.

Po 3 měsících diety byl pozorován pokles záchvatů o více než 50 % u 38 % pacientů ve věku 2–16 let. Nedávné výzkumy navíc naznačují, že KD může mít příznivý vliv na průběh dalších neurologických onemocnění, včetně Alzheimerovy choroby (AD ) a Parkinsonova nemoc (PD) [20–22].

1.2. Typy a charakteristiky ketogenních diet

V dnešní době existuje mnoho druhů ketogenních diet, lišících se poměrem makroživin, což umožňuje přizpůsobit dietu konkrétním potřebám pacienta. Obrázek 1 ukazuje srovnání vybraných modifikací ketogenní stravy a jejich poměrů makroživin.

1.2.1. Klasická ketogenní dieta (CKD)

Klasická ketogenní dieta se vyznačuje vysokým obsahem tuků, mírným příjmem bílkovin a nízkým příjmem sacharidů s poměrem makroživin 4:1 [23]. Theketogenní dieta omezuje příjem sacharidů na 10 % celkového denního kalorického příjmu. Z toho vyplývá, že člověk s denní potřebou energie 2000 kcal může zkonzumovat až 50 g sacharidů.

V počáteční fázi diety by však měly být sacharidy omezeny na cca 20 g denně. Takto nízký přísun sacharidů zajišťuje, že se tělo přizpůsobí a přesměruje metabolismus tak, aby jako hlavní zdroj energie využíval mastné kyseliny.

1.2.2. Úpravy klasické ketogenní diety

Ketogenní dieta s vysokým obsahem bílkovin (MAD)

Vysokoproteinová ketogenní dieta je také známá jako Modified Atkins Diet (MAD) [24]. Indukční fáze trvá neomezeně dlouho a během této fáze příjem sacharidů nepřesahuje 20 g denně. MAD předpokládá, že poměr tuků k sacharidům a bílkovinám dohromady je 1–2:1 [24,25]. Tato dieta nezahrnuje omezení množství spotřebovaných bílkovin nebo kalorií, což usnadňuje její udržování a také snadnější správu [25].

Dieta pro triglyceridy se středním řetězcem (MCTD)

MTCD je typ KD, kde převládají triglyceridy se středním řetězcem (MTC) [26]. MTCD zajišťuje rychlejší absorpci triglyceridů do krevního řečiště. Náhrada mastných kyselin s dlouhým řetězcem za mastné kyseliny s krátkým řetězcem, které se metabolizují rychleji, vede k získání více ketolátek na kilokalorii.

Vyšší účinnost tohoto procesu vede k nižší potřebě tuků, a tím umožňuje konzumovat větší množství sacharidů a bílkovin [27]. To je zásadní rozdíl, který rozhoduje o dlouhodobém dodržování diety, protože je méně přísná než klasická KD [28,29]. Navíc tento typ diety zlepšuje mitochondriální funkce [30].

Dieta pro triglyceridy se středním řetězcem (MCTD)

MTCD je typ KD, kde převládají triglyceridy se středním řetězcem (MTC) [26]. MTCD zajišťuje rychlejší absorpci triglyceridů do krevního řečiště. Náhrada mastných kyselin s dlouhým řetězcem za mastné kyseliny s krátkým řetězcem, které se metabolizují rychleji, vede k získání více ketolátek na kilokalorii.

Vyšší účinnost tohoto procesu vede k nižší potřebě tuků, a tím umožňuje konzumovat větší množství sacharidů a bílkovin [27]. To je zásadní rozdíl, který rozhoduje o dlouhodobém dodržování diety, protože je méně přísná než klasická KD [28,29]. Navíc tento typ diety zlepšuje mitochondriální funkce [30].

Velmi nízkokalorická ketogenní dieta (VLCKD)

Příjem sacharidů při této dietě se pohybuje mezi 20–50 g denně nebo možná méně než 10 % na 2000 kcal denně [31]. Vzhledem k individuálním rozdílům ne každý pacient může dosáhnout ketózy s těmito poměry makroživin. Tuto modifikaci lze použít jako indukční toketogenní dietu s vyšším obsahem bílkovin.

Léčba nízkým glykemickým indexem (LGIT)

Léčba nízkým glykemickým indexem (LGIT) je alternativou ke ketogenní dietě. Je to dieta s vysokým obsahem tuků, ve které je zásadní nahrazení potravin s vysokým glykemickým indexem (GI) potravinami s nízkým GI.

GI udává, o kolik jídlo zvyšuje hladinu glukózy v krvi ve srovnání se stejným množstvím referenčních sacharidů [32]. I když tato dieta nevede ke kontinuální ketóze, má pozitivní vliv na metabolismus sacharidů. Pro pacienty je jednodušší na údržbu, a proto je oblíbený u mladších pacientů během hospitalizace [1].

Cyklická ketogenní dieta (CKD)

Skládá se z cyklických období klasické ketogenní diety a diety s vysokým obsahem sacharidů (s 45–65 % sacharidů). Ten je zaměřen na doplnění zásob glykogenu ve svalech [33].

Cílená ketogenní dieta (TKD)

Tento typ ketogenní diety umožňuje člověku konzumovat více sacharidů při intenzivní fyzické aktivitě, aby si udrželi výkon a přitom neovlivňovali stav ketózy [33].

2. Metabolické změny v mozku spojené s ketogenní dietou

Přestože mozek tvoří jen asi 2 % tělesné hmotnosti, je to energeticky nejnáročnější orgán v těle. Je známo, že nejen glukóza může být zdrojem energie pro mozek, ale také ketony, které mohou pokrýt až 60 % celkových energetických potřeb mozku [34].

Rostoucí množství výzkumů ukazuje, že ketogenní dieta prostřednictvím biochemických změn může mít pozitivní vliv na mozkové funkce a může přinést terapeutické výhody pro širokou škálu neurologických stavů. Dieta bohatá na tuky má za cíl navodit v těle stav ketózy, vyznačující se zvýšenou lipolýzou i ketogenezí [35].

Jak je znázorněno na obrázku 2, mastné kyseliny jsou intenzivně oxidovány v játrech, což vede k tvorbě významného množství ketolátek (KB), jako je acetoacetát (ACA), D(-)3-hydroxybutyrát (D-HB, - HB) a aceton. První dva mohou vstoupit do cyklu kyseliny citrónové (cyklus trikarboxylové kyseliny, cyklus TCA) a mohou být použity k získání ATP neurony.

Leino a kol. [36] prokázali, že hladina monokarboxylátového transportéru (MCT), který je zodpovědný za transport KB přes hematoencefalickou bariéru (BBB), je zvýšená u zvířat krmených KD dietou ve srovnání s kontrolami krmenými převážně sacharidovou stravou. Zvýšený transport ketolátek potvrdili také Bentourkia et al. [37] pomocí pozitronemisní tomografie (PET) a 11C-značeného ACA.

Tato studie prokázala sedmi až osminásobné zvýšení vychytávání 11C-ACA mozkem ve stavu ketózy vyvolaném KD nebo hladověním ve srovnání s kontrolami krmenými stravou bohatou na sacharidy. Následně jsou produkované KB přeměněny na acetyl-CoA v extrahepatálních tkáních a účastní se cyklu kyseliny citrónové jako zdroj energie [38].

Jak ukázaly pokusy na zvířatech, získávání energie z ketolátek má mnoho výhod, které se týkají funkcí nervového systému. Jejich transformace mimo jiné zvyšuje celkový energetický fond, který je využíván neurony k produkci neurotransmiterů [39]. Zajímavé je, že -HB inhibuje lipolýzu, a tím řídí hemostázu a ketogenezi [5], prostřednictvím aktivace receptoru hydroxykarboxylové kyseliny 2 (HCA2, PUMA-G , GPR109A).

Myši postrádající tento receptor vykazují vyšší intenzitu lipolýzy a ketogeneze, což naznačuje, že tento receptor je nezbytný pro inhibici lipolýzy pomocí -HB [40]. Nejnovější výzkumy ukazují, že KD může změnit poměr NAD+/NADH a zvýšit dostupnost NAD+ v mozku, což má významný dopad na buněčné dráhy zapojené do zánětlivé odpovědi, opravy poškození DNA a regulaci cirkadiánního rytmu [14,41].

Díky tomu je ketogenní dieta schopná zmírňovat příznaky onemocnění, jejichž patogeneze souvisí s výše uvedenými procesy.

2.1. Vliv ketogenní diety na metabolismus glukózy]

Při nedostatečném přísunu sacharidů ze stravy získává mozek energii ketogenezí. Mnoho studií ukazuje, že posun mozkového metabolismu od oxidace glukózy k využití ketolátek vyžaduje adaptaci [42–44].

Jakmile se organismus adaptuje na využívání KB jako hlavního zdroje energie, může pokrýt až 60–70 % energie potřebné pro správnou funkci mozku [34,45]. Studie a metaanalýza provedená Zhangem et al. [46] prokázali, že rychlost adaptace mozku závisí na délce trvání a také na závažnosti ketózy. Zilberter et al. [2] analýza dospěla k závěru, že KB působí tak, že šetří glukózu spíše než inhibují glykolýzu.

Díky tomuto mechanismu glukóza plní další funkce, které ji nelze nahradit, tj. biosyntézu dalších sloučenin, jako je alanin [47] a glutamát [48], glykogenezi a antioxidační ochranu [2]. izoformy glukózových transportérů (GLUT): (1) 55 kDa GLUT 1, exprimovaný endoteliálními buňkami, (2) 45 kDa GLUT 1, exprimovaný astrocyty, (3) GLUT 3, produkovaný neurony [49].

Leino a kol. [36] odhalili, že hladiny GLUT1 jsou zvýšené v endoteliálních buňkách a neuropilu potkanů ​​upadlých do ketózy, ve srovnání se skupinou krmenou dietou s vysokým obsahem sacharidů. Zvýšený transport glukózy do mozku může být také spojen s působením inzulínu podobného růstového faktoru (IGF1).

Potkani krmení ketogenní stravou s energetickým omezením vykazovali zvýšenou expresi (1) receptorů inzulinového růstového faktoru IGF1 v každé části mozku, (2) proteinu vázajícího IGF1, který inhibuje proteolýzu IGF1, v Purkyňových buňkách a (3) GLUT 1, GLUT 3 mRNA [50].

Experimentální výzkum účinků IGF1 na mozek myší ukázal, že působí synergicky s inzulínem při translokaci glukózového transportéru GLUT1 na buněčnou membránu astrocytů, což přispívá ke zvýšenému transportu glukózy do mozku [51].

Metabolismus astrocytů je zároveň zesílen KD [52]. Astrocyty aktivují glykolýzu a glykogenolýzu, které poskytují energii k udržení základních funkcí těchto buněk, jako je odstranění přebytečného glutamátu a K+iontů ze synaptické štěrbiny [53].

2.2. Vliv ketogenní stravy na metabolismus aminokyselin a syntézu neurotransmiterů; Cyklus glutamátu a glutaminu

Glutamát je excitační aminokyselina, a proto musí být jeho koncentrace v synaptické mezeře udržována na nízké úrovni. Je transportován prostřednictvím vezikulárních glutamátových transportérů (VGLUT). Jejich působení je závislé na Cl− iontech, které působí jako alosterické modulátory.

Absence těchto iontů inhibuje glutamátergní transport [54]. Juge a kol. [55] prokázali, že ketolátky způsobují reverzibilní inhibici transportu glutamátu v hipokampálních neuronech vazbou na místo Cl− iontů. ACA vykazovala silnější účinek než jiné meziprodukty buněčného metabolismu, jako je -HB a pyruvát.

Dlouhodobá konzumace tukové diety se současným snížením sacharidů zvyšuje průtok cyklem TCA prostřednictvím zesílené produkce acetyl-CoA a zvýšené aktivity reakce acetyl-CoA s oxaloacetátem [52].

Cesta k získání glutamátu je také zintenzivněna v důsledku snížené dostupnosti oxaloacetátu ve srovnání s fyziologickým stavem v důsledku zvýšeného využití této sloučeniny při reakci s acetyl-CoA v cyklu kyseliny citrónové [52].

To způsobuje sníženou konverzi glutamátu na aspartát v reakci glutamát + oxalacetát=aspartát + -ketoglutarát [56] (viz obrázek 3). Studie na ketonických myších ukázaly, že koncentrace leucinu byly vyšší jak v krvi, tak v předního mozku těchto zvířat, zatímco koncentrace glutamátu a glutaminu se nelišily ve srovnání s kontrolami krmenými převážně sacharidovou stravou [56].

To může mít za následek zvýšený transport glutamátu astrocyty do neuronů, což vyžaduje dodání molekuly amoniaku [57], většinou generovaného z leucinu [58]. Tyto studie naznačují rozšíření dostupné zásoby glutamátu, které může podporovat syntézu inhibičního neurotransmiteru kyseliny gama-aminomáselné (GABA), jak potvrdily studie na synaptozomech s použitím vysokých koncentrací ACA [59].

Studie využívající glukózu a acetát značenou 13C navíc odhalily, že uhlík nalezený v GABA ve stavu ketózy pochází z acetátu [52]. Byl také pozorován zvýšený poměr GABA/glutamin.

For more information:1950477648nn@gmail.com