Терапевтична роль кетогенної дієти при неврологічних розладах. Частина 1

Анотація:

Кетогенна дієта (KD) — це дієта з високим вмістом жирів, низьким вмістом вуглеводів і достатньою кількістю білка, яка нещодавно набула популярності в контексті неврологічних захворювань (НД).

Зі змінами в сучасному способі життя дієта з високим вмістом жиру стала щоденним вибором для все більшої кількості людей. Багато людей хвилюються, що дієта з високим вмістом жиру зашкодить пам’яті, але насправді зв’язок між дієтою з високим вмістом жиру та пам’яттю не є чорно-білим.

По-перше, необхідно чітко розуміти, що жир має певний вплив на наше тіло та мозок. Жири забезпечують енергією, сприяють росту організму та підтримують цілісність клітинних мембран. Крім того, жир також важливий для здоров’я мозку. Більша частина мозку складається з жиру, який захищає нейрони від пошкоджень і допомагає підтримувати хорошу нейротрансмісію.

Однак дієта з високим вмістом жиру негативно впливає на організм і може погіршити пам’ять. Дослідження показують, що дієта з високим вмістом жиру може спричинити резистентність до інсуліну, яка впливає на переробку організмом цукру в крові та, таким чином, на роботу мозку. Крім того, дієта з високим вмістом жирів також може впливати на кровообіг і постачання киснем, знижувати мозкову активність і, таким чином, впливати на концентрацію та пам’ять.

Однак це не означає, що нам потрібно повністю уникати жиру. Жир є важливою поживною речовиною в нашому щоденному раціоні, і правильне споживання жиру допомагає підтримувати здоров’я тіла та мозку. Тому нам потрібно дотримуватися принципу «спочатку відповідна кількість», споживати відповідну кількість жиру та уникати надмірного споживання, особливо нездорової їжі з високим вмістом жиру.

Крім того, деякі дослідження показують, що деякі жирні кислоти корисні для пам’яті. Наприклад, омега-3 жирні кислоти можуть сприяти формуванню та підтримці нейронів, покращуючи когнітивні та навчальні здібності мозку. Є деякі продукти, багаті омега-3 жирними кислотами, наприклад лосось, тріска, насіння льону тощо, і ви можете відповідно збільшити споживання цих продуктів, щоб отримати переваги.

Загалом зв’язок між дієтою з високим вмістом жиру та пам’яттю є складним, і ми не повинні спрощено розглядати всю їжу з високим вмістом жиру як шкідливу. Помірне харчування, ретельний вибір типів і кількості жиру, а також додавання деяких корисних продуктів можуть допомогти зберегти пам’ять здоровою. Можна побачити, що нам потрібно покращити пам’ять, і Cistanche deserticola може значно покращити пам’ять, оскільки Cistanche deserticola є традиційним китайським лікарським матеріалом, який має багато унікальних ефектів, одним із яких є покращення пам’яті. Ефективність Cistanche deserticola пояснюється багатьма активними інгредієнтами, які він містить, включаючи дубильну кислоту, полісахариди, флавоноїдні глікозиди тощо. Ці інгредієнти можуть сприяти здоров’ю мозку різними шляхами.

Натисніть Знати способи покращення пам’яті

Складність патогенезу цих захворювань означає відсутність ефективних форм лікування. Традиційна терапія часто пов’язана з підвищенням толерантності та/або резистентності до ліків.

Отже, шукаються більш ефективні терапевтичні стратегії для підвищення ефективності доступних форм терапії та покращення якості життя пацієнтів. На даний момент здається, що КД може забезпечити терапевтичні переваги у пацієнтів з неврологічними проблемами, ефективно контролюючи баланс між про- та антиоксидантними процесами та прозбуджувальними та інгібуючими нейромедіаторами, а також модулюючи запалення або змінюючи склад кишкового мікробіому.

У цьому огляді ми оцінили потенційну терапевтичну ефективність KD при епілепсії, депресії, мігрені, хворобах Альцгеймера та Паркінсона. На нашу думку, КД слід розглядати як допоміжний терапевтичний засіб при деяких неврологічних захворюваннях.

Ключові слова: кетогенна дієта; неврологічні розлади; епілепсія; депресія; мігрень; хвороба Альцгеймера; хвороба Паркінсона.

1. Кетогенна дієта

Кетогенна дієта (КД) – це дієта з високим вмістом жирів, достатнім вмістом білка та низьким вмістом вуглеводів [1]. Такі зміни у співвідношенні макронутрієнтів призводять до глюкозозберігаючого та посиленого кетогенезу [2]. Цей метаболічний стан відомий як «харчовий кетоз».

Все більше і більше досліджень показують, що кетогенна дієта може мати позитивний вплив на функції мозку та периферичних органів, і таким чином забезпечувати терапевтичні переваги для широкого спектру неврологічних станів [3,4]. Хоча молекулярні механізми дії кетогенної дієти неясні, все більше досліджень показують, що КД може бути важливим елементом додаткової терапії при лікуванні захворювань центральної нервової системи (ЦНС).

Нещодавно було показано, що KD може впливати на перебіг захворювань шляхом модуляції запалення [5–10], контролюючи баланс між про- та антиоксидантними процесами [11–14] та/або змінюючи склад мікробіома кишечника [15] .

1.1. Історія кетогенної дієти

Кетогенна дієта бере свій початок від голодування, яке з давніх часів використовувалося для лікування епілепсії. У 1921 році Вудіат виявив, що і голодування, і дієта з високим вмістом жиру призводять до стану кетозу.

У тому ж році KD було впроваджено в клініці Mayo як засіб для лікування епілепсії Расселом Уайлдером [16]. У той час вважалося, що більше половини всіх дітей, які страждають на епілепсію, покращили свій стан. Ця дієта широко застосовувалася в цій групі пацієнтів аж до відкриття першого препарату від епілепсії дифенілгідантоїну (1938) [16].

Наприкінці минулого століття вчені відновили інтерес до KD через його потенційну роль у неврологічних розладах. Vining та ін. [17] вивчали ефективність КД у зменшенні нападів у дітей (віком від 1 до 8 років), які досі не реагували на лікування двома протисудомними препаратами.

Через рік дотримання дієти 40% пацієнтів відзначили зниження нападів більш ніж на 50%, а 10% пацієнтів показали повну відсутність нападів.

Дослідження, проведене Freeman et al. [18] на 150 пацієнтів віком від 1 до 16 років із резистентною епілепсією підтверджено нейропротекторну дію КД. Дослідники помітили, що після одного року дотримання дієти 27% пацієнтів відчули зменшення нападів більш ніж на 90%. Через 10 років Neal et al. [19] провели рандомізоване контрольоване дослідження, яке підтвердило важливу роль КД у контролі епілептичних нападів.

Після 3 місяців дієти спостерігалося зниження судом більш ніж на 50% у 38% пацієнтів віком 2–16 років. Крім того, останні дослідження показують, що KD може мати сприятливий вплив на перебіг інших неврологічних захворювань, включаючи хворобу Альцгеймера (AD ) і хвороба Паркінсона (ХП) [20–22].

1.2. Типи та характеристики кетогенних дієт

На сьогоднішній день існує багато типів кетогенних дієт, що відрізняються пропорціями макроелементів, що дозволяє адаптувати дієту до конкретних потреб пацієнта. На малюнку 1 показано порівняння вибраних модифікацій кетогенної дієти та їх співвідношення макроелементів.

1.2.1. Класична кетогенна дієта (CKD)

Класична кетогенна дієта характеризується високим вмістом жиру в їжі, помірним споживанням білка та низьким споживанням вуглеводів із співвідношенням макроелементів 4:1 [23]. Кетогенна дієта обмежує споживання вуглеводів до 10% від загального добового споживання калорій. З цього випливає, що людина з добовою потребою в енергії 2000 ккал може споживати до 50 г вуглеводів.

Однак на початковому етапі дієти вуглеводи повинні бути обмежені приблизно до 20 г на добу. Такий низький вміст вуглеводів гарантує, що організм адаптується та перенаправляє метаболізм на використання жирних кислот як основного джерела енергії.

1.2.2. Модифікації класичної кетогенної дієти

Кетогенна дієта з високим вмістом білка (MAD)

Кетогенна дієта з високим вмістом білка також відома як модифікована дієта Аткінса (MAD) [24]. Фаза індукції триває необмежений час, і під час цієї фази споживання вуглеводів становить не більше 20 г на день. MAD припускає, що співвідношення жирів до вуглеводів і білків разом становить 1–2:1 [24,25]. Ця дієта не передбачає обмеження кількості споживаних білків або калорій, що полегшує її дотримання, а також легше керувати [25].

Дієта із середнім ланцюгом тригліцеридів (MCTD)

MTCD є типом KD, де переважають середньоланцюгові тригліцериди (MTC) [26]. MTCD забезпечує швидше всмоктування тригліцеридів у кров. Заміна довголанцюгових жирних кислот на коротколанцюгові жирні кислоти, які метаболізуються швидше, призводить до отримання більшої кількості кетонових тіл на кілокалорій.

Вища ефективність цього процесу призводить до меншої потреби в жирах, отже, дає можливість споживати більшу кількість вуглеводів і білків [27]. Це принципова відмінність, яка визначає тривале дотримання дієти, оскільки вона менш сувора, ніж класична КД [28,29]. Крім того, такий тип дієти покращує функцію мітохондрій [30].

Дієта із середнім ланцюгом тригліцеридів (MCTD)

MTCD є типом KD, де переважають середньоланцюгові тригліцериди (MTC) [26]. MTCD забезпечує швидше всмоктування тригліцеридів у кров. Заміна довголанцюгових жирних кислот на коротколанцюгові жирні кислоти, які метаболізуються швидше, призводить до отримання більшої кількості кетонових тіл на кілокалорій.

Вища ефективність цього процесу призводить до меншої потреби в жирах, отже, дає можливість споживати більшу кількість вуглеводів і білків [27]. Це принципова відмінність, яка визначає тривале дотримання дієти, оскільки вона менш сувора, ніж класична КД [28,29]. Крім того, такий тип дієти покращує функцію мітохондрій [30].

Дуже низькокалорійна кетогенна дієта (VLCKD)

Споживання вуглеводів на цій дієті коливається між 20–50 г на день або, можливо, менше 10% на 2000 ккал на день [31]. Через індивідуальні відмінності не кожен пацієнт може досягти кетозу з такими співвідношеннями макроелементів. Цю модифікацію можна використовувати як індукційну токетогенну дієту з підвищеним вмістом білка.

Лікування з низьким глікемічним індексом (LGIT)

Лікування з низьким глікемічним індексом (LGIT) є альтернативою кетогенній дієті. Це дієта з високим вмістом жиру, в якій заміна продуктів з високим глікемічним індексом (ГІ) продуктами з низьким ГІ є фундаментальною.

ГІ показує, скільки їжі підвищує рівень глюкози в крові порівняно з такою ж кількістю еталонних вуглеводів [32]. Хоча ця дієта не призводить до постійного кетозу, вона позитивно впливає на вуглеводний обмін. Його легше підтримувати пацієнтам, і тому він популярний серед молодших пацієнтів під час госпіталізації [1].

Циклічна кетогенна дієта (CKD)

Він складається з циклічних періодів класичної кетогенної дієти та дієти з високим вмістом вуглеводів (45–65% вуглеводів). Останній спрямований на поповнення запасів глікогену в м'язах [33].

Цільова кетогенна дієта (TKD)

Цей тип кетогенної дієти дозволяє людині споживати більше вуглеводів під час інтенсивної фізичної активності, щоб підтримувати працездатність, не впливаючи на стан кетозу [33].

2. Метаболічні зміни в мозку, пов’язані з кетогенною дієтою

Хоча мозок становить лише близько 2% маси тіла, він є найбільш енергоємним органом у тілі. Відомо, що не тільки глюкоза може бути джерелом енергії для мозку, але й кетони, які можуть задовольнити до 60% загальних енергетичних потреб мозку [34].

Зростаюча кількість досліджень показує, що кетогенна дієта завдяки зміні біохімічних шляхів може мати позитивний вплив на функції мозку та може забезпечувати терапевтичні переваги для широкого спектру неврологічних захворювань. Багата жирами дієта має на меті викликати стан кетозу в організмі, що характеризується посиленням ліполізу, а також кетогенезу [35].

Як показано на малюнку 2, жирні кислоти інтенсивно окислюються в печінці, що призводить до утворення значної кількості кетонових тіл (KB), таких як ацетоацетат (ACA), D(-)3-гідроксибутират (D-HB, - HB) і ацетон. Перші два можуть входити в цикл лимонної кислоти (цикл трикарбонових кислот, цикл ТСА) і використовуватися для отримання АТФ нейронами.

Лейно та ін. [36] продемонстрували, що рівень монокарбоксилатного транспортера (MCT), який відповідає за транспорт KB через гематоенцефалічний бар’єр (BBB), підвищується у тварин, яких годували дієтою KD, порівняно з контрольною групою, яка отримувала переважно вуглеводну дієту. Посилення транспорту кетонових тіл також було підтверджено Bentourkia et al. [37] з використанням позитронно-емісійної томографії (ПЕТ) і 11C-міченого ACA.

Це дослідження продемонструвало семи-восьмикратне збільшення поглинання 11C-ACA мозком у стані кетозу, викликаного KD або голодуванням, порівняно з контрольною групою, яка харчувалася багатою вуглеводами дієтою. Згодом утворені KBs перетворюються на ацетил-КоА у позапечінкових тканинах і беруть участь у циклі лимонної кислоти як джерело енергії [38].

Як показали експерименти на тваринах, отримання енергії з кетонових тіл має багато переваг, які стосуються функцій нервової системи. Серед іншого, їх трансформація збільшує загальний запас енергії, який використовується нейронами для виробництва нейромедіаторів [39]. Цікаво, що -HB інгібує ліполіз, таким чином контролюючи гемостаз і кетогенез [5], через активацію рецептора гідроксикарбонової кислоти 2 (HCA2, PUMA-G). , GPR109A).

Миші, у яких відсутній цей рецептор, демонструють вищу інтенсивність ліполізу та кетогенезу, що вказує на те, що цей рецептор є важливим для інгібування ліполізу за допомогою -HB [40]. Останні дослідження показують, що KD може змінювати співвідношення NAD+/NADH, підвищуючи доступність NAD+ у мозку, що має значний вплив на клітинні шляхи, залучені у запальну відповідь, відновлення пошкоджень ДНК і регуляцію циркадного ритму [14,41].

Це робить кетогенну дієту здатною полегшити симптоми захворювань, патогенез яких пов’язаний із зазначеними вище процесами.

2.1. Вплив кетогенної дієти на метаболізм глюкози]

Коли надходження вуглеводів з раціону недостатнє, мозок отримує енергію через кетогенез. Численні дослідження показують, що перехід метаболізму мозку від окислення глюкози до утилізації кетонових тіл потребує адаптації [42–44].

Коли організм адаптується до використання KB як основного джерела енергії, він може покривати до 60–70% енергії, необхідної для нормальної роботи мозку [34,45]. Дослідження та мета-аналіз, проведені Zhang et al. [46] довели, що швидкість адаптації мозку залежить від тривалості, а також від тяжкості кетозу. Zilberter et al. Аналіз [2] прийшов до висновку, що KB діють, зберігаючи глюкозу, а не пригнічуючи гліколіз.

Завдяки цьому механізму глюкоза виконує інші функції, в яких вона не може бути замінена, наприклад, біосинтез інших сполук, таких як аланін [47] і глутамат [48], глікогенез і антиоксидантний захист [2]. Глюкоза транспортується в мозку трьома шляхами. ізоформи транспортерів глюкози (GLUT): (1) 55 кДа GLUT 1, експресується ендотеліальними клітинами, (2) 45 кДа GLUT 1, експресується астроцитами, (3) GLUT 3, продукується нейронами [49].

Лейно та ін. [36] виявили, що рівні GLUT1 підвищені в ендотеліальних клітинах і нейропілах щурів, які перебувають у стані кетозу, порівняно з групою, яка харчувалася дієтою з високим вмістом вуглеводів. Посилений транспорт глюкози до мозку також може бути пов’язаний з дією інсуліноподібного фактора росту (IGF1).

Щури, яких годували кетогенною дієтою з обмеженням енергії, продемонстрували підвищену експресію (1) рецепторів інсуліноподібного фактора росту IGF1 у кожній частині мозку, (2) білка, що зв’язує IGF1, який пригнічує протеоліз IGF1, у клітинах Пуркіньє та (3) GLUT 1, GLUT 3 мРНК [50].

Експериментальні дослідження впливу IGF1 на мозок миші показали, що він діє синергічно з інсуліном на транслокацію транспортера глюкози GLUT1 до клітинної мембрани астроцитів, сприяючи посиленому транспорту глюкози до мозку [51].

У той же час метаболізм астроцитів посилюється KD [52]. Астроцити активують гліколіз і глікогеноліз, які забезпечують енергію для підтримки основних функцій цих клітин, таких як видалення надлишку глутамату та іонів K+ із синаптичної щілини [53].

2.2. Вплив кетогенної дієти на метаболізм амінокислот і синтез нейромедіаторів; глутамат-глутаміновий цикл

Глутамат є збудливою амінокислотою, тому його концентрація в синаптичній щілині повинна підтримуватися на низькому рівні. Він транспортується через везикулярні транспортери глутамату (VGLUT). Їх дія залежить від іонів Cl−, які діють як алостеричні модулятори.

Відсутність цих іонів пригнічує глутаматергічний транспорт [54]. Juge та ін. [55] продемонстрували, що кетонові тіла викликають оборотне гальмування транспорту глутамату в нейронах гіпокампу шляхом зв’язування з сайтом іонів Cl−. ACA демонструє сильніший ефект, ніж інші проміжні продукти клітинного метаболізму, такі як -HB і піруват.

Довгострокове споживання дієти на основі жирів із супутнім зменшенням вуглеводів збільшує потік через цикл TCA через посилене виробництво ацетил-КоА та посилення активності реакції ацетил-КоА з оксалоацетатом [52].

Шлях отримання глутамату також інтенсифікується через знижену доступність оксалоацетату в порівнянні з фізіологічним станом, в результаті підвищеної утилізації цієї сполуки в реакції з ацетил-КоА в циклі лимонної кислоти [52].

Це спричиняє знижене перетворення глутамату на аспартат у реакції глутамат + оксалоацетат=аспартат + -кетоглутарат [56] (див. рисунок 3). Дослідження на кетонних мишах показали, що концентрація лейцину була вищою як у крові, так і в крові. переднього мозку цих тварин, тоді як концентрації глутамату та глутаміну не відрізнялися порівняно з контрольними тваринами, яких годували переважно вуглеводною дієтою [56].

Це може призвести до посиленого транспорту глутамату астроцитами до нейронів, що вимагає доставки молекули аміаку [57], що в основному утворюється з лейцину [58]. Ці дослідження вказують на збільшення доступного пулу глутамату, який може сприяти синтезу інгібіторного нейромедіатора гамма-аміномасляної кислоти (ГАМК), що підтверджено дослідженнями синаптосом з використанням високих концентрацій ACA [59].

Крім того, дослідження з використанням глюкози та ацетату, міченого 13C, показали, що вуглець, який міститься в ГАМК у стані кетозу, походить з ацетату [52]. Також спостерігалося збільшення співвідношення ГАМК/глутамін.

For more information:1950477648nn@gmail.com