מדענים מזהים נתיב מפתח לחיזוק בריאות המוח באמצעות דיאטה קטוגנית

הבנת המנגנונים הללו מציעה מטרות חדשות לשיפור הזיכרון, אולי ללא צורך בתזונה קטוגנית.

לתזונה הקטוגנית יש גם חובבים וגם מבקרים בקרב דיאטנים, אך ללא ספק יש לה השפעה מתועדת מדעית על הזיכרון בעכברים. במחקר שלהם, מדענים של באק וצוות מאוניברסיטת צ'ילה גילו כיצד דיאטה עתירת שומן ודלת פחמימות זו משפרת את הזיכרון בעכברים מבוגרים. הם זיהו מסלול איתות מולקולרי חדש המשתפר סינפסה תפקוד, שופך אור על היתרונות של הדיאטה לבריאות המוח ולהזדקנות. ממצאים אלה, שפורסמו בגיליון 5 ביוני 2024, של דוחות תאים תרופהמציעים דרכים חדשות למיקוד השפעות זיכרון ברמה מולקולרית ללא צורך בתזונה קטוגנית או תוצרי הלוואי שלה.

"העבודה שלנו מצביעה על כך שההשפעות של הדיאטה הקטוגנית מועילות לתפקוד המוח באופן נרחב, ואנו מספקים מנגנון פעולה המציע אסטרטגיה לשמירה ושיפור של תפקוד זה במהלך ההזדקנות", אמר המחבר הבכיר של המחקר, כריסטיאן גונזלס-בילו. PhD, שהוא פרופסור באוניברסידד דה צ'ילה ומנהל המרכז למדעי Geroscience שלהם לבריאות המוח ולמטבוליזם, ופרופסור עזר במכון באק.

שיתוף פעולה וממצאים קודמים

"בהתבסס על העבודה הקודמת שלנו שהראתה שתזונה קטוגנית משפרת את תוחלת הבריאות והזיכרון בעכברים מזדקנים, העבודה החדשה הזו מצביעה על כך שאנחנו יכולים להתחיל עם בעלי חיים מבוגרים ועדיין לשפר את בריאות המוח המזדקן, ושהשינויים מתחילים לקרות מהר יחסית, " אמר ג'ון ניומן, MD, PhD, שהמעבדה שלו בבאק שיתפה פעולה עם ד"ר גונזלס-בילולט במחקר. ניומן הוא גם עוזר פרופסור במכון באק וגם רופא גריאטר באוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו. "זהו המחקר המפורט ביותר עד כה על התזונה הקטוגנית והמוח המזדקן בעכברים."

לפני יותר ממאה שנה, חוקרים הבחינו שחולדות שצרכו פחות מזון חיו זמן רב יותר. "עכשיו אנחנו יודעים שהיכולת לתמרן את תוחלת החיים אינה קשורה באכילה ספציפית פחות", אמר ניומן, אלא קשורה למעשה לאותות בתוך תאים שמפעילים ומכבים מסלולים ספציפיים בתגובה לחומרים מזינים זמינים. רבים מהמסלולים הללו קשורים להזדקנות, כגון שליטה במחזור החלבון ובחילוף החומרים.

חלק מאותם אותות הם גופי הקטון, המורכבים מאצטואצטט (AcAc), β-hydroxybutyrate (BHB), ובמידה פחותה בהרבה, אצטון. מולקולות אלו מיוצרות באופן שגרתי בכבד. הן מתגברות כאשר יש מחסור בגלוקוז, בין אם בגלל הגבלה קלורית, פעילות גופנית אינטנסיבית או צריכה מועטה של ​​פחמימות, כמו דיאטה קטוגנית.

מחקרים קודמים על תזונה קטוגנית ואריכות ימים

לפני שבע שנים, ניומן הוביל צוות שפרסם את ההוכחה הראשונה לתפיסה שאם תזונה קטוגנית חושפת עכברים לרמות מוגברות של גופי קטון במהלך רוב חייהם הבוגרים, היא עוזרת להם לחיות זמן רב יותר ולהזדקן בצורה בריאה יותר. "ההשפעה הבולטת ביותר על בריאותם כשהתבגרו הייתה שזכרונם נשמר; זה אולי אפילו היה טוב יותר מאשר כשהם היו צעירים יותר", אמר.

המחקר הנוכחי, שנועד לענות על איזה חלק של התזונה הקטוגנית משפיע וכיצד הוא משפיע על המוח ברמה מולקולרית כדי לשפר את הזיכרון, הובל על ידי גונזלס-בילו בשיתוף עם מדענים בבאק. עכברים בדיאטה קטוגנית ניזונים ביחס של 90 אחוז קלוריות משומן ו-10 אחוז מחלבון, בעוד עכברים בדיאטה בקרה קיבלו את אותה כמות חלבון אך רק 13 אחוזי שומן. עכברי הבדיקה, מ"גיל מתקדם" של יותר משנתיים, קיבלו שבוע אחד מהתזונה הקטוגנית, עברו על מחזור עם שבוע אחד של דיאטת הביקורת, כדי למנוע מהעכברים לאכול יתר על המידה ולהשמנה.

ניסויים נוירופיזיולוגיים והתנהגותיים

היתרונות של הדיאטה הקטוגנית, אמר, גונזלס-בילולט, הוכחו באמצעות ניסויים נוירו-פיזיולוגיים והתנהגותיים עם העכברים הבודקים עד כמה המנגנונים המעורבים ביצירת זיכרון, אחסון ושליפה מתפקדים בבעלי חיים מבוגרים. כאשר אלה הראו שנראה שהתזונה הקטוגנית מועילה עד כמה הסינפסות האחראיות על הזיכרון פועלות, הם צללו עמוק לתוך הרכב החלבון בסינפסות אלה בהיפוקמפוס, בשיתוף עם פרופסור באק בירגיט שילינג, PhD, המנהלת את הפרוטאומיקה מרכז ספקטרומטריית מסה.

"באופן מפתיע, ראינו שהתזונה הקטוגנית גרמה לשינויים דרמטיים בחלבוני הסינפסה", אמר שילינג. מפתיע עוד יותר, לדבריה, היה שהשינויים החלו לאחר חשיפה קצרה יחסית לדיאטה (נבדקה לאחר שבוע בדיאטה בלבד) ורק הלכו והפכו בולטים יותר עם הזמן (נבדקו שוב לאחר שישה שבועות ושנה).

בדיקות נוספות הצביעו על כך שבסינפסות, מסלול איתות מסוים (חלבון קינאז A, שהוא קריטי לפעילות הסינפסה) הופעל על ידי התזונה הקטוגנית. בתאים מבודדים, הצוות הראה אז כי נראה כי BHB, גוף הקטון העיקרי המיוצר בתזונה קטוגנית, מפעיל את המסלול הזה. זה מוביל לרעיון, אמר גונזלס-בילולט, שגופי קטון (במיוחד BHB) ממלאים תפקיד מכריע לא רק כמקור אנרגיה, אלא גם כמולקולת איתות.

"BHB היא כמעט בוודאות לא המולקולה היחידה במשחק, אבל אנחנו חושבים שזה חלק חשוב בהבנה כיצד פועלים הדיאטה הקטוגנית וגופי הקטון", אמר ניומן "זהו המחקר הראשון שבאמת מחבר בין מנגנונים מולקולריים עמוקים של כל גופי קטון. הדרך לשיפור המוח המזדקן".

בהסתכלות קדימה, הוא אמר, הצעד הבא יהיה לראות אם ניתן להשיג את אותה הגנת זיכרון על ידי שימוש ב-BHB בלבד, או אולי ללכת אפילו יותר ממוקד מזה על ידי מניפולציה ישירה של מסלול האיתות של חלבון קינאז A. "אם היינו יכולים לשחזר כמה מההשפעות הגדולות על תפקוד הסינפסה והזיכרון רק על ידי מניפולציה של מסלול האותות הזה בתאים הנכונים", אמר, "לא היינו צריכים אפילו לאכול דיאטה קטוגנית בסופו של דבר".

עבודה זו נתמכה בחלקה באמצעות כספים מה- המכונים הלאומיים לבריאותהקרן הלאומית של צ'ילה לפיתוח מדעי וטכנולוגי (FONDECYT), המרכז לרפואה התערבותית לטיפול סלולרי מדויק (IMPACT) ב-Universidad de Los Andes, והסוכנות הלאומית למחקר ופיתוח של צ'ילה (ANID).