Kann eine kohlenhydratarme Diät das Altern des Gehirns umkehren?

Kann eine kohlenhydratarme Diät das Altern des Gehirns umkehren?

Eine kohlenhydratarme Ernährung kann die Auswirkungen des Alterns im Gehirn verhindern oder sogar umkehren, berichten Forscher.

Die neue Studie zeigt auch, dass die mit dem Altern verbundenen neurobiologischen Veränderungen in den späten 40ern einer Person offensichtlich sind.

Um besser zu verstehen, wie die Ernährung die Alterung des Gehirns beeinflusst, konzentrierte sich das Forscherteam auf die präsymptomatische Phase, in der Prävention am effektivsten sein kann. In der Studie zeigen sie, dass sich die funktionelle Kommunikation zwischen Gehirnregionen mit dem Alter destabilisiert, typischerweise in den späten 40er Jahren. Die Studie zeigt auch, dass die Destabilisierung mit einer schlechteren Wahrnehmung korreliert und sich mit der Insulinresistenz beschleunigt.

Die Forscher fanden heraus, dass der Verbrauch verschiedener Kraftstoffquellen diesen Biomarker für die Alterung des Gehirns zuverlässig modulieren kann. Glukose verringert die Stabilität von Hirnnetzwerken. Ketone erhöhen die Stabilität.

Die Forscher wiederholten diesen Effekt sowohl bei Änderungen der Gesamtdiät als auch nach dem Trinken eines kraftstoffspezifischen kalorienangepassten Nahrungsergänzungsmittels.

„Was wir bei diesen Experimenten gefunden haben, sind sowohl schlechte als auch gute Nachrichten“, sagt die Hauptautorin Lilianne R. Mujica-Parodi, Professorin in der Abteilung für biomedizinische Technik mit gemeinsamen Ernennungen an der Hochschule für Technik und angewandte Wissenschaften und der Renaissance School of Medicine in Stony Brook University und Fakultätsmitglied im Laufer Center for Physical and Quantitative Biology.

„Die schlechte Nachricht ist, dass wir die ersten Anzeichen einer Gehirnalterung viel früher sehen als bisher angenommen. Die gute Nachricht ist jedoch, dass wir diese Effekte möglicherweise durch die Ernährung verhindern oder umkehren können, indem wir die Auswirkungen des Eingriffs in den Hypometabolismus abschwächen, indem wir Glukose gegen Ketone als Brennstoff für Neuronen austauschen. “


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Mithilfe der Bildgebung des Gehirns stellten die Forscher fest, dass die Kommunikation zwischen ihnen schon früh zusammenbricht Gehirnregionen ("Netzwerkstabilität").

"Wir glauben, dass ihr Gehirn mit zunehmendem Alter die Fähigkeit verliert, Glukose effizient zu metabolisieren, wodurch Neuronen langsam verhungern und Gehirnnetzwerke sich destabilisieren", sagt Mujica-Parodi.

„Daher haben wir getestet, ob eine effizientere Kraftstoffquelle für das Gehirn in Form von Ketonen, entweder durch eine kohlenhydratarme Diät oder durch das Trinken von Ketonpräparaten, das Gehirn mit mehr Energie versorgen kann. Selbst bei jüngeren Menschen hat diese zusätzliche Energie die Hirnnetzwerke weiter stabilisiert. “

Die Forscher etablierten die Stabilität des Hirnnetzwerks als Biomarker für das Altern unter Verwendung von zwei großen Datensätzen zur Bildgebung des Gehirns (fMRI) mit insgesamt fast 1,000 Personen im Alter von 18 bis 88 Jahren. Sie fanden heraus, dass eine Destabilisierung von Gehirnnetzwerke wurde mit einer beeinträchtigten Kognition in Verbindung gebracht und mit Typ-2-Diabetes beschleunigt, einer Krankheit, die die Fähigkeit von Neuronen blockiert, Glukose effektiv zu metabolisieren.

Um den Mechanismus als spezifisch für die Energieverfügbarkeit zu identifizieren, hielten die Forscher das Alter konstant und scannten weitere 42 Erwachsene unter 50 Jahren mit fMRT. Dies ermöglichte es ihnen, den Einfluss von Glukose und Ketonen auf das Gehirn jedes Einzelnen direkt zu beobachten.

Die Forscher testeten die Reaktion des Gehirns auf Diät In zwei Wegen. Die erste war ganzheitlich und verglich die Stabilität des Gehirnnetzwerks, nachdem die Teilnehmer eine Woche lang eine Standarddiät (uneingeschränkt) mit einer kohlenhydratarmen Diät (z. B. Fleisch oder Fisch mit Salat, aber ohne Zucker, Getreide, Reis, stärkehaltiges Gemüse) verbracht hatten.

In einer Standarddiät ist der metabolisierte Primärbrennstoff Glukose, während in einer kohlenhydratarmen Diät der metabolisierte Primärbrennstoff Ketone sind. Es könnte jedoch andere Unterschiede zwischen den Diäten gegeben haben, die die von den Forschern beobachteten Wirkungen beeinflussen. Um Glukose gegen Ketone als entscheidenden Unterschied zwischen den Diäten zu isolieren, scannten sie eine unabhängige Gruppe von Teilnehmern vor und nach dem Trinken einer kleinen Dosis Glukose an einem Tag und Ketone am anderen, bei denen die Forscher individuell gewichtsdosiert hatten und kalorisch abgestimmt die beiden Kraftstoffe. Die Ergebnisse wiederholten sich und zeigten, dass Forscher Unterschiede zwischen den Diäten auf die Art des Kraftstoffs zurückführen konnten, den sie dem Gehirn zuführen.

Die Studie zeigt auch, dass die Auswirkungen der Alterung des Gehirns im Alter von 47 Jahren auftraten, wobei die schnellste Degeneration im Alter von 60 Jahren auftrat. Selbst bei jüngeren Erwachsenen unter 50 Jahren wurde eine Diät durchgeführt Ketose (ob nach einer Woche Ernährungsumstellung oder 30 Minuten nach dem Trinken von Ketonen erreicht) erhöhte die allgemeine Gehirnaktivität und stabilisierte funktionelle Netzwerke.

Die Forscher sagen, dass die Tatsache, dass Ketone den Zellen selbst mit kalorienangepassten Brennstoffen mehr Energie als Glukose liefern, dies erklären könnte. Untersuchungen haben zuvor gezeigt, dass dies dem Herzen zugute kommt, aber die aktuellen Experimente liefern den ersten Beweis für äquivalente Wirkungen im Gehirn.

„Dieser Effekt ist wichtig, da die Alterung des Gehirns und insbesondere Demenz mit einem Hypometabolismus verbunden sind, bei dem Neuronen allmählich die Fähigkeit verlieren, Glukose effektiv als Brennstoff zu nutzen. Wenn wir also die dem Gehirn zur Verfügung stehende Energiemenge durch Verwendung eines anderen Brennstoffs erhöhen können, besteht die Hoffnung, dass wir das Gehirn wieder jugendlicher machen können “, sagt Mujica-Parodi.

Die Forschung erscheint in PNAS.

Die Finanzierung der Forschung erfolgte durch die National Science Foundation und die WM Keck Foundation. Weitere Forscher kommen aus Stony Brook, dem Athinoula A. Martinos-Zentrum für biomedizinische Bildgebung am Massachusetts General Hospital und der Harvard Medical School, dem Children's National, den National Institutes of Health und der Oxford University.

Original-Studie

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