Ο θεραπευτικός ρόλος της κετογονικής δίαιτας στις νευρολογικές διαταραχές Μέρος 1

Περίληψη:

Η κετογονική δίαιτα (KD) είναι μια δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά, χαμηλής περιεκτικότητας σε υδατάνθρακες και επαρκούς πρωτεΐνης που πρόσφατα έχει γίνει δημοφιλής στο πλαίσιο των νευρολογικών παθήσεων (ΝΔ).

Με τις αλλαγές στον σύγχρονο τρόπο ζωής, η διατροφή με πολλά λιπαρά έχει γίνει καθημερινή επιλογή για όλο και περισσότερους ανθρώπους. Πολλοί άνθρωποι ανησυχούν ότι μια δίαιτα πλούσια σε λιπαρά θα βλάψει τη μνήμη, αλλά στην πραγματικότητα, η σχέση μεταξύ μιας δίαιτας υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά και της μνήμης δεν είναι ασπρόμαυρη.

Πρώτον, πρέπει να είναι σαφές ότι το λίπος έχει ορισμένες επιπτώσεις στο σώμα και τον εγκέφαλό μας. Τα λίπη παρέχουν ενέργεια, προάγουν την ανάπτυξη του σώματος και διατηρούν την ακεραιότητα των κυτταρικών μεμβρανών. Επιπλέον, το λίπος είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την υγεία του εγκεφάλου. Το μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου αποτελείται από λίπος, το οποίο προστατεύει τους νευρώνες από βλάβες και βοηθά στη διατήρηση της καλής νευροδιαβίβασης.

Ωστόσο, μια δίαιτα πλούσια σε λιπαρά επιβαρύνει το σώμα και μπορεί να βλάψει τη μνήμη. Έρευνες δείχνουν ότι μια δίαιτα πλούσια σε λιπαρά μπορεί να προκαλέσει αντίσταση στην ινσουλίνη, η οποία επηρεάζει την επεξεργασία του σακχάρου στο αίμα από το σώμα και συνεπώς επηρεάζει τη λειτουργία του εγκεφάλου. Επιπλέον, μια δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά μπορεί επίσης να επηρεάσει τη ροή του αίματος και την παροχή οξυγόνου, να μειώσει την εγκεφαλική δραστηριότητα και, κατά συνέπεια, να επηρεάσει τη συγκέντρωση και τη μνήμη.

Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι πρέπει να αποφύγουμε εντελώς το λίπος. Το λίπος είναι ένα απαραίτητο θρεπτικό συστατικό στην καθημερινή μας διατροφή και η σωστή πρόσληψη λίπους βοηθά στη διατήρηση της υγείας του σώματος και του εγκεφάλου. Επομένως, πρέπει να ακολουθούμε την αρχή της «πρώτα η κατάλληλη ποσότητα», να καταναλώνουμε κατάλληλη ποσότητα λίπους και να αποφεύγουμε την υπερβολική πρόσληψη, ειδικά εκείνων των ανθυγιεινών τροφών με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά.

Επιπλέον, ορισμένες μελέτες δείχνουν ότι ορισμένα λιπαρά οξέα είναι ευεργετικά για τη μνήμη. Για παράδειγμα, τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα μπορούν να προάγουν το σχηματισμό και τη διατήρηση των νευρώνων, βελτιώνοντας τις γνωστικές και μαθησιακές ικανότητες του εγκεφάλου. Υπάρχουν ορισμένες τροφές πλούσιες σε ωμέγα-3 λιπαρά οξέα, όπως ο σολομός, ο μπακαλιάρος, οι σπόροι λιναριού κ.λπ., και μπορείτε να αυξήσετε την πρόσληψη αυτών των τροφών κατάλληλα για να αποκομίσετε τα οφέλη.

Συνολικά, η σχέση μεταξύ μιας δίαιτας υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά και της μνήμης είναι περίπλοκη και δεν πρέπει να αντιμετωπίζουμε απλουστευτικά όλα τα τρόφιμα με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά ως επιβλαβή. Τα μέτρια γεύματα, η προσεκτική επιλογή τύπων και ποσοτήτων λίπους και η προσθήκη ορισμένων ευεργετικών τροφών μπορούν να βοηθήσουν στη διατήρηση της μνήμης υγιή. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό που έχει πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του Cistanche deserticola προέρχεται από τα πολλαπλά ενεργά συστατικά που περιέχει, όπως ταννικό οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή γλυκοσίδες κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου μέσω ποικίλων οδών.

Κάντε κλικ στην επιλογή Γνωρίστε τρόπους βελτίωσης της μνήμης

Η πολυπλοκότητα της παθογένεσης αυτών των ασθενειών σημαίνει ότι εξακολουθούν να λείπουν αποτελεσματικές μορφές θεραπείας. Η συμβατική θεραπεία συχνά συνδέεται με αυξανόμενη ανοχή ή/και αντίσταση στα φάρμακα.

Κατά συνέπεια, αναζητούνται πιο αποτελεσματικές θεραπευτικές στρατηγικές για την αύξηση της αποτελεσματικότητας των διαθέσιμων μορφών θεραπείας και τη βελτίωση της ποιότητας ζωής των ασθενών. Προς το παρόν, φαίνεται ότι η KD μπορεί να προσφέρει θεραπευτικά οφέλη σε ασθενείς με νευρολογικά προβλήματα ελέγχοντας αποτελεσματικά την ισορροπία μεταξύ προ- και αντιοξειδωτικών διεργασιών και προ-διεγερτικών και ανασταλτικών νευροδιαβιβαστών, και ρυθμίζοντας τη φλεγμονή ή αλλάζοντας τη σύνθεση του μικροβιώματος του εντέρου.

Σε αυτήν την ανασκόπηση, αξιολογήθηκε η πιθανή θεραπευτική αποτελεσματικότητα της KD στην επιληψία, την κατάθλιψη, την ημικρανία, τη νόσο του Αλτσχάιμερ και τη νόσο του Πάρκινσον. Κατά τη γνώμη μας, η ΚΔ θα πρέπει να θεωρείται ως επικουρική θεραπεία για ορισμένες νευρολογικές παθήσεις.

Λέξεις-κλειδιά: κετογονική δίαιτα; νευρολογικές διαταραχές? επιληψία; κατάθλιψη; ημικρανία; Νόσος Αλτσχάιμερ; Νόσος Πάρκινσον.

1. Κετογονική Δίαιτα

Η κετογονική δίαιτα (KD) είναι μια δίαιτα με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, επαρκείς πρωτεΐνες και χαμηλή περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες [1]. Τέτοιες αλλαγές στην αναλογία των μακροθρεπτικών συστατικών οδηγούν σε εξοικονόμηση γλυκόζης και ενισχυμένη κετογένεση [2]. Αυτή η μεταβολική κατάσταση είναι γνωστή ως «διατροφική κέτωση».

Όλο και περισσότερες έρευνες δείχνουν ότι η κετογονική δίαιτα μπορεί να έχει θετική επίδραση στις λειτουργίες του εγκεφάλου και στα περιφερειακά όργανα, και έτσι να παρέχει θεραπευτικά οφέλη σε ένα ευρύ φάσμα νευρολογικών καταστάσεων [3,4]. Αν και οι μοριακοί μηχανισμοί δράσης της κετογονικής δίαιτας είναι ασαφείς, η αυξανόμενη έρευνα υποδηλώνει ότι η ΚΔ μπορεί να είναι ένα σημαντικό στοιχείο στη συμπληρωματική θεραπεία στη θεραπεία ασθενειών του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ).

Πιο πρόσφατα, έχει αποδειχθεί ότι η KD μπορεί να επηρεάσει την πορεία των ασθενειών ρυθμίζοντας τη φλεγμονή [5-10], ελέγχοντας την ισορροπία μεταξύ προ- και αντιοξειδωτικών διεργασιών [11-14] και/ή αλλάζοντας τη σύνθεση του μικροβιώματος του εντέρου [15] .

1.1. Ιστορία της Κετογονικής Διατροφής

Η κετογονική δίαιτα έχει τις ρίζες της στη νηστεία, η οποία χρησιμοποιείται από τα αρχαία χρόνια για τη θεραπεία της επιληψίας. Το 1921, ο Woodyatt ανακάλυψε ότι τόσο η πείνα όσο και η δίαιτα πλούσια σε λιπαρά οδηγούν σε κατάσταση κέτωσης.

Την ίδια χρονιά, η KD εφαρμόστηκε στην Κλινική Mayo ως θεραπεία για την επιληψία από τον Russell Wilder [16]. Εκείνη την εποχή, θεωρήθηκε ότι περισσότερα από τα μισά από όλα τα παιδιά που έπασχαν από επιληψία βελτίωσαν την κατάστασή τους. Αυτή η δίαιτα χρησιμοποιήθηκε ευρέως σε αυτή την ομάδα ασθενών, μέχρι την ανακάλυψη του πρώτου φαρμάκου για την επιληψία, της διφαινυλυδαντοΐνης (1938) [16].

Στα τέλη του περασμένου αιώνα, οι επιστήμονες ανανέωσαν το ενδιαφέρον τους για την ΚΔ για τον πιθανό ρόλο της στις νευρολογικές διαταραχές. Οι Vining et al. [17] μελέτησε την αποτελεσματικότητα της ΚΔ στη μείωση των επιληπτικών κρίσεων σε παιδιά (ηλικίας 1-8 ετών) που μέχρι στιγμής δεν ανταποκρίνονται στη θεραπεία με δύο αντισπασμωδικά φάρμακα.

Μετά από ένα χρόνο ακολούθησης της δίαιτας, το 40% των ασθενών σημείωσε μείωση των επιληπτικών κρίσεων κατά περισσότερο από 50% και το 10% των ασθενών παρουσίασε πλήρη απουσία επιληπτικών κρίσεων.

Μελέτη που διεξήχθη από τους Freeman et al. [18] σε 150 ασθενείς ηλικίας 1-16 ετών με ανθεκτική στα φάρμακα επιληψία επιβεβαίωσαν νευροπροστατευτικές επιδράσεις της ΚΔ. Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι μετά από ένα χρόνο που ακολούθησαν τη δίαιτα, το 27% των ασθενών παρουσίασε μείωση των κρίσεων μεγαλύτερη από 90%. Μετά από 10 χρόνια, οι Neal et al. [19] διεξήγαγε μια τυχαιοποιημένη ελεγχόμενη δοκιμή που επιβεβαίωσε τον σημαντικό ρόλο της ΚΔ στον έλεγχο των επιληπτικών κρίσεων.

Μετά από 3 μήνες δίαιτας, παρατηρήθηκε μείωση των κρίσεων άνω του 50% στο 38% των ασθενών ηλικίας 2-16 ετών. Επιπλέον, πρόσφατη έρευνα υποδηλώνει ότι η ΚΔ μπορεί να έχει ευνοϊκή επίδραση στην πορεία άλλων νευρολογικών παθήσεων, συμπεριλαμβανομένης της νόσου Αλτσχάιμερ (AD ) και της νόσου του Πάρκινσον (PD) [20-22].

1.2. Τύποι και Χαρακτηριστικά Κετογονικών Διατροφών

Σήμερα, υπάρχουν πολλά είδη κετογονικών δίαιτων, που ποικίλλουν ως προς τις αναλογίες των μακροθρεπτικών συστατικών, γεγονός που επιτρέπει την προσαρμογή της δίαιτας στις συγκεκριμένες ανάγκες του ασθενούς. Το Σχήμα 1 δείχνει τη σύγκριση επιλεγμένων τροποποιήσεων της κετογονικής δίαιτας και των αναλογιών μακροθρεπτικών συστατικών τους.

1.2.1. Κλασική κετογονική δίαιτα (CKD)

Η κλασική κετογονική δίαιτα χαρακτηρίζεται από υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, μέτρια πρόσληψη πρωτεϊνών και χαμηλή πρόσληψη υδατανθράκων, με αναλογία μακροθρεπτικών συστατικών 4:1 [23]. Η κετογονική δίαιτα περιορίζει την πρόσληψη υδατανθράκων στο 10% της συνολικής ημερήσιας θερμιδικής πρόσληψης. Από αυτό προκύπτει ότι ένα άτομο με ημερήσια ενεργειακή απαίτηση 2000 kcal μπορεί να καταναλώσει έως και 50 g υδατανθράκων.

Ωστόσο, στην αρχική φάση της δίαιτας, οι υδατάνθρακες πρέπει να περιορίζονται σε περίπου 20 g την ημέρα. Μια τέτοια χαμηλή παροχή υδατανθράκων διασφαλίζει ότι το σώμα προσαρμόζεται και ανακατευθύνει το μεταβολισμό για να χρησιμοποιεί τα λιπαρά οξέα ως την κύρια πηγή ενέργειας.

1.2.2. Τροποποιήσεις της Κλασσικής Κετογονικής Διατροφής

Κετογονική δίαιτα υψηλής πρωτεΐνης (MAD)

Η κετογονική δίαιτα με υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες είναι επίσης γνωστή ως Τροποποιημένη δίαιτα Atkins (MAD) [24]. Η φάση επαγωγής διαρκεί απεριόριστα και κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, η πρόσληψη υδατανθράκων δεν υπερβαίνει τα 20 g την ημέρα. Το MAD υποθέτει ότι η αναλογία λιπών προς υδατάνθρακες και πρωτεΐνη μαζί είναι 1–2:1 [24,25]. Αυτή η δίαιτα δεν περιλαμβάνει περιορισμό της ποσότητας των πρωτεϊνικών θερμίδων που καταναλώνονται, καθιστώντας ευκολότερη τη διατήρηση και επίσης ευκολότερη τη διαχείρισή της [25].

Δίαιτα τριγλυκεριδίων μέσης αλυσίδας (MCTD)

Το MTCD είναι ένας τύπος KD όπου τα τριγλυκερίδια μέσης αλυσίδας (MTC) είναι κυρίαρχα [26]. Το MTCD παρέχει ταχύτερη απορρόφηση τριγλυκεριδίων στην κυκλοφορία του αίματος. Η αντικατάσταση λιπαρών οξέων μακράς αλυσίδας με λιπαρά οξέα μικρής αλυσίδας, τα οποία μεταβολίζονται ταχύτερα, έχει ως αποτέλεσμα τη λήψη περισσότερων κετονοσωμάτων ανά χιλιοθερμίδες.

Η υψηλότερη αποτελεσματικότητα αυτής της διαδικασίας έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερη απαίτηση για λίπη, καθιστώντας έτσι δυνατή την κατανάλωση μεγαλύτερων ποσοτήτων υδατανθράκων και πρωτεϊνών [27]. Αυτή είναι μια θεμελιώδης διαφορά που καθορίζει τη μακροχρόνια διατήρηση της δίαιτας, καθώς είναι λιγότερο αυστηρή από την κλασική KD [28,29]. Επιπλέον, αυτός ο τύπος δίαιτας βελτιώνει τη λειτουργία των μιτοχονδρίων [30].

Δίαιτα τριγλυκεριδίων μέσης αλυσίδας (MCTD)

Το MTCD είναι ένας τύπος KD όπου τα τριγλυκερίδια μέσης αλυσίδας (MTC) είναι κυρίαρχα [26]. Το MTCD παρέχει ταχύτερη απορρόφηση τριγλυκεριδίων στην κυκλοφορία του αίματος. Η αντικατάσταση λιπαρών οξέων μακράς αλυσίδας με λιπαρά οξέα μικρής αλυσίδας, τα οποία μεταβολίζονται ταχύτερα, έχει ως αποτέλεσμα τη λήψη περισσότερων κετονοσωμάτων ανά χιλιοθερμίδες.

Η υψηλότερη αποτελεσματικότητα αυτής της διαδικασίας έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερη απαίτηση για λίπη, καθιστώντας έτσι δυνατή την κατανάλωση μεγαλύτερων ποσοτήτων υδατανθράκων και πρωτεϊνών [27]. Αυτή είναι μια θεμελιώδης διαφορά που καθορίζει τη μακροχρόνια διατήρηση της δίαιτας, καθώς είναι λιγότερο αυστηρή από την κλασική KD [28,29]. Επιπλέον, αυτός ο τύπος δίαιτας βελτιώνει τη λειτουργία των μιτοχονδρίων [30].

Κετογονική δίαιτα πολύ χαμηλών θερμίδων (VLCKD)

Η πρόσληψη υδατανθράκων σε αυτή τη δίαιτα κυμαίνεται μεταξύ 20-50 g την ημέρα ή ίσως λιγότερο από 10% σε 2000 kcal την ημέρα [31]. Λόγω των ατομικών διαφορών, δεν μπορεί κάθε ασθενής να επιτύχει κέτωση με αυτές τις αναλογίες μακροθρεπτικών συστατικών. Αυτή η τροποποίηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως επαγωγικές τοκετογονικές δίαιτες με υψηλότερη περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη.

Θεραπεία χαμηλού γλυκαιμικού δείκτη (LGIT)

Η θεραπεία με χαμηλό γλυκαιμικό δείκτη (LGIT) είναι μια εναλλακτική λύση στην κετογονική δίαιτα. Είναι μια δίαιτα με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, στην οποία είναι θεμελιώδης η αντικατάσταση τροφών με υψηλό γλυκαιμικό δείκτη (GI) με τροφές χαμηλού GI.

Ο ΓΔ υποδεικνύει πόσο το φαγητό αυξάνει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα σε σύγκριση με την ίδια ποσότητα υδατανθράκων αναφοράς [32]. Αν και αυτή η δίαιτα δεν οδηγεί σε συνεχή κέτωση, έχει θετική επίδραση στον μεταβολισμό των υδατανθράκων. Είναι ευκολότερο για τους ασθενείς να διατηρηθούν και επομένως είναι δημοφιλές στους νεότερους ασθενείς κατά τη διάρκεια της νοσηλείας [1].

Κυκλική κετογονική δίαιτα (CKD)

Αυτό αποτελείται από κυκλικές περιόδους μιας κλασικής κετογονικής δίαιτας και μιας δίαιτας υψηλής περιεκτικότητας σε υδατάνθρακες (με 45–65% υδατάνθρακες). Το τελευταίο στοχεύει στην αναπλήρωση των αποθεμάτων γλυκογόνου στους μύες [33].

Στοχευμένη κετογονική δίαιτα (TKD)

Αυτός ο τύπος κετογονικής δίαιτας επιτρέπει σε ένα άτομο να καταναλώνει περισσότερους υδατάνθρακες γύρω από έντονη σωματική δραστηριότητα για να διατηρήσει την απόδοση ενώ δεν επηρεάζει την κατάσταση της κέτωσης [33].

2. Μεταβολικές αλλαγές στον εγκέφαλο που σχετίζονται με την κετογονική δίαιτα

Αν και ο εγκέφαλος αποτελεί μόνο περίπου το 2% του σωματικού βάρους, είναι το πιο ενεργοβόρα όργανο στο σώμα. Είναι γνωστό ότι όχι μόνο η γλυκόζη μπορεί να είναι πηγή ενέργειας για τον εγκέφαλο, αλλά και οι κετόνες που μπορούν να καλύψουν έως και το 60% των συνολικών ενεργειακών αναγκών του εγκεφάλου [34].

Ένας αυξανόμενος αριθμός ερευνών δείχνει ότι η κετογονική δίαιτα μέσω βιοχημικών αλλαγών μπορεί να έχει θετική επίδραση στις λειτουργίες του εγκεφάλου και μπορεί να προσφέρει θεραπευτικά οφέλη σε ένα ευρύ φάσμα νευρολογικών καταστάσεων. Μια πλούσια σε λιπαρά διατροφή στοχεύει να προκαλέσει μια κατάσταση κέτωσης στο σώμα, που χαρακτηρίζεται από αυξημένη λιπόλυση καθώς και κετογένεση [35].

Όπως φαίνεται στο σχήμα 2, τα λιπαρά οξέα οξειδώνονται εντατικά στο ήπαρ, με αποτέλεσμα το σχηματισμό σημαντικών ποσοτήτων κετονικών σωμάτων (KBs), όπως ακετοξικό (ACA), D(-)3-υδροξυβουτυρικό (D-HB, - HB) και ακετόνη. Τα δύο πρώτα μπορούν να εισέλθουν στον κύκλο του κιτρικού οξέος (κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος, κύκλος TCA) και να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη ATP από τους νευρώνες.

Οι Leino et al. [36] έδειξε ότι το επίπεδο του μονοκαρβοξυλικού μεταφορέα (MCT), ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά των KBs μέσω του αιματοεγκεφαλικού φραγμού (BBB), είναι αυξημένο σε ζώα που τρέφονται με δίαιτα KD σε σύγκριση με μάρτυρες που τρέφονται με διατροφή κυρίως υδατανθράκων. Η αυξημένη μεταφορά κετονικών σωμάτων επιβεβαιώθηκε επίσης από τους Bentourkia et al. [37] με χρήση τομογραφίας ποζιτρονεκπομπής (PET) και ACA με σήμανση 11C.

Αυτή η μελέτη έδειξε επταπλάσια έως οκταπλάσια αύξηση στην πρόσληψη 11C-ACA από τον εγκέφαλο σε κατάσταση κέτωσης που προκαλείται από ασιτία από KD, σε σύγκριση με μάρτυρες που τρέφονταν με δίαιτα πλούσια σε υδατάνθρακες. Στη συνέχεια, τα παραγόμενα KBs μετατρέπονται σε ακετυλο-CoA σε εξωηπατικούς ιστούς και συμμετέχουν στον κύκλο του κιτρικού οξέος ως πηγή ενέργειας [38].

Όπως φαίνεται σε πειράματα σε ζώα, η λήψη ενέργειας από κετονοσώματα έχει πολλά οφέλη που σχετίζονται με τις λειτουργίες του νευρικού συστήματος. Μεταξύ άλλων, ο μετασχηματισμός τους αυξάνει τη συνολική ενεργειακή δεξαμενή, η οποία χρησιμοποιείται από τους νευρώνες για την παραγωγή νευροδιαβιβαστών [39]. Είναι ενδιαφέρον ότι το -HB αναστέλλει τη λιπόλυση, ελέγχοντας έτσι την αιμόσταση και την κετογένεση [5], μέσω της ενεργοποίησης του υποδοχέα υδροξυκαρβοξυλικού οξέος 2 (HCAG2, PUMA , GPR109A).

Η μίξη αυτού του υποδοχέα δείχνει υψηλότερη ένταση λιπόλυσης και κετογένεσης, υποδεικνύοντας ότι αυτός ο υποδοχέας είναι απαραίτητος για την αναστολή της λιπόλυσης από -HB [40]. Η τελευταία έρευνα δείχνει ότι η KD μπορεί να αλλάξει την αναλογία NAD+/NADH, αυξάνοντας τη διαθεσιμότητα NAD+ στον εγκέφαλο, ο οποίος έχει σημαντικό αντίκτυπο στις κυτταρικές οδούς που εμπλέκονται στη φλεγμονώδη απόκριση, την αποκατάσταση βλάβης του DNA και τη ρύθμιση του κιρκάδιου ρυθμού [14,41].

Αυτό καθιστά την κετογονική δίαιτα ικανή να ανακουφίσει τα συμπτώματα ασθενειών των οποίων η παθογένεση σχετίζεται με τις προαναφερθείσες διαδικασίες.

2.1. Ο αντίκτυπος της κετογονικής δίαιτας στον μεταβολισμό της γλυκόζης]

Όταν η παροχή υδατανθράκων από τη διατροφή είναι ανεπαρκής, ο εγκέφαλος αποκτά ενέργεια μέσω της κετογένεσης. Πολλαπλές μελέτες δείχνουν ότι η μετατόπιση του μεταβολισμού του εγκεφάλου από την οξείδωση της γλυκόζης στη χρήση του σώματος κετόνης απαιτεί προσαρμογή [42-44].

Μόλις ο θεοργανισμός προσαρμοστεί στη χρήση των KBs ως κύρια πηγή ενέργειας, μπορεί να καλύψει έως και 60-70% της ενέργειας που απαιτείται για τη σωστή λειτουργία του εγκεφάλου [34,45]. Μια μελέτη και μετα-ανάλυση που διεξήχθη από τους Zhang et al. [46] απέδειξε ότι ο ρυθμός προσαρμογής του εγκεφάλου εξαρτάται από τη διάρκεια καθώς και από τη σοβαρότητα της κέτωσης. Οι Zilberter et al. [2] η ανάλυση κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα KBs δρουν εξοικονομώντας τη γλυκόζη παρά αναστέλλοντας τη γλυκόλυση.

Λόγω αυτού του μηχανισμού, η γλυκόζη εκτελεί άλλες λειτουργίες στις οποίες δεν μπορεί να αντικατασταθεί, π.χ. βιοσύνθεση άλλων ενώσεων, όπως η αλανίνη [47] και το γλουταμικό [48], η γλυκογένεση και η αντιοξειδωτική προστασία [2]. Η γλυκόζη μεταφέρεται στον εγκέφαλο με τρεις ισομορφές μεταφορέων γλυκόζης (GLUT): (1) 55 kDa GLUT 1, που εκφράζεται από ενδοθηλιακά κύτταρα, (2) 45 kDa GLUT 1, που εκφράζεται από αστροκύτταρα, (3) GLUT 3, που παράγεται από νευρώνες [49].

Οι Leino et al. [36] αποκάλυψε ότι τα επίπεδα GLUT1 είναι αυξημένα στα ενδοθηλιακά κύτταρα και η νευροπίλη των αρουραίων που τίθεται σε κέτωση, σε σύγκριση με μια ομάδα που τρέφεται με δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε υδατάνθρακες. Η ενισχυμένη μεταφορά γλυκόζης στον εγκέφαλο μπορεί επίσης να σχετίζεται με τη δράση του αυξητικού παράγοντα που μοιάζει με ινσουλίνη (IGF1).

Οι αρουραίοι που τρέφονταν με κετογονική δίαιτα με περιορισμό ενέργειας έδειξαν αυξημένη έκφραση (1) υποδοχέων αυξητικού παράγοντα IGF1 παρόμοιου με ινσουλίνη σε κάθε μέρος του εγκεφάλου, (2) πρωτεΐνης δέσμευσης IGF1, η οποία αναστέλλει την πρωτεόλυση IGF1, στα κύτταρα Purkinje και (3) GLUT 1, GLUT 3 mRNA [50].

Πειραματική έρευνα για τις επιδράσεις του IGF1 στον εγκέφαλο του ποντικιού έδειξε ότι δρα συνεργικά με την ινσουλίνη, τη μετατόπιση του μεταφορέα γλυκόζης GLUT1 στη μεμβράνη των αστροκυττάρων, συμβάλλοντας στην ενισχυμένη μεταφορά της γλυκόζης στον εγκέφαλο [51].

Ταυτόχρονα, ο μεταβολισμός των αστροκυττάρων ενισχύεται από την KD [52]. Τα αστροκύτταρα ενεργοποιούν τη γλυκόλυση και τη γλυκογονόλυση, που παρέχουν ενέργεια για τη διατήρηση βασικών λειτουργιών αυτών των κυττάρων, όπως η απομάκρυνση της περίσσειας γλουταμινικού και ιόντων Κ+ από τη συναπτική σχισμή [53].

2.2. Ο αντίκτυπος της κετογονικής δίαιτας στον μεταβολισμό των αμινοξέων και τη σύνθεση νευροδιαβιβαστών· κύκλος γλουταμίνης-γλουταμίνης

Το γλουταμινικό είναι ένα διεγερτικό αμινοξύ και επομένως η συγκέντρωσή του στο συναπτικό κενό πρέπει να διατηρείται σε χαμηλό επίπεδο. Μεταφέρεται μέσω φυσαλιωδών μεταφορέων γλουταμικού (VGLUTs). Η δράση τους εξαρτάται από ιόντα Cl−, τα οποία δρουν ως αλλοστερικοί ρυθμιστές.

Η απουσία αυτών των ιόντων αναστέλλει τη γλουταμινεργική μεταφορά [54]. Juge et al. [55] απέδειξε ότι τα σώματα κετόνης προκαλούν αναστρέψιμη αναστολή της μεταφοράς γλουταμικού στους νευρώνες του ιππόκαμπου δεσμεύοντας τη θέση ιόντων Cl−. Το ACA επέδειξε ισχυρότερη επίδραση από άλλα ενδιάμεσα του κυτταρικού μεταβολισμού, όπως το -HB και το πυροσταφυλικό.

Η μακροχρόνια κατανάλωση μιας δίαιτας με βάση το λίπος με ταυτόχρονη μείωση των υδατανθράκων αυξάνει τη ροή μέσω του κύκλου TCA μέσω ενισχυμένης παραγωγής ακετυλο-CoA και ενισχυμένης δραστηριότητας της αντίδρασης ακετυλο-CoA με οξαλοξικό [52].

Η οδός λήψης γλουταμικού εντείνεται επίσης λόγω της μειωμένης διαθεσιμότητας του οξαλοξικού σε σύγκριση με τη φυσιολογική κατάσταση, ως αποτέλεσμα της αυξημένης χρήσης αυτής της ένωσης στην αντίδραση με το ακετυλο-CoA στον κύκλο του κιτρικού οξέος [52].

Αυτό προκαλεί μειωμένη μετατροπή του γλουταμικού σε ασπαρτικό στην αντίδραση γλουταμινικό + οξαλοξικό=ασπαρτικό + -κετογλουταρικό [56] (βλ. Εικόνα 3). Μελέτες σε κετονικούς ποντικούς έχουν δείξει ότι οι συγκεντρώσεις λευκίνης ήταν υψηλότερες τόσο στο αίμα όσο και στον πρόσθιο εγκέφαλο αυτών των ζώων, ενώ οι συγκεντρώσεις γλουταμικού και γλουταμίνης δεν ήταν διαφορετικές σε σύγκριση με τους ελέγχους που τρέφονταν με δίαιτα κυρίως με υδατάνθρακες [56].

Αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την αυξημένη μεταφορά γλουταμινικού από τα αστροκύτταρα στους νευρώνες, η οποία απαιτεί την παροχή ενός μορίου αμμωνίας [57], που παράγεται κυρίως από λευκίνη [58]. Αυτές οι μελέτες υποδεικνύουν μια διεύρυνση της διαθέσιμης δεξαμενής γλουταμικού που μπορεί να ευνοήσει τη σύνθεση του ανασταλτικού νευροδιαβιβαστή γάμμα-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA), όπως επιβεβαιώθηκε από μελέτες σε συναπτοσώματα χρησιμοποιώντας υψηλές συγκεντρώσεις ACA [59].

Επιπλέον, μελέτες που χρησιμοποιούν γλυκόζη και οξικό άλας με σήμανση 13C αποκάλυψαν ότι ο άνθρακας που βρέθηκε στο GABA στην κατάσταση κέτωσης προερχόταν από οξικό [52]. Παρατηρήθηκε επίσης αυξημένη αναλογία GABA/γλουταμίνης.

For more information:1950477648nn@gmail.com