دماغك هو عضو مكلف للغاية للحفاظ عليه من حيث احتياجاته من الطاقة. هذه البنية الرائعة، التي تزن حوالي 3 أرطال في المتوسط لدى البالغين، تتكون من حوالي 60 بالمئة من الدهون، بينما يتكون باقي أنسجتها من مزيج من الماء والكربوهيدرات والبروتين والأملاح. دماغك، الذي بدونه يمكن القول أنك لن تكون أنت، مكلف لأنه يستهلك نسبة هائلة تصل إلى 20 بالمئة من الطاقة اليومية اللازمة لتشغيل جسمك بالكامل. هذا على الرغم من حجمه الصغير نسبيًا مقارنة بجسمك بأكمله.

إذًا ما الذي يحدث هنا؟ لماذا يُعتبر دماغك مستهلكًا كبيرًا للطاقة وما علاقة ذلك بالكيتونات ومرض الزهايمر؟ دعونا نلقي نظرة أقرب على كيفية استخدام دماغك للطاقة.

أولاً، دعونا نفحص الجلوكوز، الذي يُعتبر المصدر الرئيسي للطاقة لكل من الجسم والدماغ. الجلوكوز، من الكلمة اليونانية جليكيس التي تعني "حلو"، هو ما يُعرف بالسكر البسيط، ويتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين. يُستخدم هذا السكر في جميع أنحاء الجسم لتوفير الوقود لاحتياجات الطاقة المتعددة للجسم. يمكن لجسمك الحصول على الجلوكوز عن طريق تكسير السكريات مثل الفركتوز واللاكتوز الموجودة في الأطعمة، ويمكنه أيضًا تكسير الأطعمة النشوية لإنتاج الجلوكوز.

يمكن لجسمك أيضًا إنتاج الجلوكوز من الجليكوجين المخزن في الكبد والعضلات، وتحويله إلى شكل قابل للاستخدام. يُعرف هذا بعملية تحلل الجليكوجين (يُقال "GLY-co-gen-OLL-eh-sis") من كلمة "lysis" التي تعني "القطع".

طريقة أخرى ينتج بها جسمك الجلوكوز هي عملية تسمى تكوين الجلوكوز الجديد (قل "GLUE-co-neo-GEN-eh-sis") والتي يمكنك على الأرجح تخمين أنها تعني إنشاء جلوكوز جديد. تحدث هذه العملية بشكل رئيسي في الكبد والكلى حيث يستخدم جسمك مواد أولية غير كربوهيدراتية مثل اللاكتات لإنتاج الجلوكوز. يكون هذا الشكل من إنتاج الجلوكوز نشطًا بشكل خاص عندما تتعافى من التمارين المكثفة.

يستخدم جسمك الجلوكوز لإنتاج ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) وهو جزيء يمكنه حمل الطاقة. يمكنك التفكير في ATP كعملة خلاياك، حيث يخزن الطاقة، وعندما يتحلل، يطلق الطاقة التي تشغل جميع العمليات الحيوية الضرورية للحياة. الآن نعود إلى الدماغ.

لأن دماغك يستهلك معظم طاقة جسمك، يجب أن يكون لديه مصدر موثوق وثابت للطاقة، وإلا فإن موت الخلايا والأضرار الدائمة المحتملة ستكون النتيجة. هذه الطاقة من الجلوكوز ضرورية لمعالجة المعلومات بواسطة دماغك، بما في ذلك تكوين الذكريات طويلة الأمد. واحدة من الأمور الجيدة حول الجلوكوز هي أنه مصدر جيد للطاقة، حيث ينتج كل جزيء جلوكوز كمية ملحوظة من ATP. ومع ذلك، فإن عملية إنتاج الجلوكوز ليست فعالة جدًا، لكنها تمثل مصدرًا مهمًا جدًا للطاقة لجسمك، لأنها عادة ما تكون متاحة بسهولة.

ولكن ماذا يفعل الدماغ عندما تكون مستويات الجلوكوز منخفضة، كما يحدث في فترات طويلة من التمارين المكثفة، أو البقاء لفترة طويلة دون تناول الطعام، أو حتى في حالات مرضية مثل السكري؟ بالنسبة لعضو حيوي للحياة، من المنطقي أن يكون للدماغ مصدر بديل للطاقة، وهذا المصدر هو الدهون. ليست الدهون بالمعنى العادي، بل الدهون التي تم تكسيرها في الكبد إلى شيء يسمى أجسام الكيتون.

الكيتونات هي الفائز الواضح عندما يتعلق الأمر بمصدر الطاقة للدماغ لأنها تُصنع بواسطة مسار أكثر كفاءة بكثير من الجلوكوز، مما يعني إنتاج المزيد من ATP لكل جزيء. الكيتونات هي أيضًا وقود "أنظف"، حيث إنها تنتج كمية أقل بكثير من المنتجات الثانوية الأيضية "القذرة" مقارنة بعملية التمثيل الغذائي للجلوكوز.

تشير الأبحاث الأحدث أيضًا إلى فكرة أن الكيتونات تلعب أدوارًا أخرى بجانب كونها مجرد وقود، مثل العمل كـ منظمو نشاط الخلايا العصبية، مما يؤثر على تعبير الجينات والعمل كـ الإشارة جزيئات في خلايا دماغك.

لا يتعين عليك أن تجري ماراثونًا أو تقضي أيامًا دون تناول الطعام لإنتاج الكيتونات، حيث يستخدم العديد من الأشخاص ما يسمى بـ "حمية الكيتو" وهي برنامج منخفض الكربوهيدرات وعالي الدهون، لمساعدتهم على التحول إلى الكيتوزية. يُبلغ العديد من الأشخاص أنه عندما يكونون في حالة الكيتوزية، فإن قدرتهم على التركيز والانتباه تزداد بشكل ملحوظ. الأشخاص الذين يمارسون الصيام المتقطع بانتظام يصلون إلى ما يعرف بـ المرونة الأيضية، ويمكنهم بسهولة التحول من حرق الكربوهيدرات عند تناول الطعام إلى حرق الدهون (وإنتاج الكيتونات) أثناء الصيام. كما يُبلغ الصائمون المتقطعون عن نفس مشاعر زيادة التركيز والانتباه والرفاهية مثل الأشخاص الذين يتبعون حمية الكيتو.

 إذاً ما علاقة كل هذا بمرض الزهايمر؟

في عام 2016، نُشرت مقالة بحثية مثيرة للاهتمام في مجلة Frontiers In Molecular Neuroscience بعنوان “هل يمكن للكيتونات أن تساعد في إنقاذ إمداد الوقود الدماغي في وقت لاحق من الحياة؟ الآثار المترتبة على الصحة الإدراكية أثناء الشيخوخة وعلاج مرض الزهايمر.” يقترح المؤلفون أنه في الأشخاص الذين يصابون بمرض الزهايمر، هناك عجز في طاقة الدماغ المتعلقة بالجلوكوز الذي يظهر قبل فترة طويلة من بدء ظهور أعراض المرض عليهم.

يستندون في تفكيرهم إلى أربعة نتائج:

واحد - في الأشخاص الذين تزيد أعمارهم عن 64 عامًا والذين يكونون طبيعيين معرفيًا عند الاختبار، يكون امتصاص الجلوكوز في القشرة الأمامية من دماغهم أقل من أولئك الذين هم أصغر سنًا.

اثنان - في الأشخاص الذين تقل أعمارهم عن 40 عامًا ولكن لديهم عوامل خطر وراثية أو نمط حياة لمرض الزهايمر، والذين يكونون أيضًا طبيعيين معرفيًا، يكون امتصاص الجلوكوز في القشرة الأمامية منخفضًا أيضًا مقارنة بالأشخاص الأصحاء في نفس الفئة العمرية دون عوامل الخطر الوراثية أو نمط الحياة.

ثلاثة - الأشخاص الذين تم تشخيصهم بمرض ألزهايمر (AD) أو بضعف الإدراك البسيط (MCI) لديهم نفس ضعف امتصاص الجلوكوز كما في المجموعات المذكورة في واحد واثنين أعلاه، ولكن امتصاص أدمغتهم للكيتونات هو نفسه كما في الضوابط المتوافقة مع العمر والذين يتمتعون بصحة معرفية.

إليك ما توصل إليه المؤلف حتى الآن: تشير النتائج البحثية الثلاثة الأولى بوضوح إلى وجود نقص في جلوكوز الدماغ يسبق تدهور القدرة الإدراكية ويزداد سوءًا مع تقدم الضعف الإدراكي البسيط نحو مرض الزهايمر. ولكن ألقِ نظرة على النتيجة البحثية الرابعة:

أربعة - عندما يتم التدخل لزيادة توفر الكيتونات في أدمغة الأشخاص الذين يعانون من كل من MCI وAD، تتحسن قدرتهم الإدراكية.  

من هذا، يستنتج المؤلفون أنه من أجل تطوير نهج علاجي ناجح للتدهور المعرفي الطفيف وكذلك مرض الزهايمر، يجب التغلب على هذا الاستنزاف لإمداد الطاقة في الدماغ. نظرًا لأن امتصاص الدماغ للكيتونات لا يزال يبدو طبيعيًا لدى الأشخاص الذين يعانون من التدهور المعرفي الطفيف ومرض الزهايمر، فإن التدخل الذي يوفر الكيتونات للدماغ يبدو واعدًا على الأقل لتأخير تطور أو تقدم مرض الزهايمر. بعض هذه التدخلات تشمل المكملات بـزيت MCT (الدهون الثلاثية متوسطة السلسلة) التي أظهرت فوائد للأشخاص المصابين بمرض الزهايمر، وطرق أخرى مثل الصيام، والنظام الغذائي الكيتوني عالي الدهون أو النظام الغذائي العادي الذي يضاف إليه استرات الكيتون أو زيت MCT.

بالطبع هناك الكثير من الأبحاث التي يجب القيام بها، ولكن زيادة إمداد الكيتونات المتاحة للدماغ يبدو أنه طريقة آمنة ومدعومة بالأبحاث ومتحملة بشكل جيد لتجاوز نقص الطاقة لدى الأشخاص الذين تكون أدمغتهم عرضة لمرض الزهايمر. 

المراجع:

1. كنان س. سي، كورشين-لوييه أ، سانت-بيير ف، فاندنبيرغ سي، بييروتي ت، فورتيه م، وآخرون. (2016). هل يمكن للكيتونات أن تعوض عن تدهور امتصاص الجلوكوز في الدماغ أثناء الشيخوخة؟ تداعيات على خطر وعلاج مرض الزهايمر. حوليات الأكاديمية الوطنية للعلوم في نيويورك 1367 12–20. 10.1111/nyas.12999.

2. داجوستينو د. ب., بيلا ر., هيلد هـ. إي., لاندون س. س., بوتشوويتش م., برونينجربر هـ., وآخرون. (2013). الكيتوزية العلاجية باستخدام إستر الكيتون تؤخر نوبات التسمم بالأكسجين في الجهاز العصبي المركزي لدى الفئران. المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء: التنظيم والتكامل والمقارنة الفسيولوجية 304 R829–R836. 10.1152/ajpregu.00506.2012.

3. فريمانتل إي، فاندال إم، تريمبلاي ميرسييه ج، بلورد إم، بويرير ج، كونان إس سي (2009). الاستجابة الأيضية لوجبة إفطار كيتونية لدى كبار السن الأصحاء. مجلة التغذية والصحة والشيخوخة 13 293–298. 10.1007/s12603-009-0026-9.

٤. فولوب ت., دوبوي ج., باهل س., لو باج أ., بورغاد ك., فروست إ., وآخرون. (٢٠١٥). من الالتهاب المرتبط بالشيخوخة إلى الشلل المناعي: منحدر زلق خلال الشيخوخة للتكيف المناعي. بيوجيرونتولوجي ١٧ ١٤٧–١٥٧. 10.1007/s10522-015-9615-7.

5. بيرنز سي. إم., تشين ك., كاسنياك أ. دبليو., لي دبليو., ألكسندر جي. إي., باندي د., وآخرون. (2013). ترتبط مستويات الجلوكوز المرتفعة في الدم بنقص التمثيل الغذائي في مناطق الزهايمر في الدماغ. علم الأعصاب 80 1557–1564. 10.1212/WNL.0b013e31828f17de.

6. كاهيل ج. ف., الابن (2006). استقلاب الوقود في الجوع. مراجعة سنوية للتغذية. 26 1–22. 10.1146/annurev.nutr.26.061505.111258.

7. هاليسترب أ. ب., برايس ن. ت. (1999). عائلة ناقل المونوكربوكسيلات المرتبط بالبروتون (MCT): التركيب، الوظيفة والتنظيم. مجلة الكيمياء الحيوية. 343(الجزء 2)، 281–299. 10.1042/0264-6021:3430281.

8. هينيبيل م., كورشين-لوير أ., سانت بيير ف., فاندنبيرغ سي., كاستيلانو س. أ., فورتييه م., وآخرون. (2016). تقييم أولي لتأثير مختلف لمكمل غذائي غني بحمض ألفا-لينولينيك على تكوين الكيتونات وأحماض أوميغا-3 الدهنية في البلازما لدى الشباب مقارنة بالبالغين الأكبر سنًا. التغذية 16 30040–30045. 10.1016/j.nut.2016.03.025.

9. هرتز ل.، تشين ي.، واجيبيترسن هـ. س. (2015). تأثيرات الأجسام الكيتونية في مرض الزهايمر فيما يتعلق بنقص التمثيل الغذائي العصبي، سمية بيتا-أميلويد، ووظيفة الخلايا النجمية. مجلة الكيمياء العصبية. 134 7–20. 10.1111/jnc.13107.

10. كاستيلانو سي. أ., بايارجون ج. ب., نوجنت س., تريمبلاي س., فورتير م., إيمبو ه., وآخرون. (2015a). انخفاض استقلاب الجلوكوز الإقليمي في الدماغ لدى النساء الشابات المصابات بمتلازمة تكيس المبايض: ارتباط محتمل بمقاومة الأنسولين الخفيفة. PLoS ONE 10:e0144116 10.1371/journal.pone.0144116.

11. كاستيلانو سي. أ., نوجنت س., باكيه ن., تريمبلاي س., بوكتي سي., لاكومب ج., وآخرون. (2015ب). انخفاض امتصاص 18F-فلوروديوكسيجلوكوز في الدماغ ولكن استقلاب طبيعي لـ 11C-أسيتوأسيتات في خرف مرض الزهايمر الخفيف. مجلة مرض الزهايمر. 43 1343–1353. 10.3233/JAD-141074.

12. كلارك ك.، تشابانينكو ك.، باولوسكي ر.، كارتر إ.، تود كينغ م.، موسى-فيلوسو ك.، وآخرون. (2012). الحركية والسلامة والتحمل لـ (R)-3-هيدروكسيبوتيل (R)-3-هيدروكسيبوتيرات في الأشخاص البالغين الأصحاء. تنظيم السموم والصيدلة. 63 401–408. 10.1016/j.yrtph.2012.04.008.

13. Courchesne-Loyer A., St-Pierre V., Hennebelle M., Castellano C. A., Fortier M., Tessier D., وآخرون. (2015). الاستجابة الكيتونية للعلاج المشترك مع البيزافيبريت وثلاثي الجليسريدات متوسطة السلسلة في البشر الأصحاء. التغذية 31 1255–1259. 10.1016/j.nut.2015.05.015.

14. كورشين-لوييه أ., فورتير م., تريمبلاي-ميرسييه ج., شوانار-واتكينز ر., روي م., نوجنت س., وآخرون. (2013). تحفيز الكيتونية الخفيفة والمستدامة بواسطة ثلاثي الجليسريدات متوسطة السلسلة في البشر الأصحاء: التقدير المحتمل للمساهمة في استقلاب طاقة الدماغ. التغذية 29 635–640. 10.1016/j.nut.2012.09.009.

15. كناين س.، نوجنت س.، روي م.، كورشين-لويير أ.، كروتو إي.، تريمبلاي س.، وآخرون (2011). استقلاب وقود الدماغ، الشيخوخة ومرض الزهايمر. التغذية 27 3–20. 10.1016/j.nut.2010.07.021.