Příběh ketonů a jak by mohly zabránit Alzheimerově chorobě
Váš mozek je velmi „drahý“ orgán na údržbu, pokud jde o jeho energetické potřeby. Tato pozoruhodná struktura, vážící přibližně 1,4 kilogramu u průměrného dospělého člověka, je zhruba ze 60 procent tvořena tukem, zatímco zbytek jejích tkání se skládá z kombinace vody, sacharidů, bílkovin a solí. Váš mozek, bez kterého byste pravděpodobně nebyli tím, kým jste, je drahý, protože spotřebovává ohromujících 20 procent denní energie potřebné k udržení chodu celého vašeho těla. To navzdory jeho relativně malé velikosti ve srovnání s celým vaším tělem.
Co se zde tedy děje? Proč je váš mozek takový energetický žrout a co to má společného s ketony a Alzheimerovou chorobou? Podívejme se blíže na to, jak váš mozek využívá energii.
Nejprve se podívejme na glukózu, která je hlavním zdrojem paliva pro tělo i mozek. Glukóza, z řeckého slova glykys znamenajícího "sladký", je známá jako jednoduchý cukr a je složena z uhlíku, vodíku a kyslíku. Tento cukr je používán v celém těle k poskytování paliva pro různé energetické potřeby těla. Vaše tělo může získat glukózu rozkladem cukrů, jako jsou fruktóza a laktóza obsažené v potravinách, a také může rozkládat škrobové potraviny, aby produkovalo glukózu.
Vaše tělo může také produkovat glukózu z glykogenu, který je uložen ve vašich játrech a svalech, do použitelné formy. Toto je známé jako glykogenolýza (vyslovujte „GLY-ko-gen-OLL-eh-sis“) z „lýzy“, což znamená „řezat“.
Dalším způsobem, jak vaše tělo produkuje glukózu, je proces nazývaný glukoneogeneze (vyslovuje se „GLUE-co-neo-GEN-eh-sis“), což pravděpodobně znamená tvorbu nové glukózy. Tento proces probíhá hlavně ve vašich játrech a ledvinách, kde vaše tělo využívá nekarbohydrátové prekurzory, jako je laktát, k produkci glukózy. Tato forma produkce glukózy je obzvláště aktivní, když se zotavujete z intenzivního cvičení.
Vaše tělo využívá glukózu k produkci ATP (adenosintrifosfát), což je molekula, která může přenášet energii. Můžete si představit ATP jako měnu vašich buněk, protože ukládá energii a při jejím rozkladu se uvolňuje energie, která pohání všechny životně důležité procesy nezbytné pro život. Nyní zpět k mozku.
Váš mozek, protože spotřebovává většinu energie vašeho těla, musí mít spolehlivý a stálý zdroj energie, jinak dojde k odumírání buněk a pravděpodobně k trvalému poškození. Tato energie z glukózy je kritická pro zpracování informací vaším mozkem, včetně tvorby dlouhodobých vzpomínek. Jednou z dobrých věcí na glukóze je, že je dobrým zdrojem energie, protože každá molekula glukózy produkuje značné množství ATP. I přesto proces produkce glukózy není příliš efektivní, ale představuje velmi významný zdroj energie pro vaše tělo, protože je obvykle snadno dostupná.
Co ale dělá mozek, když jsou hladiny glukózy nízké, jak se to děje při dlouhých obdobích intenzivního cvičení, dlouhém půstu nebo dokonce při onemocněních jako je diabetes? Pro orgán, který je kritický pro život, má smysl, že váš mozek má alternativní zdroj paliva, a tím palivem je tuk. Ne tuk v běžném smyslu, ale tuk, který byl rozložen v játrech na něco, co se nazývá ketonová tělíska.
Ketony jsou jasným vítězem, pokud jde o zdroj energie pro mozek, protože jsou vyráběny mnohem efektivnější cestou než glukóza, což znamená mnohem více ATP je produkováno na molekulu. Ketony jsou také „čistším“ palivem, protože produkují mnohem méně „špinavých“ metabolických vedlejších produktů než metabolismus glukózy.
Novější výzkumy také poukazují na myšlenku, že ketony slouží i jiným účelům než jen jako palivo, například jako regulátory aktivity neuronů, mající vliv na genová exprese a působící jako signalizace molekuly ve vašich mozkových buňkách.
Nemusíte běžet maraton nebo několik dní nejíst, abyste produkovali ketony, protože mnoho lidí používá takzvanou "keto dietu", což je program s nízkým obsahem sacharidů a vysokým obsahem tuků, aby jim pomohl přepnout do ketózy. Mnoho lidí uvádí, že když jsou v ketóze, jejich schopnost soustředit se a koncentrovat se je výrazně zvýšena. Lidé, kteří pravidelně praktikují přerušovaný půst, dosahují toho, co je známo jako metabolická flexibilita, a mohou snadno přepínat z pálení sacharidů při jídle na pálení tuků (a produkci ketonů) během půstu. Přerušovaní půstaři také uvádějí stejné pocity zvýšeného soustředění, koncentrace a pohody jako lidé na keto dietě.
Tak co to všechno má společného s Alzheimerovou chorobou?
V roce 2016 byl v časopise Frontiers In Molecular Neuroscience publikován zajímavý výzkumný článek s názvem „Mohou ketony pomoci zachránit zásobování mozku palivem ve vyšším věku? Důsledky pro kognitivní zdraví během stárnutí a léčbu Alzheimerovy choroby.“ Autoři navrhují, že u lidí, kteří se později vyvinou Alzheimerovu chorobu, existuje deficit energie mozku týkající se glukózy, který se objevuje dlouho předtím, než začnou vykazovat příznaky nemoci.
Své uvažování zakládají na čtyřech zjištěních:
Jedna - U lidí starších 64 let, kteří jsou při testování kognitivně normální, je příjem glukózy v čelním kortexu jejich mozku nižší než u mladších osob.
Dva - U lidí mladších 40 let, kteří mají buď genetické nebo životní rizikové faktory pro Alzheimerovu chorobu, ale jsou kognitivně normální, je příjem glukózy ve frontálním kortexu také nízký ve srovnání se zdravými lidmi stejné věkové skupiny bez genetických nebo životních rizikových faktorů.
Tři - Lidé, u kterých byla diagnostikována jak Alzheimerova choroba (AD), tak mírná kognitivní porucha (MCI), mají stejnou sníženou absorpci glukózy jako skupiny v bodech jedna a dva výše, ale jejich mozková absorpce ketonů je stejná jako u věkově srovnatelných kontrolních osob, které jsou kognitivně zdravé.
Zde je dosavadní autorovo uvažování: první tři výzkumné nálezy jasně naznačují deficit glukózy v mozku, který předchází poklesu kognitivních schopností a stává se ještě závažnějším, jakmile mírná kognitivní porucha přechází v Alzheimerovu chorobu. Ale podívejte se na čtvrtý výzkumný nález:
Čtyři - Když jsou prováděny intervence, které zvyšují dostupnost ketonů v mozku lidí s MCI a AD, jejich kognitivní schopnosti se zlepšují.
Z toho autoři usuzují, že k rozvoji úspěšného terapeutického přístupu pro mírný kognitivní úpadek i Alzheimerovu chorobu je třeba překonat toto vyčerpání energetických zásob mozku. Protože příjem ketonů mozkem se u lidí s MCI a Alzheimerovou chorobou stále jeví jako normální, intervence, která dodává ketony do mozku, vypadá slibně alespoň pro oddálení vývoje nebo postupu Alzheimerovy choroby. Některé z těchto intervencí jsou doplňování MCT oleje (triglyceridy se středně dlouhým řetězcem), které bylo prokázáno jako prospěšné u lidí s Alzheimerovou chorobou, a další metody jako půst, vysokotučná ketogenní dieta nebo běžná strava, do které jsou přidávány ketonové estery nebo MCT olej.
Samozřejmě je třeba provést mnohem více výzkumu, ale zvýšení dostupné zásoby ketonů v mozku se jeví jako bezpečný, výzkumem podpořený a dobře tolerovaný způsob, jak obejít energetický deficit u lidí, jejichž mozek je náchylný k Alzheimerově chorobě.
Reference:
1. Cunnane S. C., Courchesne-Loyer A., St-Pierre V., Vandenberghe C., Pierotti T., Fortier M., et al. (2016). Mohou ketony kompenzovat zhoršující se příjem glukózy v mozku během stárnutí? Důsledky pro riziko a léčbu Alzheimerovy choroby. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1367 12–20. 10.1111/nyas.12999.
2. D’Agostino D. P., Pilla R., Held H. E., Landon C. S., Puchowicz M., Brunengraber H., et al. (2013). Terapeutická ketóza s ketonovým esterem oddaluje záchvaty toxicity kyslíku v centrálním nervovém systému u potkanů. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 304 R829–R836. 10.1152/ajpregu.00506.2012.
3. Freemantle E., Vandal M., Tremblay Mercier J., Plourde M., Poirier J., Cunnane S. C. (2009). Metabolická odpověď na ketogenní snídani u zdravých starších osob. J. Nutr. Health Aging 13 293–298. 10.1007/s12603-009-0026-9.
4. Fulop T., Dupuis G., Baehl S., Le Page A., Bourgade K., Frost E., et al. (2015). Od zánětlivého stárnutí k imunitní paralýze: kluzký svah během stárnutí pro imunitní adaptaci. Biogerontology 17 147–157. 10.1007/s10522-015-9615-7.
5. Burns C. M., Chen K., Kaszniak A. W., Lee W., Alexander G. E., Bandy D., et al. (2013). Vyšší hladiny glukózy v séru jsou spojeny s cerebrální hypometabolismem v oblastech postižených Alzheimerovou chorobou. Neurology 80 1557–1564. 10.1212/WNL.0b013e31828f17de.
6. Cahill G. F., Jr. (2006). Metabolismus paliv při hladovění. Annu. Rev. Nutr. 26 1–22. 10.1146/annurev.nutr.26.061505.111258.
7. Halestrap A. P., Price N. T. (1999). Rodina protonem spojených monokarboxylátových transportérů (MCT): struktura, funkce a regulace. Biochem. J. 343(Pt 2), 281–299. 10.1042/0264-6021:3430281.
8. Hennebelle M., Courchesne-Loyer A., St-Pierre V., Vandenberghe C., Castellano C. A., Fortier M., et al. (2016). Předběžné hodnocení rozdílného účinku doplňku bohatého na alfa-linolenát na ketogenezi a plazmatické omega-3 mastné kyseliny u mladých ve srovnání se staršími dospělými. Nutrition 16 30040–30045. 10.1016/j.nut.2016.03.025.
9. Hertz L., Chen Y., Waagepetersen H. S. (2015). Účinky ketonových tělísek při Alzheimerově chorobě ve vztahu k neuronální hypometabolizaci, toxicitě beta-amyloidu a funkci astrocytů. J. Neurochem. 134 7–20. 10.1111/jnc.13107.
10. Castellano C. A., Baillargeon J. P., Nugent S., Tremblay S., Fortier M., Imbeault H., et al. (2015a). Regionální hypometabolismus glukózy v mozku u mladých žen s polycystickým ovariálním syndromem: možná souvislost s mírnou inzulínovou rezistencí. PLoS ONE 10:e0144116 10.1371/journal.pone.0144116.
11. Castellano C. A., Nugent S., Paquet N., Tremblay S., Bocti C., Lacombe G., et al. (2015b). Nižší příjem 18F-Fluorodeoxyglukózy v mozku, ale normální metabolismus 11C-Acetoacetátu u mírné demence Alzheimerovy choroby. J. Alzheimers Dis. 43 1343–1353. 10.3233/JAD-141074.
12. Clarke K., Tchabanenko K., Pawlosky R., Carter E., Todd King M., Musa-Veloso K., et al. (2012). Kinetika, bezpečnost a snášenlivost (R)-3-hydroxybutylu (R)-3-hydroxybutyrátu u zdravých dospělých subjektů. Regul. Toxicol. Pharmacol. 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., et al. (2015). Ketogenní odpověď na současnou léčbu bezafibrátem a triacylglyceroly se středně dlouhým řetězcem u zdravých lidí. Nutrition 31 1255–1259. 10.1016/j.nut.2015.05.015.
14. Courchesne-Loyer A., Fortier M., Tremblay-Mercier J., Chouinard-Watkins R., Roy M., Nugent S., et al. (2013). Stimulace mírné, trvalé ketonémie pomocí triacylglycerolů se středně dlouhým řetězcem u zdravých lidí: odhadovaný potenciální příspěvek k energetickému metabolismu mozku. Nutrition 29 635–640. 10.1016/j.nut.2012.09.009.
15. Cunnane S., Nugent S., Roy M., Courchesne-Loyer A., Croteau E., Tremblay S., et al. (2011). Metabolismus paliva mozku, stárnutí a Alzheimerova choroba. Výživa 27 3–20. 10.1016/j.nut.2010.07.021.