Az agyad egy nagyon "költséges" szerv a fenntartás szempontjából, az energiaigényeit tekintve. Ez a figyelemre méltó szerkezet, amely az átlagos felnőttnél körülbelül 3 fontot nyom, körülbelül 60 százalékban zsírból áll, a többi szövete pedig víz, szénhidrátok, fehérjék és sók kombinációjából tevődik össze. Az agyad, amely nélkül vitathatatlanul nem lennél az, aki vagy, költséges, mert a napi energiaigény 20 százalékát fogyasztja el, amely az egész tested működéséhez szükséges. Ez annak ellenére van így, hogy viszonylag kicsi méretű az egész testedhez képest.

Mi történik itt? Miért olyan nagy energiafaló az agyad, és mi köze van ennek a ketonokhoz és az Alzheimer-kórhoz? Nézzük meg közelebbről, hogyan használja az agyad az energiát.

Először vizsgáljuk meg a glükózt, amely a test és az agy fő üzemanyagforrása. Glükóz, a görög glykys szóból, amely "édeset" jelent, egy egyszerű cukor, amely szénből, hidrogénből és oxigénből áll. Ez a cukor az egész testben felhasználásra kerül, hogy üzemanyagot biztosítson a test különböző energiaigényeihez. A tested glükózt nyerhet az élelmiszerekben található cukrok, például a fruktóz és a laktóz lebontásával, és a keményítőtartalmú ételek lebontásával is előállíthat glükózt.

A tested képes glükózt előállítani a májadban és izmaidban tárolt glikogénből is, felhasználható formában. Ezt glikogenolízisnek nevezik (ejtsd: „GLY-ko-gen-OLL-eh-sis”), a „lízis” szóból, ami „vágást” jelent.

A tested egy másik módon is előállít glükózt, egy folyamat révén, amelyet glükoneogenezis-nek (ejtsd: "GLÜ-ko-neo-GEN-e-zis") neveznek, ami valószínűleg azt jelenti, hogy új glükóz létrehozása. Ez a folyamat főként a májban és a vesékben zajlik, ahol a tested nem-szénhidrát előanyagokat, például laktátot használ fel a glükóz előállításához. Ez a glükóztermelési forma különösen aktív, amikor intenzív edzés után regenerálódsz.

A tested glükózt használ az ATP (adenozin-trifoszfát) előállításához, amely egy energia szállítására képes molekula. Az ATP-t úgy képzelheted el, mint a sejtjeid valutáját, mivel energiát tárol, és amikor lebomlik, energiát szabadít fel, amely az élethez szükséges összes létfontosságú folyamatot hajtja. Most térjünk vissza az agyhoz.

Az agyad, mivel a tested energiájának nagy részét fogyasztja, megbízható és folyamatos energiaforrást igényel, különben sejthalál és valószínűleg maradandó károsodás lesz az eredmény. Ez az energia, amelyet a glükóz biztosít, kritikus fontosságú az agyad információfeldolgozásához, beleértve a hosszú távú emlékek kialakulását is. A glükóz egyik jó tulajdonsága, hogy jó energiaforrás, mivel minden egyes glükózmolekula jelentős mennyiségű ATP-t termel. Ennek ellenére a glükóz előállításának folyamata nem túl hatékony, de mégis nagyon jelentős energiaforrást képvisel a tested számára, mivel általában könnyen elérhető.

De mit tesz az agy, amikor a glükózszint alacsony, mint például hosszú ideig tartó intenzív testmozgás során, hosszú ideig tartó étkezés nélküli állapotban, vagy akár olyan betegségek esetén, mint a cukorbetegség? Egy olyan szerv esetében, amely létfontosságú az élethez, logikus, hogy az agynak van egy alternatív üzemanyagforrása, és ez az üzemanyag a zsír. Nem a szokásos értelemben vett zsír, hanem olyan zsír, amelyet a máj lebontott valamivé, amit ketontesteknek neveznek.

A ketonok egyértelműen nyerők, ha az agy energiaforrásáról van szó, mert sokkal hatékonyabb úton keletkeznek, mint a glükóz, ami azt jelenti, hogy sokkal több ATP termelődik molekulánként. A ketonok "tisztább" üzemanyagok is, mivel sokkal kevesebb "piszkos" anyagcsere-mellékterméket termelnek, mint a glükóz anyagcseréje.

Az újabb kutatások arra is rámutatnak, hogy a ketonok más szerepeket is betöltenek az egyszerű üzemanyagként való szolgálaton kívül, például mint az idegsejtek aktivitásának szabályozói, hatással van génexpresszió és mint jelzés molekulák az agysejtjeidben.

Nem kell maratont futni vagy napokig éhezni ahhoz, hogy ketonokat termeljünk, mivel sokan használják az úgynevezett "keto diétát", amely egy alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú program, hogy segítsen nekik átváltani a ketózis állapotába. Sokan arról számolnak be, hogy amikor ketózisban vannak, a fókuszálási és koncentrációs képességük jelentősen megnő. Azok az emberek, akik rendszeresen gyakorolják az időszakos böjtöt, elérik az úgynevezett metabolikus rugalmasságot, és könnyen váltanak a szénhidrátok égetéséről (evéskor) a zsírégetésre (és ketonok termelésére) böjtölés közben. Az időszakos böjtölők szintén arról számolnak be, hogy a fókuszálás, koncentráció és jóllét érzése ugyanúgy megnő, mint a keto diétán lévő embereknél.

 Tehát mi köze van mindennek az Alzheimer-kórhoz?

2016-ban egy érdekes kutatási cikk jelent meg a Frontiers In Molecular Neuroscience című folyóiratban „Can Ketones Help Rescue Brain Fuel Supply in Later Life? Implications for Cognitive Health during Aging and the Treatment of Alzheimer’s Disease.” címmel. A szerzők azt javasolják, hogy azoknál az embereknél, akiknél később Alzheimer-kór alakul ki, már jóval a betegség tüneteinek megjelenése előtt hiány mutatkozik az agy glükózhoz kapcsolódó energiaellátásában.

Négy megállapításra alapozzák érvelésüket:

Egy - Azoknál az embereknél, akik 64 évnél idősebbek és a tesztek alapján kognitívan normálisak, az agyuk frontális kéregében a glükózfelvétel alacsonyabb, mint a fiatalabbaknál.

Kettő - Azoknál az embereknél, akik 40 év alattiak, de genetikai vagy életmódbeli kockázati tényezőkkel rendelkeznek az Alzheimer-kórra, ugyanakkor kognitívan normálisak, a glükóz felvétele a frontális kéregben szintén alacsony, összehasonlítva az ugyanebben a korcsoportban lévő egészséges emberekkel, akiknél nincsenek genetikai vagy életmódbeli kockázati tényezők.

Három - Azoknál az embereknél, akiket Alzheimer-kórral (AD) vagy enyhe kognitív károsodással (MCI) diagnosztizáltak, ugyanaz a csökkent glükózfelvétel figyelhető meg, mint az egyes és kettes csoportoknál, de az agyuk ketonfelvétele megegyezik a kognitívan egészséges, azonos korú kontrollcsoportokéval.

Itt tart az író érvelése eddig: az első három kutatási eredmény egyértelműen arra utal, hogy az agyi glükóz hiánya megelőzi a kognitív képességek hanyatlását, és még súlyosabbá válik, ahogy az enyhe kognitív zavar Alzheimer-kór felé halad. De nézze meg a negyedik kutatási eredményt:

Négy - Amikor olyan beavatkozásokat hajtanak végre, amelyek növelik a ketonok elérhetőségét az MCI-vel és AD-vel rendelkező emberek agyában, javul a kognitív képességük.  

Ebből a szerzők arra a következtetésre jutnak, hogy a sikeres terápiás megközelítés kifejlesztéséhez enyhe kognitív hanyatlás és Alzheimer-kór esetén le kell küzdeni az agy energiaellátásának kimerülését. Mivel az agy ketonfelvétele még mindig normálisnak tűnik MCI-ben és Alzheimer-kórban szenvedő embereknél, egy olyan beavatkozás, amely ketonokat biztosít az agynak, ígéretesnek tűnik az Alzheimer-kór kialakulásának vagy előrehaladásának legalább késleltetésére. Néhány ilyen beavatkozás a MCT olaj (közepes láncú trigliceridek) kiegészítése, amelyről kimutatták, hogy előnyös az Alzheimer-kórban szenvedő emberek számára, valamint más módszerek, mint például a böjt, a magas zsírtartalmú ketogén diéta vagy egy rendszeres étrend, amelyhez ketonésztereket vagy MCT olajat adnak hozzá.

Természetesen még sok kutatásra van szükség, de úgy tűnik, hogy az agy rendelkezésére álló ketonellátás növelése biztonságos, kutatásokkal alátámasztott és jól tolerálható módja annak, hogy megkerüljük az energiahiányt azoknál az embereknél, akiknek az agya hajlamos az Alzheimer-kórra. 

Hivatkozások:

1. Cunnane S. C., Courchesne-Loyer A., St-Pierre V., Vandenberghe C., Pierotti T., Fortier M., et al. (2016). Képesek-e a ketonok kompenzálni az agy glükózfelvételének romlását az öregedés során? Következmények az Alzheimer-kór kockázatára és kezelésére. 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). A ketonészterrel elért terápiás ketózis késlelteti a központi idegrendszer oxigén toxicitás okozta görcseit patkányokban. 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). Metabolikus válasz egy ketogén reggelire egészséges idősek körében. 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). Az inflamm-agingtől az immun-paralízisig: egy csúszós lejtő az immun-adaptáció során az öregedés alatt. 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). A magasabb szérum glükózszintek az Alzheimer-területeken agyi hipometabolizmussal társulnak. Neurology 80 1557–1564. 10.1212/WNL.0b013e31828f17de.

6. Cahill G. F., Jr. (2006). Üzemanyag-anyagcsere éhezéskor. Annu. Rev. Nutr. 26 1–22. 10.1146/annurev.nutr.26.061505.111258.

7. Halestrap A. P., Price N. T. (1999). A protonhoz kapcsolt monokarboxilát transzporter (MCT) család: szerkezet, funkció és szabályozás. 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). Az alfa-linolénsavban gazdag kiegészítő ketogenezisre és plazma omega-3 zsírsavakra gyakorolt differenciális hatásának előzetes értékelése fiatalok és idősebb felnőttek esetében. Nutrition 16 30040–30045. 10.1016/j.nut.2016.03.025.

9. Hertz L., Chen Y., Waagepetersen H. S. (2015). A ketontestek hatásai az Alzheimer-kórban az idegi hipometabolizmus, a béta-amiloid toxicitás és az asztrocita funkciók vonatkozásában. 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). Regionális agyi glükóz-hipometabolizmus fiatal nőknél policisztás petefészek szindrómával: lehetséges kapcsolat enyhe inzulinrezisztenciával. 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). Alacsonyabb agyi 18F-Fluorodeoxyglucose felvétel, de normális 11C-Acetoacetate metabolizmus enyhe Alzheimer-kór demenciában. 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). Az (R)-3-hidroxi-butil (R)-3-hidroxi-butirát kinetikája, biztonságossága és tolerálhatósága egészséges felnőtt alanyoknál. 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). Ketogén válasz a bezafibrát és közepes láncú triacilgliceridek együttes kezelésére egészséges emberekben. 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). Enyhe, tartós ketonémia stimulálása közepes láncú triacilgliceridekkel egészséges emberekben: az agyi energia-anyagcseréhez való hozzájárulás becsült potenciálja. 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). Az agy üzemanyag-anyagcseréje, öregedés és Alzheimer-kór. Nutrition 27 3–20. 10.1016/j.nut.2010.07.021.