Ez az agyad a böjtölésre

Lehet-e az éhezésnek neuroprotektív hatása?

Ketogén étrendet évtizedek óta alkalmaznak a gyermekek gyógyszerrezisztens epilepsziájának kezelésére, és az állatmodellekből származó újabb bizonyítékok arra utalnak, hogy a ketogén étrend terápiás előnyökkel járhat fejfájás, neurodegeneratív betegségek, alvászavarok és akár potenciálisan agyrák esetén is. Mégis viszonylag keveset tudunk a ketogén étrend mechanizmusairól és hatásairól, vagy a ketózis-indukáló beavatkozásokról, például az emberi agy koplalásáról.

Annak érdekében, hogy többet megtudhassunk arról, hogy mit tudunk arról, hogy az éhezés és a ketózis hogyan befolyásolja az agyat, megkérdeztük Shelly Xuelai Fan-t, tudományos írót és az agyfiatalításra szakosodott idegtudományi szakembert. 2013-ban Shelly cikket írt a Scientific American MIND blogjának a zsírral táplált agy lehetséges előnyeiről. Kutatásokat publikált a Nature Neuroscience és az Idegtudomány éves áttekintése c.

Shelly posztdoktori kutatása során két éven át 16/8-os szakaszos böjtbeosztást (naponta csak 8 órát eszik) gyakorolt, főleg azért, mert nem akarta abbahagyni az ebéd elfogyasztására irányuló kísérleteket. Az ebéd elfogyasztása miatt délutánonként lassúbbnak érezte magát, mondta, bár egyébként sok változást nem vett észre. De a feje belsejében az időszakos koplalás megváltoztathatta az agysejtjeinek reakcióját a stresszre, potenciálisan kevésbé oxidatív károsodással a sejtkomponensekben, beleértve a DNS-t is.

LifeOmic: Tudna mesélni az agyi egészségről és a fiatalításról szóló disszertációjáról és posztdoktori kutatásáról? Milyen kérdéseket tanulmányozott, és melyek voltak a legmeglepőbb megállapításai?

Kagylós: Szakdolgozatom egy olyan neurodegeneratív betegségek új kezelésének kidolgozására összpontosított, mint az Alzheimer, a Huntington és a Parkinson. Ezeknek a betegségeknek egy közös vonása van: az agy sejtjeiben fokozatosan felhalmozódnak a mérgező fehérjék, amelyek eltömítik a sejtek normális molekuláris gépezetét. Idővel, ahogy ezek a fehérjék felhalmozódnak, az idegsejtek elpusztulnak. Van néhány bizonyíték arra, hogy a toxikus fehérjék megszabadulása elősegíti az idegsejtek túlélését és késlelteti a tüneteket (legalábbis egereknél).

Vezettem egy projektet, amely kifejlesztett egy moduláris peptid gyógyszert a fehérje leütéséhez. Miután beinjektálta a vérbe, alagutazik a vér-agy gáton, megragadja a célmérgező fehérjét, és a sejt saját hulladéklerakó rendszerébe, a lizoszómának nevezett organellába húzza. A peptid különféle toxikus fehérjékhez testreszabható azáltal, hogy kicseréli egyik modulját, például Lego darabokat. Mind a Huntington-, mind a Parkinson-kór egérmodelljeiben a megfelelő peptid gyógyszer megmentette az idegsejteket és javította a tüneteket.

Amint előfordul, léteznek természetes módszerek a lizoszóma, a sejt saját hulladékártalmatlanító rendszerének aktiválására, hogy hatékonyabban tudjon megszabadulni a mérgező molekuláktól.

A kalóriakorlátozás és a testmozgás egyaránt példa, és részben így érdeklődtem a testmozgás agyi egészségre és öregedésre gyakorolt hatása iránt.

Posztdokkus kutatásom arra összpontosított, hogy a testmozgás milyen előnyökkel jár az öregedő agy számára. Paradigmaváltás történt az agyöregedés terén, abban az értelemben, hogy a tudósok egyre inkább tudatában vannak annak, hogy az öregedési folyamat visszafordítható. Például rengeteg bizonyíték bizonyítja, hogy idős egerekben a testmozgás fokozza a szinaptikus plaszticitást, és fokozza a tanulást és a felidézést, legalábbis bizonyos típusú emlékek esetében. Van bizonyíték, legalábbis egereknél, hogy a testmozgás növeli az új idegsejtek születését (a folyamatot felnőttkori neurogenezisnek hívják), amelyek úgy tűnik, hogy segítenek megőrizni a hasonló emlékeket és elősegítik a hangulatot.

„Az agy térfogatának jelentős növekedését mind a szürke, mind a fehérállomány régiókban az erőnléti edzés függvényében állapították meg az idősebb felnőttek számára, akik aerob fitnesz edzésen vettek részt, de nem azoknak az idősebb felnőtteknek, akik részt vettek a nyújtásban és az alakformálásban (nonaerob). ”- Az aerob edzés növeli az agy térfogatát az öregedő embereknél, 2006

A test nagymértékben befolyásolja azt is, hogy az agy mennyire egészséges marad az öregedés során. Laboratóriumom korábban azt találta, hogy amikor egy öreg egeret fiatal egerek vérével fecskendez be, valami fiatal vérben az idős egér agya jobban működik.

A szerkesztő megjegyzése: hogy a testmozgás és a böjt stimulálhatja-e az ifjúságot támogató tényezőket, amelyek késleltetik az emberek agyi öregedését, még mindig nyitott kérdés, bár egyértelműen léteznek olyan mechanizmusok, amelyek ezeket a beavatkozásokat összekapcsolják az agyi gyulladás és az oxidatív károsodás csökkentésével.

LifeOmic: Mit jelent az agy fiatalítása, vagy „egy öreg agy újból fiatalossá tétele” sejtszinten? Mi a legmeggyőzőbb kutatás az agy öregedését késleltető vagy visszafordító beavatkozásokról?

Kagylós: Laboratóriumom főként a hippocampust vizsgálja, a térbeli és epizodikus memória szempontjából döntő agyi régiót, vagyis az önéletrajzi események emlékét. A fiatal vér és más szisztémás manipulációk, mint például a testmozgás, a kalória-korlátozás és a metformin (egy II. Típusú cukorbetegség elleni gyógyszer), úgy tűnik, két fő módon újítják fel az idős hippocampust.

Először is, ezek a kezelések fokozzák az idegsejtek kommunikációját a tanulás során (szinaptikus plaszticitás, ezt elektromos felvételek bizonyítják). Molekuláris szinten a kezelések stimulálják a szinaptikus plaszticitást támogató fehérjék termelését és/vagy aktiválódását, mint például a CREB.

A szerkesztő megjegyzése: A CREB (cAMP válaszelem-kötő fehérje) egy transzkripciós faktor, amely képes megkötni a DNS-t és szabályozni a génexpressziót. A CREB jól dokumentált szerepet játszik az agy neuronális plaszticitásában és a hosszú távú memória kialakulásában. Bizonyos, hogy a kognitív stimuláció, a testmozgás és az intermittáló éhgyomorra (egerekben) fokozható az agyi eredetű neurotróf faktor (BDNF) és a szerotonin jelátvitel, amelyek viszont olyan transzkripciós faktorokat aktiválnak, mint a CREB, amelyek szabályozzák az idegi plaszticitásban, a stresszállóságban és a sejtekben szerepet játszó génexpressziót. túlélés.

Ezek a beavatkozások csökkentik a globális agygyulladást is, amelyről úgy gondolják, hogy előnyös a megismerés szempontjából.

Messze a legvonzóbb kutatások, amelyeket ezen a területen láttam, a testmozgással, a kalória-korlátozással és a fiatal vérrel kapcsolatosak. A testmozgás messze a legtöbb bizonyíték az öreg emberek előnyeire. A kalória-korlátozást, mint beavatkozást, az emberek viszonylag nehezen követhetik hosszú ideig, és még nem láttam jól elvégzett emberi vizsgálatot ezen a területen. Valójában van némi vita arról, hogy a kalória-korlátozás működik-e a főemlősökön az egészség növelése (az egészséges élet hossza) szempontjából. A fiatal vért még nem vizsgálták szigorúan az embereknél az öregedésgátló hatása miatt (van néhány zsibbadó „kísérlet”), bár egy nemrégiben végzett tanulmány, amelyet Alzheimer-kórra alkalmaztak, nem mutatott jelentős előnyöket. A végső cél az, hogy elkülönítsék a specifikus „ifjúságbarát” tényezőket a fiatal vértől, és koncentráltan adják be azokat.

LifeOmic: Hogyan néz ki másként az öregedő agy anyagcserében vagy sejtszinten, mint a fiatal agy?

Kagylós: Az idős agy néhány fő szempontból másképp néz ki (blogbejegyzés itt). Az egyik, a sejt fő energiagyára, a mitokondrium, csökken, ahogy öregszünk számban és funkcióban egyaránt. A megszakadt agyi anyagcsere összefüggésben áll az Alzheimer-kórral, de az életkorral összefüggő normális memóriaromlásban betöltött szerepe kevésbé egyértelmű. Az idős idegsejteknek nehézségeik vannak a tápanyagok érzékelésében is a környezetükben. Ez különösen igaz a glükózra, amely általában az agy fő energiaforrása.

A szerkesztő megjegyzése: Itt jön be a szakaszos böjt érdekes beavatkozásként a tápanyagjelzés vagy az inzulinérzékenység javítása érdekében.

A hippocampus és a prefrontális kéreg idős neuronjainak is kevesebb a szinapszisa, bár az idegsejtek száma nem tűnik soknak az életkor előrehaladtával. Végül az idős agyaknak alig vagy egyáltalán nincs neurogenezisük és megnövekedett gyulladásuk, bár továbbra is tisztázatlan, hogy ezek a folyamatok hogyan és hogyan járulnak hozzá az életkorral kapcsolatos memória csökkenéséhez.

LifeOmic: Mi a szinaptikus plaszticitás, és mik azok a lehetséges módszerek, amelyekkel megőrizhetjük azt az öregedő agyban?

Kagylós: Általánosságban elmondható, hogy a szinaptikus plaszticitás az agy azon képessége, hogy erősítse vagy gyengítse a funkcionálisan összekapcsolt neuronpárok közötti kapcsolatokat. A neuronok funkcionális áramköröket képeznek speciális szinapszisoknak nevezett csomópontokon keresztül. A szinapszisban az egyik idegsejt beszél a másikkal.

Az idegtudomány egyik központi gondolata, hogy a tanulás aktiválja a kiválasztott idegsejteket. Ezek az idegsejtek aztán egyfajta klikket alkotnak. Amikor az egyik neuron újra aktiválódik (például ha be akarja szerezni a memóriát), akkor sokkal nagyobb az esély arra, hogy mások ugyanabban az áramkörben is tüzeljenek. Lényegében a szinaptikus kapcsolatok megerősödnek a tanulás során. Hasonlóképpen a szinaptikus erő is gyengülhet. A szinaptikus erő megváltoztatásának képességét szinaptikus plaszticitásnak nevezzük, és a tudósok úgy vélik, hogy ez megalapozza képességünket a dolgok megtanulására és emlékezésére.

Már említettem néhány módot az agy plaszticitásának megőrzésére: az aerob testmozgás, például a futás és a kalória-korlátozás, mindkettő „természetesebb módszer”. A fiatal vér és (ígéretesebben) a metformin farmakológiai megközelítést képvisel, amelyre sok kutató összpontosít.

LifeOmic: Hogyan stimulálhatjuk az idősödő agy neurogenezisét? Kutatásai és szakértelme során milyen beavatkozások ígéretesek (emberek számára) a neurogenezis stimulálásában?

Kagylós: Futás! Korábban hosszútávfutó voltam a grad iskolában. Stresszkezelésre használtam, de doktori fokozatom alatt leestem a bandáról. Később, a laboratóriumban, tulajdonképpen a futó (futókereket kapott egerek) agyát néztem a mozgásszegény egerekkel szemben (olyan egerek, amelyek normálisan élnek a cipősdobozban lévő ketrecekben, így még mindig rendesen száguldoznak). A futás neurogenezisre gyakorolt hatása annyira meghökkentő volt, hogy újra felvettem a futást.

Ennek ellenére hangsúlyoznom kell, hogy vitatható, hogy az embernek van-e neurogenezise, vagy új idegsejtek születnek-e gyermekkoron túl. Egy nemrégiben végzett Nature-tanulmány nem talált új idegsejtek jeleit az idős emberi donorok agyában (kiváló hírek és nézetek itt), így lehetséges, hogy a testmozgás és más neurogenezist stimuláló kezelések valamilyen más módon működnek az öregedő agy javára . Tétem a szinaptikus plaszticitásra és a fokozott véráramlásra vonatkozik.

LifeOmic: Böjt közben az agy a keton testeket kezdi felhasználni energiának a glükózhiány pótlására. Hogyan használja az agy a keton testeket, és miben különbözik attól, hogy az agy hogyan használja a glükózt?

Kagylós: Normális esetben az agy elsősorban a glükózt használja energiaforrásként. Alacsony glükózszint esetén, mint éhgyomorra vagy ketogén étrendben, a máj ketontesteket állít elő a zsírsavak oxidációjával keletkező acetil-CoA-ból. Ezek a ketontestek át tudnak lépni a vér-agy gáton, és az idegsejtek ezután üzemanyagként használják őket.

A glükózhoz képest úgy tűnik, hogy az égő ketonoknak számos előnye van az agy egészségére nézve.

Az egyik, hogy nagyon energiatakarékosak. A BHB, a fő keton, több energiát (vagy ATP molekulákat, amelyek a sejt energia pénzneme) szolgáltat, mint a sejtjeink biokémiai reakcióiban felhasznált oxigénegységre jutó glükóz. A ketonok a hipokampus idegsejtjeit is stimulálják, hogy több energiát termelő mitokondriumot termeljenek.

A szerkesztő megjegyzése: Más szavakkal, a ketonok arra ösztönzik sejtjeinket és agysejtjeinket, hogy hatékonyabbá váljanak, mivel nehéz időket érzékelnek.

Másodszor, a BHB egy epigenetikus szabályozó. Növelheti bizonyos gének expresszióját az agyban. Ezek között van a BDNF (agyi eredetű neurotróf faktor), amely egy fő „tápláló” fehérje, amely gátolja az idegsejtek halálát, fokozza a szinaptikus plaszticitást és a neurogenezist. Az agyi testmozgás számos előnye a BDNF-nek köszönhető, és lehetséges, hogy a testmozgás elősegíti a BHB-t a vérben, amely viszont az agyba megy, hogy varázslatos legyen.

"Ma már egyértelmű, hogy az önkéntes testmozgás növelheti az agyi eredetű neurotróf faktor (BDNF) és más növekedési faktorok szintjét, stimulálhatja a neurogenezist, növelheti az agyi sértéssel szembeni ellenállást, és javíthatja a tanulást és a mentális teljesítményt." - Gyakorlat: viselkedési beavatkozás az agy egészségének és plaszticitásának fokozására, Trendek az idegtudományban

Harmadszor, úgy tűnik, hogy a ketonok egyensúlyba hozzák az agy gerjesztését. Az agy a neurotranszmitterek két fő típusát, a glutamátot és a GABA-t használja az információk továbbítására. A glutamát gerjesztő, serkenti az idegsejtek csevegését, míg a GABA csillapítja. Túl sok gerjesztés, mint sok neurodegeneratív betegség esetén, és az idegsejtek az excitotoxicitásnak nevezett folyamatban pusztulnak el. Rohamra hajlamos embereknél a ketonok csökkentik a glutamát transzmissziót, miközben a szinapszisokban fokozzák a GABA-t. Úgy tűnik, hogy ez remek a görcsrohamok gátlásában (és potenciálisan a neuroprotekcióban is), de el kell gondolkodni azon, hogy mit csinál egy normálisan működő agy.

A ketonok gátolják a szabad gyökök termelését is, amelyek párosítatlan elektronokat tartalmaznak, amelyek nagymértékben reaktívvá (és nagyon veszélyesé) teszik őket. A szabad gyökök által okozott fokozott oxidatív stressz az öregedés és a neurodegeneráció egyik fő jellemzője. A szabad gyökök a glükóz anyagcseréjének sajnálatos mellékhatásai. Ha alacsonyabb a glükózfogyasztás, például egy ketogén étrend esetén [vagy éhezés közben], az közvetlenül csökkenti a szabad gyökök mennyiségét. A ketonok ráadásul stimulálják velünk született antioxidáns rendszerünk aktivitását e molekulák elleni küzdelemben.

LifeOmic: Igaz-e, hogy a ketózis jobb „mentális tisztaságot” eredményez?

Kagylós: Nem tudom, hogyan lehet ezt tudományosan mérni (például végezzünk-e teszteket a munkamemória területén vagy más típusú memóriában? Vagy multitasking képesség?) Tudomásom szerint erre nincs konkrét bizonyíték, bár határozottan népszerű vélemény az r/keto és más fórumokon.

Nemrégiben volt egy tanulmány, amely az EEG-t használta a sikeres versus sikertelen szófelidézéssel járó agyhullám-minták kiküszöbölésére, és az előbbit (sikeres visszahívás) a „mentális tisztaság” egyik típusaként írták le, így az agyhullámok vizsgálata lehet a kiindulás helye.

A szerkesztő megjegyzése: Csökkent metabolikus funkcióval vagy mitokondriális diszfunkcióval rendelkező emberek számára a ketózis javíthatja az idegsejtek ingerlékenységét és csökkentheti a gyulladást, ami javíthatja a kognitív rendellenesség tüneteit, amelyeket egyesek mentális tisztaságként jellemezhetnek. Egyeseknél az időszakos éhgyomorra vagy a ketogén étrendre gyors veszteség és jobb hangulat is vezethet .

LifeOmic: Milyen szerepet játszhatnak vagy végezhetnek az inzulin útvonalat és az öregedő sejteket megcélzó metabolikus beavatkozások, például a kalória-korlátozás és a szakaszos éhezés, az agy egészséges öregedésében?

Kagylós: Az inzulinút és az öregedő sejtek megcélzása két nagyon jól dokumentált módszer az idősödő anyagcsere, a szinaptikus plaszticitás, valamint a tanulás és a memória fenntartására az öregedő agyban. Például az IGF (inzulin szignál) útvonalak modulálása fokozhatja az idős egerek neurogenezisét és memóriáját, de a trükk kitalálja, hogyan lehet ezeket az útvonalakat aktiválni speciális kémiai gyógyszerekkel. A közelmúltban sokkal nagyobb az érdeklődés a senolitikumok felfedezése iránt, amelyek az öregedő sejteket elimináló gyógyszerek. Valójában néhány idősödő szakértő úgy véli, hogy ez a gyógyszercsoport a következő évtizedben elérhető lehet a piacon, és ezekről a gyógyszerekről kimutatták, hogy fokozzák az idős egerek agyműködését. Noha nem kapcsolódnak közvetlenül az anyagcsere manipulációjához, a senolitikumok nagyon erős bizonyítékot kínálnak arra, hogy az öregedő sejtek kiküszöbölése hatékony módszer az idős agy egészségének megőrzésére.