Un studiu care utilizează neuroimagistica condus de profesorul și autorul principal al Universității Stony Brook Lilianne R. Mujica-Parodi, Ph.D., și publicat în PNAS, arată că modificările neurobiologice asociate îmbătrânirii pot fi observate la o vârstă mult mai tânără decât s-ar fi așteptat, la sfârșitul anilor '40. Cu toate acestea, studiul sugerează, de asemenea, că acest proces poate fi prevenit sau inversat pe baza modificărilor alimentare care implică minimizarea consumului de carbohidrați simpli.

arată

Pentru a înțelege mai bine modul în care dieta influențează îmbătrânirea creierului, echipa de cercetare s-a concentrat asupra perioadei presimptomatice în care prevenirea poate fi cea mai eficientă. În articolul intitulat „Dieta modulează stabilitatea rețelei cerebrale, un biomarker pentru îmbătrânirea creierului, la adulții tineri”, au arătat, folosind seturi de date de neuroimagistică pe scară largă, că comunicarea funcțională între regiunile creierului se destabilizează odată cu vârsta, de obicei la sfârșitul anilor '40, și că destabilizarea se corelează cu o cunoaștere mai slabă și se accelerează cu rezistența la insulină. Experimentele vizate au arătat apoi că acest biomarker pentru îmbătrânirea creierului este modulat în mod fiabil cu consumul diferitelor surse de combustibil: glucoza scade și cetonele cresc, stabilitatea rețelelor creierului. Acest efect a fost replicat în ambele modificări ale dietei totale, precum și după ce ați băut un supliment caloric asociat cu un combustibil specific.

„Ceea ce am găsit cu aceste experimente implică atât vești rele, cât și bune”, a spus Mujica-Parodi, profesor în cadrul Departamentului de Inginerie Biomedică, cu numiri comune la Colegiul de Inginerie și Științe Aplicate și la Școala de Medicină Renașterea de la Universitatea Stony Brook, și un membru al facultății în Centrul Laufer pentru Biologie Fizică și Cantitativă. „Vestea proastă este că vedem primele semne ale îmbătrânirii creierului mult mai devreme decât se credea anterior. Cu toate acestea, vestea bună este că putem fi capabili să prevenim sau să inversăm aceste efecte cu dieta, atenuând impactul invadării hipometabolismului prin schimbul de glucoză pentru cetonele ca combustibil pentru neuroni. "

Ceea ce au descoperit cercetătorii, folosind neuroimagistica creierului, este că destul de devreme există o defecțiune a comunicării între regiunile creierului („stabilitatea rețelei”).

„Credem că, pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, creierul lor începe să piardă capacitatea de a metaboliza glucoza eficient, determinând neuronii să moară de foame, iar rețelele creierului să se destabilizeze”, a spus Mujica-Parodi. „Astfel, am testat dacă oferind creierului o sursă de combustibil mai eficientă, sub formă de cetone, fie urmând o dietă cu conținut scăzut de carbohidrați sau consumând suplimente cetonice, ar putea oferi creierului o energie mai mare. Chiar și la persoanele mai tinere, această energie adăugată stabilizate în continuare rețelele cerebrale. "

Pentru a-și desfășura experimentele, stabilitatea rețelei cerebrale a fost stabilită ca un biomarker pentru îmbătrânire, utilizând două seturi de date la scară largă de neuroimagerie cerebrală (fMRI), însumând aproape 1.000 de persoane, cu vârste cuprinse între 18 și 88 de ani. Diabetul de tip 2, o boală care blochează capacitatea neuronilor de a metaboliza în mod eficient glucoza. Pentru a identifica mecanismul ca fiind specific disponibilității de energie, cercetătorii au menținut apoi o vârstă constantă și au scanat încă 42 de adulți cu vârsta sub 50 de ani cu IRMF. Acest lucru le-a permis să observe în mod direct impactul glucozei și cetonelor asupra creierului fiecărui individ.

Răspunsul creierului la dietă a fost testat în două moduri. Primul a fost holistic, comparând stabilitatea rețelei cerebrale după ce participanții au petrecut o săptămână pe un standard (fără restricții) vs. dietă cu conținut scăzut de carbohidrați (de exemplu: carne sau pește cu salată, dar fără zahăr, cereale, orez, legume cu amidon). Într-o dietă standard, combustibilul principal metabolizat este glucoza, în timp ce într-o dietă cu conținut scăzut de carbohidrați, combustibilul principal metabolizat este cetonele. Cu toate acestea, ar fi putut exista alte diferențe între dietele care conduc efectele observate. Prin urmare, pentru a izola glucoza vs. cetonele ca diferență crucială între diete, un set independent de participanți a fost scanat înainte și după ce a băut o doză mică de glucoză într-o zi, și cetone în cealaltă, în care cei doi combustibili au fost dozați în funcție de greutate individual și s-au asortat caloric. Rezultatele s-au reprodus, arătând că diferențele dintre diete ar putea fi atribuite tipului de combustibil pe care îl furnizează creierului.

Rezultatele suplimentare din studiu au inclus următoarele: Efectele îmbătrânirii creierului au apărut la vârsta de 47 de ani, cea mai rapidă degenerescență apărând la vârsta de 60 de ani. Chiar și la adulții mai tineri, sub 50 de ani, cetoza dietetică (indiferent dacă este atinsă după o săptămână de schimbare a dietei sau 30 de minute după ce au băut cetone) a crescut activitatea generală a creierului și a stabilizat rețelele funcționale. Se crede că acest lucru se datorează faptului că cetonele furnizează celulelor o energie mai mare decât glucoza, chiar și atunci când combustibilii sunt asortati caloric. Acest beneficiu a fost demonstrat anterior pentru inimă, dar setul actual de experimente oferă primele dovezi pentru efecte echivalente în creier.

„Acest efect contează deoarece îmbătrânirea creierului, și în special demența, sunt asociate cu„ hipometabolism ”, în care neuronii își pierd treptat capacitatea de a utiliza în mod eficient glucoza ca combustibil. Prin urmare, dacă putem crește cantitatea de energie disponibilă creierului prin utilizarea unui combustibil diferit, speranța este că putem restabili creierul la o funcționare mai tânără. În colaborare cu Dr. Eva Ratai de la Spitalul General din Massachusetts, abordăm în prezent această întrebare, extinzând acum studiile noastre la populațiile mai în vârstă ", a spus Mujica- Parodii.

„Cercetări suplimentare cu colaboratori la Children's National, sub îndrumarea dr. Nathan Smith, se concentrează pe descoperirea mecanismelor precise prin care combustibilul are impact asupra semnalizării dintre neuroni. În cele din urmă, în colaborare cu dr. Ken Dill și dr. Steven Skiena, la Stony Brook, lucrăm la construirea unui model de calcul cuprinzător care să poată încorpora înțelegerea noastră despre biologie, de la neuroni individuali la creierul întreg, până la cunoaștere, pe măsură ce se dezvoltă. "

Mai multe informatii: Lilianne R. Mujica-Parodi și colab. Dieta modulează stabilitatea rețelei cerebrale, un biomarker pentru îmbătrânirea creierului, la adulții tineri, Lucrările Academiei Naționale de Științe (2020). DOI: 10.1073/pnas.1913042117