У кетогенной диеты есть свои фанатики и недоброжелатели среди сидящих на диете, но в любом случае, научно подтвержденное влияние диеты на память у мышей подтверждено. Выяснив, как диета с высоким содержанием жиров и низким содержанием углеводов улучшает память у пожилых мышей, ученые Buck и команда из Университета Чили определили новый молекулярный сигнальный путь, который улучшает функцию синапсов и помогает объяснить влияние диеты на здоровье мозга и старение. Результаты, опубликованные в выпуске Cell Reports Medicine от 5 июня 2024 года, дают новые направления для воздействия на память на молекулярном уровне, не требуя кетогенной диеты или даже ее побочных продуктов.
«Наша работа показывает, что воздействие кетогенной диеты благотворно сказывается на функционировании мозга в целом, и мы предлагаем механизм действия, который предлагает стратегию поддержания и улучшения этой функции в процессе старения», — сказал старший автор исследования Кристиан Гонсалес-Бийо, доктор философии, профессор Университета Чили и директор их Геронаучного центра здоровья мозга и метаболизма, а также адъюнкт-профессор Института Бака.
«Основываясь на нашей предыдущей работе, показывающей, что кетогенная диета улучшает продолжительность жизни и память у стареющих мышей, эта новая работа показывает, что мы можем начать со старых животных и по-прежнему улучшать здоровье стареющего мозга, и что изменения начинают происходить относительно быстро», — сказал Джон Ньюман, доктор медицинских наук, чья лаборатория в Бак сотрудничала с доктором Гонсалес-Бийо в исследовании. Ньюман является одновременно доцентом Института Бака и гериатром Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «Это самое подробное на сегодняшний день исследование кетогенной диеты и старения мозга у мышей».
Более века назад исследователи заметили, что крысы, потреблявшие меньше пищи, жили дольше. «Теперь мы знаем, что возможность управлять продолжительностью жизни заключается не в том, чтобы есть меньше, — говорит Ньюман. — На самом деле это связано с сигналами внутри клеток, которые включают и выключают определенные пути в ответ на доступные питательные вещества. Многие из этих путей связаны со старением, например, контролируют обмен белков и метаболизм.
Некоторые из этих сигналов представляют собой кетоновые тела, которые состоят из ацетоацетата (AcAc), β-гидроксибутирата (BHB) и, в гораздо меньшей степени, ацетона. Эти молекулы обычно вырабатываются в печени. Их количество увеличивается при нехватке глюкозы, будь то из-за ограничения калорийности, интенсивных физических упражнений или низкого потребления углеводов, например, при кетогенной диете.
Семь лет назад Ньюман возглавил команду, которая опубликовала первое доказательство концепции о том, что если кетогенная диета подвергает мышей повышенному содержанию кетоновых тел на протяжении большей части их взрослой жизни, это помогает им жить дольше и стареть более здоровым образом. «Самым поразительным эффектом на их здоровье с возрастом было то, что их память сохранялась; возможно, это было даже лучше, чем когда они были моложе», — сказал он.
Текущее исследование, призванное ответить, какая часть кетогенной диеты оказывала эффект и как она воздействовала на мозг на молекулярном уровне для улучшения памяти, проводилось Гонсалесом-Бийо в сотрудничестве с учеными из the Buck. Мышей на кетогенной диете кормили в соотношении 90 процентов калорий из жира и 10 процентов из белка, в то время как мыши на контрольной диете получали такое же количество белка, но только 13 процентов жира. Подопытные мыши «преклонного возраста» более двух лет получали одну неделю кетогенной диеты в сочетании с одной неделей контрольной диеты, чтобы уберечь мышей от переедания и ожирения.
Преимущества кетогенной диеты, по словам Гонсалес-Бийо, были продемонстрированы в ходе нейрофизиологических и поведенческих экспериментов с мышами, которые проверяли, насколько хорошо механизмы, участвующие в формировании, хранении и извлечении памяти, функционируют у пожилых животных. Когда они показали, что кетогенная диета, по-видимому, улучшает работу синапсов, ответственных за память, они глубоко изучили белковый состав этих синапсов в гиппокампе в сотрудничестве с профессором Биргит Шиллинг, доктором философии, которая руководит Центром протеомики и масс-спектрометрии.
«Удивительно, но мы увидели, что кетогенная диета вызвала резкие изменения в белках синапса», — сказал Шиллинг. Еще более удивительным, по ее словам, было то, что изменения начались после относительно короткого воздействия диеты (проверено всего через одну неделю диеты) и со временем становились только более выраженными (проверено повторно через шесть недель и год).
Дальнейшее тестирование показало, что в синапсах определенный сигнальный путь (протеинкиназа А, которая имеет решающее значение для активности синапсов) был активирован кетогенной диетой. Затем команда показала, что в изолированных клетках BHB, основное кетоновое тело, вырабатываемое при кетогенной диете, активирует этот путь. Это наводит на мысль, сказал Гонсалес-Бийо, что кетоновые тела (в частности, BHB) играют решающую роль не только как источник энергии, но и как сигнальная молекула.
BHB почти наверняка не единственная действующая молекула, но мы думаем, что это важная часть понимания того, как работает кетогенная диета и кетоновые тела. Это первое исследование, которое действительно связывает глубокие молекулярные механизмы действия кетоновых тел вплоть до улучшения состояния стареющего мозга.»
Джон Ньюман, доктор медицинских наук
Заглядывая в будущее, он сказал, что следующим шагом будет посмотреть, можно ли достичь такой же защиты памяти с помощью одного BHB или, возможно, даже более целенаправленно, чем это, манипулируя сигнальным путем протеинкиназы A. «Если бы мы могли воссоздать некоторые из общих эффектов на функцию синапсов и память, просто манипулируя этим сигнальным путем в нужных клетках, — сказал он, — нам бы в конце концов даже не пришлось придерживаться кетогенной диеты».
