Кетогенная диета: как потеря углеводов может пробудить ваш мозг

Кетогенная диета увеличивает поток крови в мозге на 22% и уровень BDNF на 47% по новым данным.
Новое исследование, опубликованное в Журнале клинической эндокринологии и метаболизма, показало, что кетогенная диета значительно увеличивает церебральный кровоток и уровни белка, поддерживающего здоровье мозга, у когнитивно здоровых взрослых. Полученные результаты предполагают, что этот подход к питанию, обычно ассоциируемый с потерей веса и лечением эпилепсии, может также улучшать функцию мозга у людей без когнитивных нарушений.
В условиях обычного питания мозг в значительной мере зависит от глюкозы в качестве источника энергии. Однако, когда потребление углеводов значительно снижается, организм переключается в метаболическое состояние, известное как кетоз. В этом состоянии печень превращает жир в кетоновые тела — в основном β-гидроксибутират, ацетоацетат и ацетон — которые могут пересекать гематоэнцефалический барьер и служить альтернативным источником энергии для мозга.
Кетогенная диета предназначена для имитации эффектов голодания, резко снижая потребление углеводов и увеличивая потребление жиров. Обычно такая диета состоит из около 70–75% калорий из жиров, 20% из белков и всего 5–10% из углеводов. Цель заключается в том, чтобы переключить метаболизм организма на окисление жиров и производство кетонов.
Обоснование исследования основывалось на нарастающих доказательствах того, что кетоновые тела могут не только служить резервным источником топлива для мозга, но также иметь прямые преимущества для здоровья мозга. Предыдущие исследования показали, что у людей с легкими когнитивными нарушениями и болезнью Альцгеймера часто возникают проблемы с эффективным использованием глюкозы в мозге. Поскольку кетоны обходит некоторые из путей, затронутых в этих состояниях, они могут помочь компенсировать нарушенный глюкозный метаболизм и восстановить энергетический баланс.
В дополнение к тому, что они действуют как топливо, кетоновые тела могут также влиять на сигнальные пути мозга, воспаление и производство защитных белков, таких как нейротрофический фактор мозга (BDNF), который поддерживает выживание нейронов и синаптическую функцию. Исследователи хотели выяснить, применимы ли эти преимущества также к когнитивно здоровым людям.
Для проверки своей гипотезы ученые провели контролируемое испытание, в котором приняли участие 11 когнитивно здоровых взрослых в возрасте от 50 до 70 лет, классифицированных как избыточная масса тела. Каждый участник прошел два отдельных трехнедельных диетических периода в перекрестном дизайне, то есть они пробовали как кетогенную диету, так и стандартную диету в различных фазах исследования. Между двумя фазами была неделя перерыва. Порядок диет был случайным.
Во время фазы кетогенной диеты участники потребляли высокожировую, низкоуглеводную диету, предназначенную для запуска производства кетоновых тел — молекул, которые организм использует для получения энергии при ограниченном потреблении углеводов. Диета состояла примерно из 75% жиров, 20% белков и всего 5% углеводов. Участники получали инструкции о том, что есть, и контролировали свои уровни кетонов в крови дважды в день с помощью устройства мониторинга. Тех, кто не достиг определенного уровня кетонов в первой неделе, исключали. Во время фазы стандартной диеты участники следовали Нордическим рекомендациям по питанию, которые подчеркивают более традиционный баланс углеводов, жиров и белков.
Чтобы оценить влияние каждой диеты, исследователи использовали комбинацию современных техник визуализации мозга. В конце каждой диетической фазы участники проходили сканирование мозга с помощью позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), чтобы измерить кровоток в различных областях мозга. Также проводились магнитно-резонансные томографические (МРТ) сканирования для выравнивания и интерпретации данных ПЭТ. В тот же день, когда проводилось ПЭТ-сканирование, были собраны образцы крови для измерения уровней кетоновой молекулы β-гидроксибутирата и нейротрофического белка BDNF.
Результаты показали, что кетогенная диета значительно увеличила как уровень кетонов, так и показатели, связанные с мозгом. После трех недель на кетогенной диете уровень β-гидроксибутирата в крови участников увеличился более чем в двенадцать раз по сравнению со стандартной диетой. Этот биохимический маркер подтвердил, что участники вошли в состояние нутритивного кетоза. Более важно, церебральный кровоток был в среднем на 22% выше в фазе кетогенной диеты по сравнению со стандартной диетой. Это увеличение наблюдалось в нескольких областях мозга и измерялось с высокой точностью с помощью принципа ПЭТ.
В дополнение к улучшенному кровотоку, исследователи обнаружили, что уровни BDNF были на 47% выше в фазе кетогенной диеты. BDNF — это белок, который играет ключевую роль в росте, поддержании и выживании нейронов. Его часто описывают как "удобрение" для мозга, и считается, что он поддерживает обучение и память. Сниженные уровни BDNF были связаны с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера. Хотя предыдущие исследования показывали, что добавки кетонов могут кратковременно повышать уровень BDNF, это исследование продемонстрировало, что устойчивый нутритивный кетоз может также со временем увеличивать уровни BDNF.
Исследование также выявило сильную корреляцию между уровнями кетонов в крови и церебральным кровотоком в обеих диетических фазах. Другими словами, более высокие концентрации кетонов в крови были связаны с большим мозговым перфузии. Эта взаимосвязь придает дополнительную важность идее, что метаболизм кетонов играет прямую роль в улучшении работы мозга, даже при отсутствии когнитивных нарушений.
Хотя размер выборки был мал — только 11 участников завершили полный протокол — результаты были последовательными среди участников и подтверждены строгими исследованиями визуализации и биохимическими оценками. Авторы отметили, что девять участников завершили оба ПЭТ-сканирования, и данные по BDNF были доступны для десяти участников. Важно отметить, что серьезные побочные эффекты не были зарегистрированы, и все участники успешно достигли и поддерживали кетозное состояние во время фазы кетогенной диеты.
Данное исследование основывается на предыдущих находках из исследований, касающихся людей с легкими когнитивными нарушениями или болезнью Альцгеймера, которые часто испытывают снижение церебрального кровообращения. В этих популяциях кетогенные диеты или добавки кетонов были связаны с улучшением энергетического метаболизма и функции мозга. Однако раньше было неясно, распространятся ли те же преимущества на здоровых людей без признаков когнитивного упадка. Это новое исследование заполняет этот пробел, показывая, что кетогенная диета может улучшить как кровоток, так и нейротрофическую поддержку у людей без существующих нарушений мозга.
Низкий церебральный кровоток был связан с будущим когнитивным упадком как у пациентов, так и у здоровых людей. Несколько исследований показали, что люди с низким кровотоком в определенных областях мозга с большей вероятностью будут испытывать проблемы с памятью и снижением исполнительной функции со временем. Увеличивая церебральную перфузию, кетогенная диета может помочь защитить от такого упадка, хотя нужны дополнительные исследования для подтверждения этой возможности.
Исследователи также подчеркнули потенциальную важность BDNF в старении мозга. BDNF помогает регулировать синаптическую пластичность, способность мозга адаптироваться и реорганизовываться, что жизненно важно для обучения и памяти. Сниженные уровни BDNF обычно наблюдаются у людей с умеренной и тяжелой болезнью Альцгеймера. Повышение уровня BDNF с помощью диеты или других вмешательств может улучшить нейронную устойчивость и задержать проявление когнитивных симптомов.
Одним из ограничений исследования является небольшое количество участников. Хотя перекрестный дизайн помогает контролировать индивидуальные вариации, для подтверждения универсальности результатов потребуется большая выборка. Еще одним ограничением является то, что в исследовании участвовали только люди с избыточным весом, что означает, что результаты могут не применяться к людям с нормальным весом или тем, кто имеет разные метаболические профили. Кроме того, вмешательство длилось всего три недели на каждую диетическую фазу. Пока не ясно, будут ли эти эффекты сохраняться или усиливаться с длительным соблюдением кетогенной диеты.
Будущие исследования могут изучить, происходят ли аналогичные улучшения в церебральном кровотоке и BDNF у других популяций, таких как люди, находящиеся в группе риска деменции, лица с метаболическим синдромом или даже более молодые взрослые. Исследования также могут рассмотреть, переводятся ли эти физиологические изменения в измеримые улучшения когнитивной производительности. Наконец, было бы полезно сравнить различные типы кетогенных диет, основанных на растительных или животных жирах, чтобы оценить, как различные источники питания влияют на здоровье мозга.
Исследование, "Кетогенная диета на 3 недели увеличивает глобальный церебральный кровоток и нейротрофический фактор мозга", было подготовлено Тьен Винь Лувонгом, Ким Ванг Хансен, Алланом Кьельдсеном Хансеном, Стивеном С. Каннэйном, Нильсом Мёллером, Эсбеном Сёдергаардом, Ларсом Кристианом Гормсеном и Мадсом Свартом.