Diet rendah karbohidrat Boleh Mencegah atau Mencegah Penuaan Otak

Kajian neuroimaging baru telah menemui beberapa berita baik dan buruk mengenai penuaan otak.

Pertama berita buruk: Perubahan neurobiologi yang berkaitan dengan penuaan dapat dilihat pada usia yang jauh lebih muda daripada yang diharapkan, pada akhir 40-an.

Kini berita baik: Kajian baru ini juga mendapati bahawa penuaan ini dapat dicegah atau dibalikkan berdasarkan perubahan diet yang melibatkan meminimumkan pengambilan karbohidrat sederhana.

Untuk lebih memahami bagaimana diet mempengaruhi penuaan otak, sebuah pasukan penyelidik yang diketuai oleh profesor dan pengarang utama Universiti Stony Brook Lilianne R. Mujica-Parodi, Ph.D., memfokuskan pada tempoh pra-simptomatik di mana pencegahan mungkin paling berkesan.

Menggunakan kumpulan data neuroimaging jangka hayat berskala besar, para penyelidik mendapati bahawa komunikasi fungsional antara kawasan otak tidak stabil dengan usia, biasanya pada akhir 40-an. Ketidakstabilan ini berkorelasi dengan kognisi yang kurang baik dan mempercepat dengan daya tahan insulin.

Eksperimen yang disasarkan kemudian menunjukkan biomarker ini untuk penuaan otak dapat dimodulasi dengan pasti dengan perubahan dalam makan, termasuk penurunan glukosa dan peningkatan keton, kedua-dua faktor dalam diet Keto yang popular.

Kesan ini ditiru pada kedua perubahan pada diet, serta setelah minum suplemen yang sesuai dengan kalori khusus bahan bakar, menurut penemuan kajian.

"Apa yang kami dapati dengan eksperimen ini melibatkan berita buruk dan baik," kata Mujica-Parodi, seorang profesor di Jabatan Kejuruteraan Bioperubatan dengan janji temu bersama di Kolej Kejuruteraan & Sains Gunaan dan Sekolah Perubatan Renaissance di Universiti Stony Brook, dan ahli fakulti di Pusat Biologi Fizikal dan Kuantitatif Laufer.

"Berita buruknya adalah kita melihat tanda-tanda pertama penuaan otak lebih awal daripada yang difikirkan sebelumnya. Namun, berita baiknya ialah kita mungkin dapat mencegah atau membalikkan kesan ini dengan diet, mengurangkan kesan mengganggu hipometabolisme dengan menukar glukosa dengan keton sebagai bahan bakar untuk neuron. "

Dengan menggunakan neuroimaging otak, para penyelidik mendapati bahawa terdapat gangguan komunikasi antara kawasan otak - yang dikenali sebagai kestabilan rangkaian - jauh lebih awal daripada yang dijangkakan.

"Kami berpendapat, seiring bertambahnya usia, otak mereka mulai kehilangan kemampuan untuk memetabolisme glukosa dengan cekap, menyebabkan neuron lambat kelaparan, dan jaringan otak tidak stabil," kata Mujica-Parodi. “Oleh itu, kami menguji apakah memberi otak sumber bahan bakar yang lebih efisien, dalam bentuk keton, baik dengan mengikuti diet rendah karbohidrat atau minum suplemen keton, dapat memberi otak tenaga yang lebih besar. Walaupun pada individu yang lebih muda, tenaga tambahan ini menstabilkan lagi rangkaian otak. "

Untuk menjalankan eksperimen mereka, kestabilan jaringan otak ditetapkan sebagai biomarker untuk penuaan dengan menggunakan dua kumpulan data neuroimaging otak (fMRI) berskala besar berjumlah hampir 1,000 individu, antara usia 18 dan 88 tahun.

Para penyelidik mendapati bahawa ketidakstabilan jaringan otak dikaitkan dengan gangguan kognisi dan dipercepat dengan diabetes Jenis 2, penyakit yang menyekat kemampuan neuron untuk memetabolisme glukosa secara berkesan.

Untuk mengenal pasti mekanisme yang khusus untuk ketersediaan tenaga, para penyelidik kemudian menetapkan usia tetap dan mengimbas 42 orang dewasa di bawah usia 50 tahun dengan fMRI. Ini membolehkan mereka melihat secara langsung kesan glukosa dan keton pada otak setiap individu, jelas mereka.

Tindak balas otak terhadap diet diuji dengan dua cara. Yang pertama adalah holistik, membandingkan kestabilan jaringan otak setelah peserta kajian menghabiskan satu minggu untuk diet standard (tidak terhad) berbanding diet rendah karbohidrat (misalnya, daging atau ikan dengan salad, tetapi tidak ada gula, biji-bijian, beras, atau sayur-sayuran berkanji) ).

Dalam diet standar, bahan bakar utama yang dimetabolisme adalah glukosa, sedangkan dalam diet rendah karbohidrat, bahan bakar utama yang dimetabolisme adalah keton, kata para penyelidik.

Walau bagaimanapun, para penyelidik juga menyedari mungkin terdapat perbezaan lain antara diet yang mendorong kesan yang diperhatikan. Itu membawa kepada percubaan lain. Untuk mengasingkan glukosa vs keton sebagai perbezaan penting antara diet, satu set peserta bebas diimbas sebelum dan selepas minum dos glukosa kecil pada satu hari, dan keton pada yang lain, di mana kedua-dua bahan bakar itu diberi dos berat badan dan dipadankan secara kalori.

Hasilnya sama, menunjukkan bahawa perbezaan antara diet dapat dikaitkan dengan jenis bahan bakar yang mereka berikan ke otak, para penyelidik melaporkan.

Penemuan tambahan dari kajian ini merangkumi:

• kesan penuaan otak muncul pada usia 47 tahun, dengan degenerasi paling cepat berlaku pada usia 60 tahun;
• walaupun pada orang dewasa di bawah usia 50 tahun, ketosis diet (sama ada dicapai setelah satu minggu perubahan diet atau 30 minit selepas minum keton) meningkatkan keseluruhan aktiviti otak dan menstabilkan rangkaian fungsional.

Ini diduga disebabkan oleh fakta bahawa keton memberikan tenaga yang lebih besar kepada sel daripada glukosa, bahkan ketika bahan bakarnya sesuai dengan kalori. Manfaat ini sebelumnya telah ditunjukkan untuk jantung, tetapi set eksperimen semasa memberikan bukti pertama untuk kesan yang setara di otak, menurut para penyelidik.

"Kesan ini penting kerana penuaan otak, dan terutama demensia, dikaitkan dengan 'hipometabolisme,' di mana neuron secara beransur-ansur kehilangan kemampuan untuk menggunakan glukosa sebagai bahan bakar secara berkesan. Oleh itu, jika kita dapat meningkatkan jumlah tenaga yang tersedia untuk otak dengan menggunakan bahan bakar yang berbeda, harapannya adalah kita dapat mengembalikan otak kepada fungsi yang lebih muda, ”kata Mujica-Parodi.

Kajian ini diterbitkan di PNAS.

Sumber: Universiti Stony Brook

Foto: