У кетогенной диеты есть свои фанатики и недоброжелатели среди людей, сидящих на диете, но в любом случае диета оказывает научно подтвержденное влияние на память у мышей. Выяснив, как диета с высоким содержанием жиров и низким содержанием углеводов улучшает память у пожилых мышей, ученые Бака и команда из Чилийского университета определили новый молекулярный сигнальный путь, который улучшает функцию синапсов и помогает объяснить пользу диеты для здоровья мозга и старения.

Результаты , опубликованные в выпуске журнала Cell Reports Medicine от 5 июня 2024 года , открывают новые направления для воздействия на эффекты памяти на молекулярном уровне без необходимости кетогенной диеты или даже ее побочных продуктов. Статья озаглавлена ​​«Применение кетогенной диеты в более позднем возрасте улучшает память за счет модификации синаптического кортикального протеома через сигнальный путь PKA у стареющих мышей ».

«Наша работа показывает, что эффекты кетогенной диеты в целом благотворно влияют на функцию мозга, и мы предлагаем механизм действия, который предлагает стратегию поддержания и улучшения этой функции во время старения», — сказал старший автор исследования Кристиан Гонсалес-Бийо. Доктор философии, профессор Университета Чили, директор Центра генетики здоровья мозга и метаболизма, а также адъюнкт-профессор Института Бака.

«Опираясь на нашу предыдущую работу, показывающую, что кетогенная диета улучшает продолжительность жизни и память у стареющих мышей, эта новая работа показывает, что мы можем начать с более старых животных и при этом улучшить здоровье стареющего мозга, и что изменения начнут происходить относительно быстро», — сказал Джон Ньюман, доктор медицинских наук, чья лаборатория в Баке сотрудничала с доктором Гонсалес-Бийо в исследовании.

Ньюман одновременно является доцентом Института Бака и гериатром Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «На сегодняшний день это наиболее детальное исследование кетогенной диеты и старения мозга у мышей».

Более века назад исследователи заметили, что крысы, которые потребляли меньше еды, жили дольше. «Теперь мы знаем, что возможность манипулировать продолжительностью жизни заключается не в том, чтобы есть меньше», — сказал Ньюман, а на самом деле связана с сигналами внутри клеток, которые включают и выключают определенные пути в ответ на доступные питательные вещества. Многие из этих путей связаны со старением, например, контроль обмена белка и метаболизма.

Некоторыми из этих сигналов являются кетоновые тела , которые состоят из ацетоацетата (AcAc), β-гидроксибутирата (BHB) и, в гораздо меньшей степени, ацетона. Эти молекулы обычно производятся в печени. Они усиливаются, когда глюкозы не хватает, будь то из-за ограничения калорий , 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 воздействию повышенного уровня 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 по мере старения было то, что их память сохранилась; возможно, она была даже лучше, чем когда они были моложе», — сказал он.

Текущее исследование, призванное ответить на вопрос, какая часть кетогенной диеты оказывает эффект и как она влияет на мозг на молекулярном уровне, улучшая память, было проведено Гонсалесом-Бийо в сотрудничестве с учеными из Buck. Мыши на кетогенной диете получали 90% калорий из жиров и 10% из белков, в то время как мыши на контрольной диете получали такое же количество белка, но только 13% жира.

Подопытные мыши «пожилого возраста» старше двух лет получали одну неделю кетогенной диеты, чередуясь с одной неделей контрольной диеты, чтобы уберечь мышей от переедания и ожирения.

По словам Гонсалеса-Бийо, преимущества кетогенной диеты были продемонстрированы посредством нейрофизиологических и поведенческих экспериментов на мышах, которые проверяют, насколько хорошо работают механизмы, участвующие в формировании, хранении и извлечении памяти у пожилых животных.

Когда они показали, что кетогенная диета, по-видимому, улучшает работу синапсов, отвечающих за память, они глубоко углубились в состав белка в этих синапсах в гиппокампе в сотрудничестве с профессором Бака Биргит Шиллинг, доктором философии, которая возглавляет Центр 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 непродолжительного соблюдения диеты (проверено после одной недели соблюдения диеты) и со временем стали более выраженными (повторное тестирование прошло через шесть недель и год).

Дальнейшие исследования показали, что в синапсах при кетогенной диете активируется определенный сигнальный путь (протеинкиназа А, которая имеет решающее значение для активности синапсов). Затем на изолированных клетках команда показала, что BHB, основное кетоновое тело, вырабатываемое при кетогенной диете, активирует этот путь.

Это приводит к идее, 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 работают кетогенная диета и кетоновые тела», — сказал Ньюман. «Это первое исследование, которое действительно связывает глубокие молекулярные механизмы всех кетоновых тел». путь к улучшению стареющего мозга».

Заглядывая в будущее, сказал он, следующим шагом будет выяснить, можно ли достичь такой же защиты памяти, используя только BHB, или, возможно, действуя еще более целенаправленно, чем это, путем непосредственного манипулирования сигнальным путем протеинкиназы А.

«Если бы мы могли воссоздать некоторые общие эффекты на функцию синапсов и память , просто манипулируя этим сигнальным путем в нужных клетках», — сказал он, — « в конце концов, нам даже не пришлось бы соблюдать кетогенную диету».