Dieta ketogeniczna w profilaktyce i wspomaganiu leczenia udaru mózgu
Udar mózgu to jedna z najpoważniejszych chorób naczyniowych mózgu. Udar krwotoczny mózgu rozwija się w efekcie przerwania ściany naczynia mózgowego i krwotoku, a kolei udar niedokrwienny spowodowany jest niedotlenieniem obszaru mózgu, spowodowanym przez zaawansowane zmiany miażdżycowe lub zakrzep. Udary mózgu nigdy nie należały do rzadkości, a obecnie – występują coraz częściej u osób młodych. Na znaczeniu zyskuje profilaktyka udaru mózgu – i to podkreśla się znaczenie zdrowego stylu życia. Okazuje się, że dieta ketogeniczna może zminimalizować ryzyko wystąpienia udaru mózgu, a także wspomaga leczenie. Z czego wynika tak wysoki potencjał neuroprotekcyjny diety ketogenicznej?
Jakie są przyczyny udaru mózgu?
Udar niedokrwienny stanowi około 80 – 85% wszystkich przypadków udarów. Przyczyną niedokrwiennego udaru mózgu zaburzenie przepływu krwi przez mózg, prowadzące do nagłego spadku ciśnienia krwi, zakrzepu lub zatoru. W efekcie obszar mózgu, który jest ukrwiony przez określone naczynie krwionośne doświadcza niedotlenienia.
Niekiedy objawy niedokrwienia mózgu są przejściowe i ustępują samoistnie. Może także dojść do udaru niedokrwiennego, czyli obumarcia określonego obszaru mózgu. Komórki nerwowe giną już po kilku minutach niedotlenienia i zmiany te mają charakter nieodwracalny.
Niemodyfikowalne przyczyny udaru mózgu, na które nie mamy wpływu to podeszły wiek, płeć męska oraz predyspozycje genetyczne. Znacznie więcej jest natomiast czynników modyfikowanych. Te najistotniejsze to:
– siedzący tryb życia
– nadwaga i otyłość
– palenie papierosów i spożywanie alkoholu
– dna moczanowa
– zaburzenia krzepnięcia krwi
– nieprawidłowy lipidogram
– insulinooporność oraz cukrzyca typu 2
Dieta ketogenowa ma duże ilości tłuszczu i niską zawartość węglowodanów i białek. W związku z tym zapewnia niewystarczające poziomy węglowodanów do procedur metabolicznych. Z kolei komórki w obwodowym i ośrodkowym układzie nerwowym, wykorzystując zawartość tłuszczu w tej diecie, zapewniają swoje potrzeby metaboliczne. Po utlenieniu dużych ilości kwasów tłuszczowych, wytwarzane są duże ilości acetylo-CoA, co w konsekwencji prowadzi do powstania ciał ketonowych (acetooctanu, β-hydroksymaślanu i acetonu) w mitochondriach wątroby. Ostatecznie ciała ketonowe są wprowadzane do krwiobiegu i są zużywane jako źródło energii w tkankach obwodowych i mózgowych. Chociaż w normalnych warunkach tkanka mózgowa zużywa glukozę jako główne źródło energii, mózg jest jednak w stanie zużywać ketony jako paliwo alternatywne. Ta zdolność mózgu jest wyzwalana przez pewne warunki, takie jak niektóre diety, post i intensywne ćwiczenia fizyczne. Zdolność mózgu do konsumpcji ketonów zamiast glukozy jest uważana za formę adaptacji metabolicznej mózgu.
Skuteczność diety ketogenicznej w profilaktyce i leczeniu udaru niedokrwiennego
Pojawiające się dane z badań przedklinicznych zaproponowały dodatkowe opcje terapeutyczne dla diet ketogenicznych, poza jej wpływem na lekooporne formy padaczki. Istnieją dowody na to, że dieta ketogeniczna jest w stanie chronić neurony i poprawia wyniki funkcjonalne w niektórych eksperymentalnych modelach chorób neurodegeneracyjnych, takich jak: choroba Alzheimera, choroba Parkinsona i choroba Huntingtona oraz urazy rdzenia kręgowego.
Stres oksydacyjny, ekscytotoksyczność i apoptoza to trzy patologiczne procesy związane z wieloma zaburzeniami neurologicznymi, od choroby neurodegeneracyjnej do udaru niedokrwiennego. Wyniki eksperymentów sugerują, że dieta ketogeniczna może zmniejszyć niekorzystne skutki tych zdarzeń; dlatego może mieć obiecujący wpływ na uszkodzenia niedokrwienne.
W następstwie niedokrwienia dochodzi do niewydolności metabolizmu energetycznego, co prowadzi do nagromadzenia się glutaminianu – związku silnie toksycznego dla komórek neuronowych. W efekcie glutaminian poprzez aktywację jego receptorów zwiększa poziom wapnia w neuronach. Zwiększone wewnątrzkomórkowe ilości jonów wapnia aktywują kilka mechanizmów neurotoksycznych, takich jak: upośledzenie funkcji mitochondriów, wytwarzanie wolnych rodników oraz pobudzenie białek apoptotycznych. Badania in vitro sugerują, że ciała ketonowe są w stanie chronić niektóre rodzaje neuronów przed niekorzystnymi skutkami ekscytotoksyczności i wydłużać ich czas przeżycia. Dlatego wydaje się, że dieta ketogeniczna może odgrywać rolę regulacyjną w metabolizmie energetycznym i ekscytotoksyczności glutaminianu.
Stres oksydacyjny odgrywa kluczową rolę w udarze niedokrwiennym, pogarsza stany niedokrwienia mózgu i rozszerza uszkodzenia komórek w sąsiedztwie niedotlenionego obszaru. Po okresie reperfuzji, mitochondria wytwarzają znaczną ilość wolnych rodników. Wraz z postępem urazu niedokrwiennego następuje zaburzenie równowagi między produkcją i zmiataniem wolnych rodników, co prowadzi do wzrostu urazów niedokrwiennych. Badania wykazały, że dieta ketogeniczna poprawia zdolność neuronów do eliminacji wolnych rodników. Efekt ten może częściowo pośredniczyć w zwiększaniu poziomu glutationu i poprawie zdolności antyoksydacyjnej mitochondriów oraz ochronie mitochondriów przed zniszczeniem wywołanym stresem oksydacyjnym. Ponadto, badania in vitro wykazały, że ciała ketonowe poprzez regulację utleniania NADH, redukują utlenianie wywołane wolnymi rodnikami oraz stres oksydacyjny w komórkach neuronalnych.
Apoptoza lub zaprogramowana śmierć komórki oddziałuje na niedokrwione neurony po kilku godzinach lub dniach od wystąpienia niedotlenienia. Stopniowy postęp tego typu śmierci neuronów może stworzyć okazję do odzyskania żywych neuronów po uszkodzeniu niedokrwiennym. Jak wspomniano powyżej, nadmierne wytwarzanie wolnych rodników zaburza funkcje mitochondriów, co w konsekwencji prowadzi do syntezy czynników proapoptotycznych. Badania wykazały, że ciała ketonowe redukują niektóre biomarkery apoptotyczne. Jak sądzono, w apoptozę zaangażowanych jest wiele różnych cząsteczek biogennych, ale w przybliżeniu we wszystkich przypadkach główną drogą do apoptozy jest aktywacja białek kaspazy. Wyniki badań na zwierzętach wykazały, że keto dieta jest w stanie zablokować co najmniej jedno z białek kaspazy i wywierać działanie neuroprotekcyjne. W związku z tym można postulować, że stosowanie diety ketogenicznej mogłoby przynieść korzyści w leczeniu uszkodzeń niedokrwiennych mózgu i zapewnić doskonałą okazję do wyleczenia neuronów wokół strefy niedokrwienia.
Neuropatologie, takie jak udar, powodują niedopasowanie między zapotrzebowaniem na energię a jej podażą: przepływ krwi jest nieprawidłowy, poziom tlenu spada i mitochondria nie działają. Metabolizm ketonów jest enzymatycznie prostszy i wydajniejszy niż metabolizm glukozy lub pirogronianu i według doniesień zwiększa globalny mózgowy przepływ krwi. Rzeczywiście, ciała ketonowe są jedynymi krążącymi substratami, oprócz glukozy, o których wiadomo, że znacząco przyczyniają się do metabolizmu mózgowego. Dokładne mechanizmy, dzięki którym ograniczenie kalorii, dieta ketogeniczna i ciała ketonowe zapewniają ochronę w przypadku udaru niedokrwiennego nie są jasne, ale zauważalna jest poprawa funkcji mitochondriów, zmniejszenie stanu zapalnego i zwiększenie ekspresji neurotrofin. Ostatnio pod lupę badaczy trafiły także sirtuiny. Te deacetylazy histonów lokalizują się w różnych przedziałach subkomórkowych i mają różnorodne substraty. Aktywność zależy od dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NAD +), który łączy tę rodzinę enzymów z komórkowymi poziomami energii. Rzeczywiście, niektóre sirtuiny (SIRT3) znajdują się w mitochondriach. Ograniczenie kalorii może aktywować i / lub zwiększyć ekspresję sirtuin, które następnie modulują białka zaangażowane w przeżycie komórki i apoptotyczną śmierć komórki.
Ciała ketonowe działają jako przeciwutleniacze (redukują reaktywne reaktywne ROS formy tlenu) poprzez zwiększenie stosunku NAD + / NADH (poprzez użycie NADH jako donora elektronów). Jaki jest udział sirtuin? Okazało się, że po wywołaniu udaru poziom SIRT3 ulegał zwiększonej regulacji, a ketony działały w celu zmniejszenia wielkości obszaru niedokrwienia, poprawy neurologicznej funkcji i zmniejszenia utleniania białek.
Dieta ketogeniczna to nie tylko skuteczna dieta w insulinooporności, cukrzycy, chorobie Hashimoto czy otyłości. To dieta o działaniu neuroprotekcyjnym, co może okazać się pomocne w profilaktyce zmian neurodegeneracyjnych, a także udarów mózgu.
