Artikel zur Langlebigkeit

Eine kohlenhydratarme Diät verhindert oder kehrt die Alterung des Gehirns um

eine kohlenhydratarme Ernährung verhindert die Alterung des Gehirns
  • Menschen, die eine Woche lang eine kohlenhydratarme Diät (kein Zucker, Getreide, Reis oder stärkehaltiges Gemüse) zu sich nahmen, hatten ein stabileres Gehirnnetzwerk, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, dass das Gehirn Ketone anstelle von Glukose als Brennstoff verwendet.

  • Die Stabilität des Gehirnnetzwerks, die mit der Kognition zusammenhängt, wurde als Biomarker für die Alterung des Gehirns verwendet.

  • Die Auswirkungen der Gehirnalterung begannen im Alter von 47 Jahren, die stärkste Degeneration trat jedoch im Alter von 60 Jahren auf.

  • Mit zunehmendem Alter verliert das Gehirn seine Fähigkeit, Glukose effektiv zu nutzen, was dazu führen kann, dass Neuronen langsam verhungern.

Dieser Artikel wurde in den Stonybrook University News veröffentlicht:

Eine von der Stony Brook University-Professorin und Hauptautorin Lilianne R. Mujica-Parodi, PhD, durchgeführte und in PNAS veröffentlichte Studie mit Neuroimaging zeigt, dass mit dem Altern verbundene neurobiologische Veränderungen bereits in einem viel jüngeren Alter beobachtet werden können, als man erwarten würde, nämlich im Spätstadium 40er Jahre. Die Studie legt jedoch auch nahe, dass dieser Prozess durch Ernährungsumstellungen, die eine Minimierung des Verzehrs einfacher Kohlenhydrate beinhalten, verhindert oder umgekehrt werden kann.

Um besser zu verstehen, wie die Ernährung die Gehirnalterung beeinflusst, konzentrierte sich das Forschungsteam auf die präsymptomatische Phase, in der die Prävention möglicherweise am wirksamsten ist. In dem Artikel mit dem Titel „Die Ernährung moduliert die Netzwerkstabilität des Gehirns, einen Biomarker für die Alterung des Gehirns, bei jungen Erwachsenen“ zeigten sie anhand umfangreicher Neuroimaging-Datensätze über die gesamte Lebensspanne, dass die funktionelle Kommunikation zwischen Gehirnregionen mit zunehmendem Alter, typischerweise in den späten 40ern, instabil wird. und diese Destabilisierung korreliert mit einer schlechteren Wahrnehmung und beschleunigt sich mit der Insulinresistenz.

Gezielte Experimente zeigten dann, dass dieser Biomarker für die Alterung des Gehirns zuverlässig durch den Verbrauch verschiedener Energiequellen moduliert wird: Glukose sinkt und Ketone erhöhen die Stabilität der Gehirnnetzwerke. Dieser Effekt wiederholte sich sowohl bei Änderungen der Gesamternährung als auch nach dem Verzehr eines kraftstoffspezifischen, kalorienangepassten Nahrungsergänzungsmittels.

„Was wir bei diesen Experimenten herausgefunden haben, beinhaltet sowohl schlechte als auch gute Nachrichten“, sagte Mujica-Parodi, Professorin am Department of Biomedical Engineering mit gemeinsamen Berufungen am College of Engineering & Applied Sciences und der Renaissance School of Medicine der Stony Brook University ein Fakultätsmitglied im Laufer Center for Physical and Quantitative Biology.

„Die schlechte Nachricht ist, dass wir die ersten Anzeichen der Gehirnalterung viel früher sehen als bisher angenommen. Die gute Nachricht ist jedoch, dass wir diese Effekte möglicherweise mit der Ernährung verhindern oder umkehren können, indem wir die Auswirkungen des zunehmenden Hypometabolismus abmildern, indem wir Glukose gegen Ketone als Treibstoff für Neuronen austauschen.“

Was die Forscher mithilfe von Neuroimaging des Gehirns herausgefunden haben, ist, dass es schon sehr früh zu einem Zusammenbruch der Kommunikation zwischen Gehirnregionen („Netzwerkstabilität“) kommt.

„Wir glauben, dass mit zunehmendem Alter das Gehirn der Menschen die Fähigkeit verliert, Glukose effizient zu verstoffwechseln, was dazu führt, dass Neuronen langsam verhungern und Gehirnnetzwerke destabilisiert werden“, sagte Mujica-Parodi. „Daher haben wir getestet, ob die Bereitstellung einer effizienteren Energiequelle für das Gehirn in Form von Ketonen, entweder durch eine kohlenhydratarme Diät oder durch die Einnahme von Ketonpräparaten, das Gehirn mit mehr Energie versorgen kann.“ Selbst bei jüngeren Menschen stabilisierte diese zusätzliche Energie die Gehirnnetzwerke weiter.“

Um ihre Experimente durchzuführen, wurde die Stabilität des Gehirnnetzwerks als Biomarker für das Altern ermittelt, indem zwei groß angelegte fMRT-Datensätze (Brain Neuroimaging) von insgesamt fast 1.000 Personen im Alter von 18 bis 88 Jahren verwendet wurden. Die Destabilisierung von Gehirnnetzwerken war mit einer Beeinträchtigung der Kognition verbunden und wurde beschleunigt Typ-2-Diabetes, eine Krankheit, die die Fähigkeit von Neuronen blockiert, Glukose effektiv zu verstoffwechseln.

Um den Mechanismus als spezifisch für die Energieverfügbarkeit zu identifizieren, hielten die Forscher dann das Alter konstant und scannten weitere 42 Erwachsene unter 50 Jahren mit fMRT. Dadurch konnten sie die Auswirkungen von Glukose und Ketonen auf das Gehirn jedes Einzelnen direkt beobachten.

Die Reaktion des Gehirns auf die Ernährung wurde auf zwei Arten getestet. Die erste war ganzheitlich und verglich die Stabilität des Gehirnnetzwerks, nachdem die Teilnehmer eine Woche lang eine Standarddiät (uneingeschränkt) mit einer kohlenhydratarmen Diät (z. B. Fleisch oder Fisch mit Salat, aber ohne Zucker, Getreide, Reis, stärkehaltiges Gemüse) verbracht hatten.

Bei einer Standarddiät ist der primär verstoffwechselte Brennstoff Glukose, während bei einer kohlenhydratarmen Diät Ketone der primär verstoffwechselte Brennstoff sind. Es könnte jedoch auch andere Unterschiede zwischen den Ernährungsweisen gegeben haben, die zu den beobachteten Effekten führten. Um den entscheidenden Unterschied zwischen den Diäten zwischen Glukose und Ketonen zu isolieren, wurde daher eine unabhängige Gruppe von Teilnehmern vor und nach dem Trinken einer kleinen Dosis Glukose an einem Tag und Ketonen am anderen Tag gescannt, wobei die beiden Kraftstoffe individuell gewichtsabhängig waren. dosiert und kalorisch abgestimmt. Die Ergebnisse wiederholten sich und zeigten, dass die Unterschiede zwischen den Diäten auf die Art des Kraftstoffs zurückzuführen sind, den sie dem Gehirn liefern.

Zu den weiteren Erkenntnissen der Studie gehörten die folgenden: Die Auswirkungen der Gehirnalterung traten im Alter von 47 Jahren auf, wobei die schnellste Degeneration im Alter von 60 Jahren auftrat. Auch bei jüngeren Erwachsenen unter 50 Jahren kam es zu einer diätetischen Ketose (unabhängig davon, ob sie nach einer Woche Ernährungsumstellung oder nach 30 Minuten erreicht wurde). nach dem Trinken von Ketonen) erhöhte die allgemeine Gehirnaktivität und stabilisierte funktionelle Netzwerke.

Es wird angenommen, dass dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass Ketone den Zellen mehr Energie liefern als Glukose, selbst wenn die Brennstoffe kalorienmäßig aufeinander abgestimmt sind. Dieser Nutzen wurde bereits für das Herz nachgewiesen, doch die aktuellen Experimente liefern den ersten Beweis für entsprechende Wirkungen im Gehirn.

„Dieser Effekt ist wichtig, weil die Alterung des Gehirns und insbesondere Demenz mit einem „Hypometabolismus“ verbunden sind, bei dem Neuronen nach und nach die Fähigkeit verlieren, Glukose effektiv als Brennstoff zu nutzen.

Wenn wir also die Menge an Energie erhöhen können, die dem Gehirn zur Verfügung steht, indem wir einen anderen Brennstoff verwenden, besteht die Hoffnung, dass wir dem Gehirn eine jugendlichere Funktion zurückgeben können. In Zusammenarbeit mit Dr. Eva Ratai vom Massachusetts General Hospital beschäftigen wir uns derzeit mit dieser Frage und weiten unsere Studien inzwischen auf ältere Bevölkerungsgruppen aus“, sagte Mujica-Parodi.

„Zusätzliche Forschung mit Mitarbeitern von Children's National unter der Leitung von Dr. Nathan Smith konzentriert sich auf die Entdeckung der genauen Mechanismen, durch die Kraftstoff die Signalübertragung zwischen Neuronen beeinflusst. Schließlich arbeiten wir in Zusammenarbeit mit Dr. Ken Dill und Dr. Steven Skiena in Stony Brook an der Entwicklung eines umfassenden Rechenmodells, das unser Verständnis der Biologie, von einzelnen Neuronen über ganze Gehirne bis hin zur kognitiven Entwicklung, einbeziehen kann .“

 Die Studie wurde veröffentlicht in Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften im März 2020.



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