Keton β-hydroksybutyrat przywraca pamięć i synapsy podczas diety wysokotłuszczowej

Naukowcy z Hiszpanii pod przewodnictwem dr. Roquio Rojasa opublikowali w czasopiśmie Molecular Metabolism wyniki szeroko zakrojonego badania, które wykazały, że β-hydroksybutyrat (BHB) całkowicie blokuje neurodegeneracyjne skutki diety bogatej w tłuszcze nasycone na synapsy i funkcje poznawcze u myszy.

Dlaczego to jest ważne?

Diety bogate w kwas palmitynowy (główny tłuszcz nasycony w większości tłuszczów zwierzęcych i niektórych olejach roślinnych) od dawna wiążą się z zaburzeniami pamięci i obniżoną plastycznością synaptyczną. Tymczasem BHB, kluczowy metabolit ketonowy wytwarzany podczas postu lub diety ketogenicznej, służy jako alternatywne źródło energii dla neuronów i jest znany ze swojego działania przeciwzapalnego i epigenetycznego.

Metody i projekt eksperymentu

1. Kultura neuronów korowych

   • Neurony myszy inkubowano z 200 µM kwasu palmitynowego, co spowodowało zmniejszenie gęstości receptorów AMPA GluA1 na błonie i zahamowanie przekazu synaptycznego.

   • Równocześnie do hodowli dodano 5 mM BHB. Naukowcy odkryli, że BHB nie tylko samo w sobie zwiększyło ekspresję GluA1, ale także całkowicie zneutralizowało szkodliwe działanie palmitynianu.

2. Sekcje hipokampa

   • Parametry elektrofizjologiczne synaps oceniano w żywych wycinkach mózgu. Kwas palmitynowy zmniejszał zarówno amplitudę, jak i długotrwałe wzmocnienie synaptyczne (LTP), będące wskaźnikiem plastyczności synaptycznej. Wprowadzenie BHB do medium przywróciło te parametry do poziomu początkowego.

3. Testy behawioralne na zwierzętach

   • Grupie myszy podawano przez dwa miesiące dietę, w której 49% kalorii pochodziło z tłuszczów nasyconych. Grupa kontrolna spożywała standardową dietę.

   • Pamięć zmierzono w labiryncie Maurice'a: dieta bogata w tłuszcze spowodowała pogorszenie czasu przeszukiwania platformy, podczas gdy dzienna dawka doustna BHB (100 mg/kg) całkowicie przywróciła sprawność do poziomu zwierząt kontrolnych.

Mechanizmy molekularne

• Metabolizm energetyczny: BHB przełącza neurony ze ścieżki zależnej od glukozy na ścieżkę zależną od ketonów w celu produkcji ATP, redukując nadmierne wytwarzanie reaktywnych form tlenu podczas spalania tłuszczu.
• Działanie przeciwzapalne: BHB hamuje aktywację inflamasomu NLRP3, zmniejszając uwalnianie cytokin prozapalnych i chroniąc neurony przed wtórnymi uszkodzeniami zapalnymi.
• Regulacja epigenetyczna: BHB działa jako naturalny inhibitor deacetylaz histonowych (HDAC), co prowadzi do zwiększonej acetylacji białek histonowych i zwiększonej transkrypcji genów odpowiedzialnych za przebudowę synaptyczną i neuroprotekcję.

Perspektywy zastosowań klinicznych

Autorzy podkreślają, że BHB może być obiecującym neuroprotektorem dla osób stosujących niezdrową dietę lub cierpiących na otyłość i zespół metaboliczny. Dalsze badania powinny określić:

• Optymalne dawki i sposób podawania BHB u ludzi
• Czas trwania i bezpieczeństwo stosowania – w celu uniknięcia stresu ketonowego u pacjentów z patologiami układu sercowo-naczyniowego lub nerek.
• Możliwość syntezy stabilnych analogów BHB o zwiększonej biodostępności.

„Nasze badania pokazują, że BHB nie tylko kompensuje niedobory energii, ale także bezpośrednio przywraca kluczowe cząsteczki przekaźnictwa synaptycznego, chroniąc pamięć przed uszkodzeniami spowodowanymi przez tłuszcz” – podsumowuje dr Rojas.

Badania te otwierają drogę nowym nutraceutykom i lekom, które mogą chronić mózg w obliczu współczesnej diety bogatej w tłuszcze nasycone i powolnego spadku funkcji poznawczych.