Ketona β-hidroksibutirāts atjauno atmiņu un sinapses diētas ar augstu tauku saturu laikā

Spānijas zinātnieki Dr. Rokio Rohasa vadībā publicēja plaša mēroga pētījumu žurnālā “Molecular Metabolism”, kurā parādīts, ka β-hidroksibutirāts (BHB) pilnībā bloķē piesātinātajiem taukiem bagātas diētas neirodeģeneratīvo ietekmi uz peļu sinapsēm un kognitīvajām funkcijām.

Kāpēc tas ir svarīgi?

Uzturs ar augstu palmitīnskābes (galvenais piesātinātais taukskābis lielākajā daļā dzīvnieku tauku un dažās augu eļļās) saturu jau sen ir saistīts ar atmiņas traucējumiem un samazinātu sinaptisko plastiskumu. Tikmēr BHB, galvenais ketonu metabolīts, kas rodas badošanās vai ketogēnas diētas laikā, kalpo kā alternatīvs enerģijas avots neironiem un ir pazīstams ar savu pretiekaisuma un epigenetisko iedarbību.

Metodes un eksperimentālais dizains

1. Kortikālā neironu kultūra

   • Peles neironi tika inkubēti ar 200 µM palmitīnskābi, kā rezultātā samazinājās AMPA GluA1 receptoru blīvums uz membrānas un tika inhibēta sinaptiskā pārnešana.

   • Paralēli kultūrai tika pievienots 5 mM BHB. Zinātnieki atklāja, ka BHB ne tikai palielināja GluA1 ekspresiju, bet arī pilnībā neitralizēja palmitāta kaitīgo iedarbību.

2. Hipokampas sekcijas

   • Sinapsu elektrofizioloģiskie parametri tika novērtēti dzīvās smadzeņu šķēlītēs. Palmitīnskābe samazināja gan amplitūdu, gan ilgtermiņa potenciāciju (LTP), kas ir sinaptiskās plastiskuma indikators. BHB ievadīšana vidē atjaunoja šos parametrus sākotnējā līmenī.

3. Uzvedības testi ar dzīvniekiem

   • Peļu grupai divus mēnešus tika dota diēta, kurā 49 procenti no kalorijām bija piesātinātie tauki. Kontroles grupa ēda standarta diētu.

   • Atmiņa tika mērīta Morisa labirintā: diēta ar augstu tauku saturu pasliktināja platformas meklēšanas laiku, savukārt BHB dienas deva (100 mg/kg) pilnībā atjaunoja sniegumu kontroles dzīvnieku līmenī.

Molekulārie mehānismi

• Enerģijas metabolisms: BHB pārslēdz neironus no glikozes atkarīga uz ketonatkarīgu ATP ražošanas ceļu, samazinot reaktīvo skābekļa sugu pārmērīgu veidošanos tauku izmantošanas laikā.
• Pretiekaisuma iedarbība: BHB kavē NLRP3 inflammasomu aktivāciju, samazinot proinflamatorisko citokīnu izdalīšanos un aizsargājot neironus no sekundāriem iekaisuma bojājumiem.
• Epiģenētiskā regulācija: BHB darbojas kā dabisks histonu deacetilāžu (HDAC) inhibitors, kas izraisa pastiprinātu histonu proteīnu acetilēšanu un palielinātu gēnu transkripciju, kas ir atbildīgi par sinaptisko pārveidošanu un neiroprotekciju.

Klīniskās lietošanas perspektīvas

Autori uzsver, ka BHB varētu būt daudzsološs neiroprotektors cilvēkiem, kuri ievēro neveselīgu uzturu vai cieš no aptaukošanās un vielmaiņas sindroma. Turpmākiem pētījumiem jānosaka:

• Optimālas BHB devas un ievadīšana cilvēkiem
• Lietošanas ilgums un drošība — lai izvairītos no ketotiskā stresa pacientiem ar sirds un asinsvadu vai nieru patoloģijām.
• Iespēja sintezēt stabilus BHB analogus ar uzlabotu biopieejamību.

“Mūsu darbs pierāda, ka BHB ne tikai kompensē enerģijas deficītu, bet arī tieši atjauno galvenās sinaptiskās pārneses molekulas, aizsargājot atmiņu no tauku bojājumiem,” secina Dr. Rohass.

Šis pētījums paver durvis jauniem uztura bagātinātājiem un zālēm, kas varētu aizsargāt smadzenes mūsdienu uztura, kas bagāts ar piesātinātajiem taukiem, un lēnas kognitīvās spējas pasliktināšanās apstākļos.