Eine kohlenhydratarme Diät kann das Altern des Gehirns verhindern oder sogar umkehren

Eine neue Neuroimaging-Studie hat einige gute und schlechte Nachrichten über die Alterung des Gehirns gefunden.

Zunächst die schlechte Nachricht: Neurobiologische Veränderungen im Zusammenhang mit dem Altern können in einem viel jüngeren Alter als erwartet in den späten 40er Jahren beobachtet werden.

Nun die gute Nachricht: Die neue Studie ergab auch, dass dieses Altern aufgrund von Ernährungsumstellungen, bei denen der Verbrauch einfacher Kohlenhydrate minimiert wird, verhindert oder rückgängig gemacht werden kann.

Um besser zu verstehen, wie die Ernährung die Alterung des Gehirns beeinflusst, konzentrierte sich ein Forschungsteam unter der Leitung der Professorin und Hauptautorin der Stony Brook University, Lilianne R. Mujica-Parodi, auf die präsymptomatische Phase, in der Prävention am effektivsten sein kann.

Mithilfe von Neuroimaging-Datensätzen mit großer Lebensdauer fanden die Forscher heraus, dass sich die funktionelle Kommunikation zwischen Gehirnregionen mit dem Alter destabilisiert, typischerweise Ende der 40er Jahre. 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 mit Veränderungen beim Essen moduliert wird, einschließlich der Verringerung der Glukose und der Erhöhung der Ketone, beides Faktoren in der beliebten Keto-Diät.

Dieser Effekt wiederholte sich nach den Ergebnissen der Studie sowohl bei Ernährungsumstellungen als auch nach dem Trinken eines kraftstoffspezifischen kalorienangepassten Nahrungsergänzungsmittels.

"Was wir bei diesen Experimenten gefunden haben, sind sowohl schlechte als auch gute Nachrichten", sagte Mujica-Parodi, Professor am Department of Biomedical Engineering mit gemeinsamen Ernennungen am College of Engineering & Applied Sciences und der Renaissance School of Medicine an der Stony Brook University Fakultätsmitglied im Laufer Zentrum für Physikalische und Quantitative Biologie.

„Die schlechte Nachricht ist, dass wir die ersten Anzeichen einer Gehirnalterung viel früher sehen als bisher angenommen. Die gute Nachricht ist jedoch, dass wir diese Effekte möglicherweise durch die Ernährung verhindern oder umkehren können, indem wir die Auswirkungen des Eingriffs in den Hypometabolismus abschwächen, indem wir Glukose gegen Ketone als Brennstoff für Neuronen austauschen. “

Mithilfe der Bildgebung des Gehirns stellten die Forscher fest, dass die Kommunikation zwischen Gehirnregionen - bekannt als Netzwerkstabilität - viel früher als erwartet zusammenbricht.

"Wir glauben, dass ihr Gehirn mit zunehmendem Alter die Fähigkeit verliert, Glukose effizient zu metabolisieren, wodurch Neuronen langsam verhungern und Hirnnetzwerke sich destabilisieren", sagte Mujica-Parodi. „Daher haben wir getestet, ob die Bereitstellung einer effizienteren Kraftstoffquelle für das Gehirn in Form von Ketonen, entweder durch eine kohlenhydratarme Diät oder durch das Trinken von Ketonpräparaten, das Gehirn mit mehr Energie versorgen kann. Selbst bei jüngeren Menschen hat diese zusätzliche Energie die Hirnnetzwerke weiter stabilisiert. “

Um ihre Experimente durchzuführen, wurde die Stabilität des Hirnnetzwerks als Biomarker für das Altern unter Verwendung von zwei großen fMRI-Datensätzen (Brain Neuroimaging) mit insgesamt fast 1.000 Personen im Alter zwischen 18 und 88 Jahren etabliert.

Die Forscher fanden heraus, dass die Destabilisierung von Hirnnetzwerken mit einer Beeinträchtigung der Kognition verbunden war und durch Typ-2-Diabetes beschleunigt wurde, eine Krankheit, die die Fähigkeit der Neuronen blockiert, Glukose effektiv zu metabolisieren.

Um den Mechanismus als spezifisch für die Energieverfügbarkeit zu identifizieren, hielten die Forscher das Alter konstant und scannten weitere 42 Erwachsene unter 50 Jahren mit fMRT. Dies ermöglichte es ihnen, den Einfluss von Glukose und Ketonen auf das Gehirn jedes Einzelnen direkt zu beobachten, erklärten sie.

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

In einer Standarddiät ist der metabolisierte Primärbrennstoff Glukose, während in einer kohlenhydratarmen Diät der metabolisierte Primärbrennstoff Ketone sind, stellten die Forscher fest.

Die Forscher stellten jedoch auch fest, dass es möglicherweise andere Unterschiede zwischen den Diäten gegeben hat, die die beobachteten Effekte auslösen. Das führte zu einem weiteren Experiment. Um Glukose gegen Ketone als entscheidenden Unterschied zwischen den Diäten zu isolieren, wurde eine unabhängige Gruppe von Teilnehmern vor und nach dem Trinken einer kleinen Dosis Glukose an einem Tag und Ketone am anderen Tag gescannt, wobei die beiden Kraftstoffe einzeln gewichtsdosiert wurden kalorisch abgestimmt.

Die Ergebnisse waren die gleichen und zeigten, dass die Unterschiede zwischen den Diäten auf die Art des Kraftstoffs zurückzuführen sind, den sie dem Gehirn liefern, berichteten die Forscher.

Weitere Ergebnisse der Studie waren:

• Die Auswirkungen der Hirnalterung traten im Alter von 47 Jahren auf, wobei die schnellste Degeneration im Alter von 60 Jahren auftrat.
• Selbst bei Erwachsenen unter 50 Jahren erhöhte die Ketose in der Nahrung (ob nach einer Woche Ernährungsumstellung oder 30 Minuten nach dem Trinken von Ketonen) die allgemeine Gehirnaktivität und stabilisierte funktionelle Netzwerke.

Es wird angenommen, dass dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass Ketone den Zellen mehr Energie als Glukose liefern, selbst wenn die Brennstoffe kalorisch aufeinander abgestimmt sind. Dieser Vorteil wurde bereits für das Herz gezeigt, aber die aktuellen Experimente liefern den Forschern zufolge den ersten Beweis für äquivalente Wirkungen im Gehirn.

„Dieser Effekt ist wichtig, da die Alterung des Gehirns und insbesondere Demenz mit einem Hypometabolismus verbunden sind, bei dem Neuronen allmählich die Fähigkeit verlieren, Glukose effektiv als Kraftstoff zu nutzen. Wenn wir also die dem Gehirn zur Verfügung stehende Energiemenge durch Verwendung eines anderen Brennstoffs erhöhen können, besteht die Hoffnung, dass wir das Gehirn wieder jugendlicher machen können “, sagte Mujica-Parodi.

Die Studie wurde veröffentlicht in PNAS.

Quelle: Stony Brook University

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