Неврофармакология

Тази статия е част от изследователската тема

Връзката между хомеостазата на мозъчната енергия и невроналната активност Вижте всички 8 статии

метаболитната

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Преглед на СТАТИЯ

  • Програма за неврология, Катедра по психология, Тринити Колидж, Хартфорд, CT, САЩ

Кетогенната диета и метаболизмът, базиран на кетони

Метаболизмът влияе върху мозъчната дейност и метаболитната дисфункция е свързана с голямо разнообразие от неврологични нарушения. Причинно-следствената връзка между метаболитната и невроналната дисфункция често е неясна, макар и не в случай на епилепсия и диета. Историческите наблюдения отбелязват терапевтичните ползи от гладуването при епилепсия, но гладуването е непременно ограничена във времето практика. Терапевтичните ползи от метаболитното състояние на гладно са потвърдени преди повече от 90 години, когато високомаслената, нисковъглехидратна кетогенна диета (KD) е описана като алтернатива на гладуването, което все още намалява епилептичните припадъци (Wilder, 1921). На свой ред антиконвулсивните лекарства дебютираха през следващите две десетилетия, така че оттогава KD се използва най-вече за неработоспособна и устойчива на лекарства епилепсия, която се оценява на 15% до 45% от случаите (Picot et al., 2008; Dong et al., 2011).

Въпреки че се използва клинично в продължение на много десетилетия, предписва се най-често на деца и нараства популярността през последните две десетилетия, механизмът на действие на KD остава противоречив. KD е проектиран да произвежда кетоза без гладуване, като строго ограничава приема на въглехидрати (Wilder, 1921). За да компенсира загубените калории и да увеличи кетозата, съдържанието на мазнини се увеличава драстично. Когато приемът на въглехидрати е силно ограничен (както по време на KD или на гладно), черният дроб увеличава производството на кетонни тела β-хидроксибутират, ацетоацетат и ацетон от циркулиращи мастни киселини (Aoki, 1981). Поради β-хидроксилното заместване, β-хидроксибутиратът всъщност не е кетон, въпреки че по конвенция е групиран с другите две кетонни тела.

Кетонните тела се освобождават в циркулацията като алтернативен източник на енергия за генериране на АТФ („кетолитичен“ метаболизъм) в тъканите, включително мозъка и гръбначния мозък. Отличителните промени в химията на кръвта се получават надеждно при гризачи (Фигура 1). Формулирането на KD се изчислява, като се използва съотношение на съдържание на мазнини към комбинирано съдържание на протеини и въглехидрати, вариращо в клиниката от 5: 1 до 1: 1 в зависимост от индивидуалните нужди на пациента (Swink et al., 1997; Vining, 1999). Установихме, че KD-хранени ad libitum при съотношение 7: 1 или 3: 1 към плъхове се получават подобни промени в химията на кръвта (Фигура 1). Клинично тенденцията е да се намалява съотношението, където е възможно, и по този начин да се направи диетата по-вкусна (включително по-либералната модифицирана диета на Аткинс; Kang et al., 2007; Kossoff et al., 2008b), но са необходими по-систематични изследвания. По отношение на различните видове храни, KD сега е адаптиран за много различни култури и кухни в различни страни по света (напр. Индия, Корея, Обединеното кралство, Саудитска Арабия, Република Джорджия; Kang et al., 2007; Neal et al ., 2008a; Sharma et al., 2009; B. Zupec-Kania, лична комуникация). Разбирането на механизмите, чрез които диетата контролира гърчовете, заедно с по-широките възможности за метаболитни терапии, остава активна изследователска тема поради достъпността, ефикасността и икономичността.

Фигура 2. Връзка между мембранния ток, вътреклетъчния АТФ и извънклетъчната глюкоза. (А) Пикови токове, произведени чрез понижаване на извънклетъчната глюкоза от 11 на 3 mM, зависят от вътреклетъчната концентрация на ATP (0,5–5 mM). Токът е навън, с изключение на 0,5 mM ATP. (Б) Зависимост на концентрацията на свързания с глюкозата външен ток (с 2 mM вътреклетъчен АТФ). (° С) Външният ток, произведен в буфер с ниско съдържание на глюкоза, се обърна напълно (и стана леко навътре) с антагониста A1R DPCPX. *стр + канали в хипокампалните неврони. Невроски. Lett. 143, 185–189.

Van der Auwera, I., Wera, S., Van Leuven, F. и Henderson, S. T. (2005). Кетогенната диета намалява амилоид бета 40 и 42 при миши модел на болестта на Алцхаймер. Nutr. Metab. 2, 28.

Veech, R. L. (2004). Терапевтичните последици от кетонните тела: ефектите от кетонните тела при патологични състояния: кетоза, кетогенна диета, редокс състояния, инсулинова резистентност и митохондриален метаболизъм. Простагландини Leukot. Essent. Мастни киселини 70, 309–319.

Vining, E. P. (1999). Клинична ефикасност на кетогенната диета. Епилепсия Res. 37, 181–190.

Vining, E. P., Freeman, J. M., Ballaban-Gil, K., Camfield, C. S., Camfield, P. R., Holmes, G. L., Shinnar, S., Shuman, R., Trevathan, E., и Wheless, J. W. (1998). Многоцентрово проучване на ефикасността на кетогенната диета. Арх. Неврол. 55, 1433–1437.

Westman, E. C., Yancy, W. S. Jr., Mavropoulos, J. C., Marquart, M. и McDuffie, J. R. (2008). Ефектът на нисковъглехидратната, кетогенна диета спрямо диетата с нисък гликемичен индекс върху гликемичния контрол при захарен диабет тип 2. Nutr. Metab. (Лонд.) 5, 36.

Уайлдър, Р. М. (1921). Ефектите на кетонемията върху хода на епилепсията. Mayo Clin. Бик. 2, 307–308.

Wing, R. R., Vazquez, J. A. и Ryan, C. M. (1995). Когнитивни ефекти на кетогенните диети за намаляване на теглото. Международна J. Obes. Relat. Metab. Разстройство. 19, 811–816.

Xu, K., Sun, X., Eroku, B. O., Tsipis, C. P., Puchowicz, M. A. и LaManna, J. C. (2010). Дието-индуцираната кетоза подобрява когнитивните показатели при възрастни плъхове. Adv. Опит Med. Biol. 662, 71–75.

Ямада, К. А., Ренсинг, Н. и Тио, Л. Л. (2005). Кетогенната диета намалява причинената от хипогликемия невронална смърт при млади плъхове. Невроски. Lett. 385, 210–214.

Yancy, W. S. Jr., Almirall, D., Maciejewski, M. L., Kolotkin, R. L., McDuffie, J. R., и Westman, E. C. (2009). Ефекти от две диети за отслабване върху здравословното качество на живот. Качествен. Живот Res. 18, 281–289.

Yancy, W. S. Jr., Foy, M., Chalecki, A. M., Vernon, M. C. и Westman, E. C. (2005). Кетогенна диета с ниско съдържание на въглехидрати за лечение на диабет тип 2. Nutr. Metab. 2, 34.

Yang, X. и Cheng, B. (2010). Невропротективни и противовъзпалителни дейности на кетогенната диета върху MPTP-индуцирана невротоксичност. J. Mol. Невроски. 42, 145–153.

Yudkoff, M., Daikhin, Y., Melø, T. M., Nissim, I., Sonnewald, U., и Nissim, I. (2007). Кетогенната диета и мозъчният метаболизъм на аминокиселините: връзка с антиконвулсивния ефект. Ану. Преподобни Nutr. 27, 415–430.

Zhang, D. S., Ren, L. M. и Zhang, L. (2004). Връзка между аденозин А1 рецептор и NMDA рецептор при синаптично предаване в зъбни извивки на хипокампуса. Яо Сюе Сюе Бао 39, 245–249.

Zhao, Q., Stafstrom, C. E., Fu, D. D., Hu, Y. и Holmes, G. L. (2004). Вредни ефекти на кетогенната диета върху когнитивните функции при плъхове. Педиатър. Рез. 55, 498–506.

Zhao, Y. T., Tekkök, S. и Krnjevic, K. (1997). 2-дезокси-d-глюкоза-индуцирани промени в мембранния потенциал, входно съпротивление и възбуждащи постсинаптични потенциали на CA1 хипокампалните неврони. Мога. J. Physiol. Pharmacol. 75, 368–374.

Zhao, Z., Lange, DJ, Voustianiouk, A., MacGrogan, D., Ho, L., Suh, J., Humala, N., Thiyagarajan, M., Wang, J. и Pasinetti, GM (2006) ). Кетогенна диета като потенциална нова терапевтична интервенция при амиотрофна странична склероза. BMC Neurosci. 7, 29. doi: 10.1186/1471-2202-7-29

Zhu, P. J. и Krnjevic, K. (1993). Освобождаването на аденозин е основна причина за неуспех на синаптичното предаване по време на хипогликемия при филийки на хипокампа на плъхове. Невроски. Lett. 155, 128–131.

Ziegler, D. R., Gamaro, G. D., Araújo, E., Bassani, M. G., Perry, M. L. S., Dalmaz, C. и Gonçalves, C.-A. (2005). Ноцицепцията и двигателната активност се повишават при плъхове, хранени с кетогенна диета. Физиол. Behav. 84, 421–427.

Ключови думи: аденозин, епилепсия, глюкоза, възпаление, дългосрочно потенциране, метаболизъм, болка, гърч

Цитиране: Ruskin DN и Masino SA (2012) Нервната система и метаболитната дисрегулация: възникващи доказателства се сближават при кетогенна диетична терапия. Отпред. Невроски. 6: 33. doi: 10.3389/finins.2012.00033

Получено: 23 декември 2011 г .; Предстои публикуване на хартия: 16 януари 2012 г .;
Приет: 23 февруари 2012 г .; Публикувано онлайн: 26 март 2012 г.

Джейсън Б. Ву, Медицински център Сидърс-Синай, САЩ
Робърт У. Грийн, Югозападен медицински център на Тексаския университет и Медицински център по въпросите на ветераните, САЩ