Ketoni-β-hydroksibutyraatti palauttaa muistin ja synapsit runsasrasvaisen ruokavalion aikana

Espanjalaiset tutkijat, joita johti tohtori Roquio Rojas, julkaisivat laajan tutkimuksen Molecular Metabolism -lehdessä, joka osoitti, että β-hydroksibutyraatti (BHB) estää täysin tyydyttyneitä rasvoja sisältävän ruokavalion hermostoa rappeuttavat vaikutukset synapseihin ja kognitiivisiin toimintoihin hiirillä.

Miksi tämä on tärkeää?

Runsaasti palmitiinihappoa (useimpien eläinrasvojen ja joidenkin kasviöljyjen tärkein tyydyttynyt rasva) sisältäviä ruokavalioita on pitkään yhdistetty muistin heikkenemiseen ja vähentyneeseen synaptiseen plastisuuteen. Samaan aikaan BHB, keskeinen ketonimetaboliitti, jota tuotetaan paaston tai ketogeenisen ruokavalion aikana, toimii vaihtoehtoisena energialähteenä hermosoluille ja tunnetaan tulehdusta ehkäisevistä ja epigeneettisistä vaikutuksistaan.

Menetelmät ja kokeellinen suunnittelu

1. Aivokuoren hermosolujen viljely

   • Hiiren hermosoluja inkuboitiin 200 µM palmitiinihapolla, mikä johti AMPA GluA1 -reseptorien tiheyden vähenemiseen kalvolla ja synaptisen siirtymisen estymiseen.

   • Samanaikaisesti viljelmään lisättiin 5 mM BHB:tä. Tutkijat havaitsivat, että BHB ei ainoastaan lisännyt GluA1:n ilmentymistä, vaan myös neutraloi palmitaatin haitallisen vaikutuksen kokonaan.

2. Hippokampuksen osiot

   • Synapsien elektrofysiologisia parametreja arvioitiin elävillä aivoleikkeillä. Palmitiinihappo vähensi sekä synapsien amplitudia että pitkäaikaista potentiaatiota (LTP), joka on synaptisen plastisuuden indikaattori. BHB:n lisääminen väliaineeseen palautti nämä parametrit alkuperäiselle tasolle.

3. Eläinten käyttäytymistestit

   • Hiiriryhmälle syötettiin kahden kuukauden ajan ruokavaliota, jossa 49 prosenttia niiden kaloreista oli peräisin tyydyttyneestä rasvasta. Kontrolliryhmä söi tavanomaista ruokavaliota.

   • Muistia mitattiin Maurice-sokkelossa: runsasrasvainen ruokavalio johti alustan etsintäajan heikkenemiseen, kun taas päivittäinen suun kautta otettu BHB-annos (100 mg/kg) palautti suorituskyvyn täysin kontrollieläinten tasolle.

Molekyylimekanismit

• Energia-aineenvaihdunta: BHB vaihtaa hermosolujen ATP:n tuotantoreitin glukoosista riippuvasta ketoniriippuvaiseen, mikä vähentää reaktiivisten happilajien liiallista muodostumista rasvan käytön aikana.
• Tulehdusta estävä vaikutus: BHB estää NLRP3-inflammasomien aktivaatiota, vähentäen tulehdusta edistävien sytokiinien vapautumista ja suojaten hermosoluja toissijaisilta tulehdusvaurioilta.
• Epigeneettinen säätely: BHB toimii luonnollisena histonideasetylaasien (HDAC) estäjänä, mikä johtaa histoniproteiinien asetylaation lisääntymiseen ja synaptisen uudelleenmuodostuksen ja neuroprotektion aiheuttavien geenien transkription lisääntymiseen.

Kliinisen sovelluksen näkymät

Kirjoittajat korostavat, että BHB voi olla lupaava hermoja suojaava aine ihmisille, jotka noudattavat epäterveellistä ruokavaliota tai kärsivät lihavuudesta ja metabolisesta oireyhtymästä. Lisätutkimusten tulisi selvittää:

• BHB:n optimaaliset annostus- ja antotavat ihmisille
• Saannin kesto ja turvallisuus - ketoosin välttämiseksi potilailla, joilla on sydän- ja verisuoni- tai munuaissairauksia.
• Mahdollisuus syntetisoida stabiileja BHB-analogeja, joilla on parempi biologinen hyötyosuus.

”Työmme osoittaa, että BHB ei ainoastaan kompensoi energiavajetta, vaan myös palauttaa suoraan tärkeimmät synaptiset välittäjämolekyylit, suojaten muistia rasvakudoksen vaurioilta”, tohtori Rojas toteaa.

Tämä tutkimus avaa oven uusille ravintolisille ja lääkkeille, jotka saattavat suojata aivoja nykyaikaiselta, tyydyttyneitä rasvoja sisältävältä ruokavaliolta ja hitaan kognitiivisen heikkenemisen vaikutukselta.