En lågkolhydratdiet kan förhindra eller till och med vända effekterna av åldrande i hjärnan, rapporterar forskare.
Den nya studien visar också att de neurobiologiska förändringarna i samband med åldrandet är tydliga i en persons sena 40-tal.
För att bättre förstå hur kosten påverkar hjärnans åldrande fokuserade forskargruppen på den presymptomatiska perioden då förebyggande kan vara mest effektivt. I studien visar de att funktionell kommunikation mellan hjärnregionerna destabiliseras med åldern, vanligtvis i slutet av 40-talet. Studien visar också att destabilisering korrelerar med sämre kognition och accelererar med insulinresistens.
Forskarna fann att konsumtion av olika bränslekällor på ett tillförlitligt sätt kan modulera denna biomarkör för åldrande av hjärnan. Glukos minskar stabiliteten i hjärnanätverk. Ketoner ökar stabiliteten.
Forskarna replikerade denna effekt på både förändringar av den totala kosten samt efter att ha drickat ett bränslespecifikt kalorimatchat tillskott.
"Vad vi hittade med dessa experiment involverar både dåliga och goda nyheter," säger huvudförfattaren Lilianne R. Mujica-Parodi, professor i biomedicinsk teknikavdelning med gemensamma möten vid College of Engineering & Applied Sciences och Renaissance School of Medicine at Stony Brook University, och en fakultetsmedlem i Laufer Center för fysisk och kvantitativ biologi.
”De dåliga nyheterna är att vi ser de första tecknen på hjärnåldring mycket tidigare än man tidigare trodde. Den goda nyheten är dock att vi kanske kan förhindra eller vända dessa effekter med diet och mildra effekterna av att intrång i hypometabolism genom att byta ut glukos för ketoner som bränsle för nervceller. ”
Med hjälp av neuroimaging av hjärnan upptäckte forskare att det ganska tidigt kommunicerar mellan hjärnregioner ("Nätverksstabilitet").
"Vi tror att när människor blir äldre, deras hjärnor börjar förlora förmågan att metabolisera glukos effektivt, vilket gör att neuroner långsamt svälter och hjärnanätverk destabiliseras," säger Mujica-Parodi.
”Således testade vi om att ge hjärnan en mer effektiv bränslekälla, i form av ketoner, antingen genom att följa en lågkolhydratdiet eller dricka ketontillskott, kunde ge hjärnan större energi. Även hos yngre individer stabiliserade denna energi ytterligare hjärnanätverk. ”
Forskarna etablerade hjärnanätverksstabilitet som en biomarkör för åldrande genom att använda två storskaliga hjärnneurobildningar (fMRI) datasätt på totalt 1,000 18 individer, åldrarna 88 till XNUMX. De fann att destabilisering av hjärnanätverk var associerad med nedsatt kognition och påskyndades med typ 2-diabetes, en sjukdom som blockerar neurons förmåga att effektivt metabolisera glukos.
För att identifiera mekanismen som är specifik för energitillgänglighet höll forskarna sedan ålder konstant och skannade ytterligare 42 vuxna under 50 år med fMRI. Detta tillät dem att direkt observera påverkan av glukos och ketoner på varje individs hjärna.
Forskarna testade hjärnans svar på diet på två sätt. Den första var holistisk och jämförde stabiliteten i hjärnanätverket efter att deltagarna hade tillbringat en vecka på en standard (obegränsad) kontra lågkolhydrat (till exempel: kött eller fisk med sallad, men inget socker, spannmål, ris, stärkelsegrönsaker).
I en vanlig diet är det primära bränslet som metaboliseras glukos, medan i en lågkolhydratdiet är det primära bränslet som metaboliseras ketoner. Men det kan ha förekommit andra skillnader mellan dieter som driver effekterna som forskarna observerade. För att isolera glukos kontra ketoner som den avgörande skillnaden mellan dieterna, skannade de därför en oberoende uppsättning deltagare före och efter att ha druckit en liten dos glukos på en dag och ketoner på den andra, där forskarna hade individuellt viktdoserat och matchade kalorierna de två bränslena. Resultaten replikerades, vilket visade att forskare kunde tillskriva skillnader mellan dieterna till den typ av bränsle de ger till hjärnan.
Studien visar också att effekter av åldrande av hjärnan framkom vid 47 års ålder, med den snabbaste degenerationen som inträffade vid 60 års ålder. Även hos yngre vuxna, under 50 år, kost ketos (oavsett om det uppnåddes efter en veckas dietförändring eller 30 minuter efter att ha dricka ketoner) ökade den totala hjärnaktiviteten och stabiliserade funktionella nätverk.
Forskarna säger att det faktum att ketoner ger mer energi till celler än glukos, även med kalorimatchade bränslen, kan förklara detta. Forskning har tidigare visat att detta gynnar hjärtat, men den aktuella uppsättningen experiment ger de första bevisen för likvärdiga effekter i hjärnan.
"Denna effekt har betydelse för att åldrande av hjärnan, och särskilt demens, är förknippad med" hypometabolism ", där neuroner gradvis förlorar förmågan att effektivt använda glukos som bränsle. Därför, om vi kan öka mängden energi som är tillgänglig för hjärnan genom att använda ett annat bränsle, är hoppet att vi kan återställa hjärnan till mer ungdomlig funktion, säger Mujica-Parodi.
Forskningen förekommer i PNAS.
Finansieringen för forskningen kom från National Science Foundation och WM Keck Foundation. Ytterligare forskare kommer från Stony Brook, Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging vid Massachusetts General Hospital och Harvard Medical School, Children's National, National Institute of Health och Oxford University.
Relaterade böcker:
Salt, fett, syra, värme: Bemästra elementen i god matlagning
av Samin Nosrat och Wendy MacNaughton
Den här boken erbjuder en omfattande guide till matlagning, med fokus på de fyra elementen salt, fett, syra och värme och erbjuder insikter och tekniker för att skapa läckra och välbalanserade måltider.
Klicka för mer info eller för att beställa
The Skinnytaste Cookbook: Lätt på kalorier, stor på smak
av Gina Homolka
Den här kokboken erbjuder en samling hälsosamma och läckra recept, med fokus på färska ingredienser och djärva smaker.
Klicka för mer info eller för att beställa
Food Fix: Hur man räddar vår hälsa, vår ekonomi, våra samhällen och vår planet – en tugga i taget
av Dr. Mark Hyman
Den här boken utforskar kopplingarna mellan mat, hälsa och miljö, och erbjuder insikter och strategier för att skapa ett hälsosammare och mer hållbart matsystem.
Klicka för mer info eller för att beställa
The Barefoot Contessa Cookbook: Secrets from the East Hampton Specialty Food Store för enkel underhållning
av Ina Garten
Den här kokboken erbjuder en samling klassiska och eleganta recept från den älskade Barefoot Contessa, med fokus på färska ingredienser och enkel tillagning.
Klicka för mer info eller för att beställa
Hur man lagar allt: grunderna
av Mark Bittman
Den här kokboken erbjuder en omfattande guide till grunderna i matlagning, som täcker allt från knivkunskaper till grundläggande tekniker och erbjuder en samling enkla och läckra recept.
