Een koolhydraatarm dieet kan de effecten van veroudering in de hersenen voorkomen of zelfs omkeren, melden onderzoekers.
De nieuwe studie toont ook aan dat de neurobiologische veranderingen geassocieerd met veroudering duidelijk zijn in de late jaren '40 van een persoon.
Om beter te begrijpen hoe voeding de veroudering van de hersenen beïnvloedt, concentreerde het onderzoeksteam zich op de presymptomatische periode waarin preventie het meest effectief kan zijn. In de studie laten ze zien dat functionele communicatie tussen hersenregio's destabiliseert met de leeftijd, meestal eind jaren 40. De studie toont ook aan dat destabilisatie correleert met slechtere cognitie en versnelt met insulineresistentie.
De onderzoekers ontdekten dat het verbruik van verschillende brandstofbronnen deze biomarker op betrouwbare wijze kan moduleren voor hersenveroudering. Glucose vermindert de stabiliteit van hersennetwerken. Ketonen verhogen de stabiliteit.
Ontvang de nieuwste via e-mail
De onderzoekers repliceerden dit effect bij zowel veranderingen in het totale dieet als na het drinken van een brandstofspecifiek calorie-aangepast supplement.
"Wat we met deze experimenten hebben gevonden, is zowel slecht als goed nieuws," zegt hoofdauteur Lilianne R. Mujica-Parodi, een professor op de afdeling biomedische technologie met gezamenlijke benoemingen aan het College of Engineering & Applied Sciences en Renaissance School of Medicine aan Stony Brook University, en lid van de faculteit in het Laufer Center for Physical and Quantitative Biology.
“Het slechte nieuws is dat we de eerste tekenen van hersenveroudering veel eerder zien dan eerder werd gedacht. Het goede nieuws is echter dat we deze effecten mogelijk met voeding kunnen voorkomen of omkeren, waardoor de impact van het binnendringen van hypometabolisme wordt beperkt door glucose uit te wisselen voor ketonen als brandstof voor neuronen. ”
Met behulp van neuroimaging van de hersenen ontdekten onderzoekers dat er al vrij snel communicatie tussen is hersengebieden ("Netwerkstabiliteit").
"We denken dat, naarmate mensen ouder worden, hun hersenen het vermogen verliezen om glucose efficiënt te metaboliseren, waardoor neuronen langzaam verhongeren en hersennetwerken destabiliseren," zegt Mujica-Parodi.
“We hebben dus getest of het brein meer energie kan geven door de hersenen een efficiëntere brandstofbron te geven, in de vorm van ketonen, door een koolhydraatarm dieet te volgen of ketonsupplementen te drinken. Zelfs bij jongere individuen heeft deze toegevoegde energie de hersennetwerken verder gestabiliseerd.
De onderzoekers vestigden hersennetwerkstabiliteit als een biomarker voor veroudering door gebruik te maken van twee grootschalige datasets voor hersenneurobeeldvorming (fMRI) van in totaal bijna 1,000 personen in de leeftijd van 18 tot 88. Ze vonden dat destabilisatie van hersennetwerken werd geassocieerd met verminderde cognitie en versneld met type 2 diabetes, een ziekte die het vermogen van neuronen blokkeert om glucose effectief te metaboliseren.
Om het mechanisme te identificeren als specifiek voor de beschikbaarheid van energie, hielden de onderzoekers vervolgens de leeftijd constant en scandeerden 42 extra volwassenen jonger dan 50 jaar met fMRI. Hierdoor konden ze direct de impact van glucose en ketonen op de hersenen van elk individu observeren.
De onderzoekers testten de reactie van de hersenen daarop dieet op twee manieren. De eerste was holistisch, waarbij de stabiliteit van het hersennetwerk werd vergeleken nadat de deelnemers een week hadden doorgebracht op een standaard (onbeperkt) versus koolhydraatarm (bijvoorbeeld: vlees of vis met salade, maar geen suiker, granen, rijst, zetmeelrijke groenten) dieet.
In een standaarddieet is glucose de primaire brandstof, terwijl in een koolhydraatarm dieet ketonen de primaire brandstof zijn. Er kunnen echter andere verschillen zijn tussen diëten die de effecten beïnvloeden die de onderzoekers hebben waargenomen. Daarom, om glucose versus ketonen te isoleren als het cruciale verschil tussen de diëten, hebben ze een onafhankelijke set van deelnemers gescand vóór en na het drinken van een kleine dosis glucose op de ene dag, en ketonen op de andere, waar de onderzoekers individueel een gewicht hadden gedoseerd en calorisch overeenkwam met de twee brandstoffen. De resultaten repliceerden, waaruit bleek dat onderzoekers verschillen tussen de diëten konden toeschrijven aan het type brandstof dat ze aan de hersenen leveren.
De studie toont ook aan dat effecten van hersenveroudering op de leeftijd van 47 optraden, met de snelste degeneratie die op 60-jarige leeftijd plaatsvond. Zelfs bij jongere volwassenen, jonger dan 50, via de voeding ketose (of het nu werd bereikt na een week van voedingsverandering of 30 minuten na het drinken van ketonen) verhoogde de algehele hersenactiviteit en gestabiliseerde functionele netwerken.
De onderzoekers zeggen dat het feit dat ketonen cellen meer energie geven dan glucose, zelfs met calorisch aangepaste brandstoffen, dit kan verklaren. Onderzoek heeft eerder aangetoond dat dit het hart ten goede komt, maar de huidige reeks experimenten levert het eerste bewijs voor gelijkwaardige effecten in de hersenen.
“Dit effect is belangrijk omdat hersenveroudering, en met name dementie, wordt geassocieerd met 'hypometabolisme', waarbij neuronen geleidelijk het vermogen verliezen om glucose effectief als brandstof te gebruiken. Daarom hopen we dat als we de hoeveelheid energie die beschikbaar is voor de hersenen kunnen vergroten door een andere brandstof te gebruiken, de hersenen kunnen herstellen naar een jeugdiger functioneren ”, zegt Mujica-Parodi.
Het onderzoek verschijnt in PNAS.
Financiering voor het onderzoek kwam van de National Science Foundation en de WM Keck Foundation. Bijkomende onderzoekers zijn afkomstig van Stony Brook, het Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging in Massachusetts General Hospital en Harvard Medical School, Children's National, the National Institutes of Health en Oxford University.
books_food
