Ovo je tvoj mozak na postu

Može li post imati neuroprotektivne učinke?

Analiza strukturne i funkcionalne slike mozga, u kombinaciji s računalnim analizama, otkriva visoko povezana, centralno smještena područja ljudskog korteksa koja tvore

Ketogena dijeta koristi se za liječenje epilepsije otporne na lijekove kod djece desetljećima, a novi dokazi na životinjskim modelima sugeriraju da ketogena prehrana može imati terapijske koristi za glavobolju, neurodegenerativne bolesti, poremećaje spavanja, pa čak i potencijalno karcinom mozga. Ipak, još uvijek relativno malo znamo o mehanizmima i utjecajima ketogene prehrane ili intervencija koje izazivaju ketozu, poput posta na ljudski mozak.

Da bismo saznali više o onome što znamo o tome kako post i ketoza utječu na mozak, intervjuirali smo Shelly Xuelai Fan, znanstvenicu i neuroznanstvenicu specijaliziranu za pomlađivanje mozga. Shelly je 2013. napisala članak za znanstveni blog MIND-a Scientific American o potencijalnim prednostima mozga koji puni masti. Objavila je i istraživanje Nature Neuroscience i Annual Review of Neuroscience.

Shelly je tijekom postdoktorskog istraživanja dvije godine prakticirala 16/8 povremenih rasporeda posta (jela je samo 8 sati dnevno), ponajviše zato što nije htjela zaustaviti eksperimente da bi jela ručak. Jedenje ručka učinilo joj se da se osjećala sporo tijekom popodneva, rekla je, iako inače nije primijetila mnoge promjene. No, unutar njezine glave, povremeni post mogao je mijenjati način na koji su moždane stanice reagirale na stres, potencijalno s manje oksidativnih oštećenja staničnih komponenti, uključujući DNK.

Golgijeva mrlja u hipokampusu. Mrlja nasumično označava neurone - možete vidjeti dendritične bodlje (gdje su sinapse) kao sitne izbočine duž neuronskih grana (desno dno). Fotografiju Shelly Fan.

LifeOmic: Možete li nam reći svoju disertaciju i postdoktorsko istraživanje o zdravlju i pomlađivanju mozga? Koje ste vrste pitanja proučavali i koja su vam bila najčudnija otkrića?

Shelly, autorica Neurofantastic, suosnivačica Vantastic Media.

Shelly: Moj se rad na tezi fokusirao na razvoj novog liječenja neurodegenerativnih bolesti poput Alzheimerove, Huntington-ove i Parkinsonove bolesti. Sve ove bolesti imaju jedno zajedničko: stanice mozga postupno nakupljaju toksične bjelančevine, koje začepljuju normalne molekularne mehanizme stanica. S vremenom, kako se ti proteini nakupljaju, neuroni umiru. Postoje dokazi da uklanjanje toksičnih proteina pomaže u preživljavanju neurona i odgađa simptome (barem kod miševa).

Vodio sam projekt koji je razvio modularni peptidni lijek za razbijanje proteina. Nakon ubrizgavanja u krv, tuneli su kroz krvno-moždanu barijeru, hvataju se za ciljni toksični protein i odvlače ga u stanični vlastiti sustav odlaganja otpada, organela koja se naziva lizosom. Peptid se može prilagoditi različitim vrstama toksičnih proteina zamjenom jednog od njegovih modula, poput Lego komada. U mišjim modelima i Huntington-ove i Parkinsonove bolesti, odgovarajući peptidni lijek spasio je neurone i poboljšao simptome.

Kao što se događa, postoje i prirodni načini za aktiviranje lizosoma, staničnog sustava za odvoz otpada, tako da je učinkovitije u uklanjanju otrovnih molekula.

Ograničenje i kalorična kalorija oba su primjera, i to je dijelom kako sam se zainteresirao za učinak vježbe na zdravlje mozga i starenje.

Moje postdoc istraživanje usmjereno je na to kako vježbanje pogoduje starenju mozga. Došlo je do promjene paradigme u polju starenja mozga, jer su znanstvenici sve više svjesni da je proces starenja reverzibilan. Na primjer, ima obilje dokaza koji pokazuju da kod starijih miševa vježbanje pojačava sinaptičku plastičnost i poboljšava učenje i pamćenje, barem za određene vrste sjećanja. Postoje dokazi, barem kod miševa, da vježbanje povećava rađanje novih neurona (proces zvan neurogeneza odraslih) koji, čini se, pomažu u održavanju sličnih sjećanja i odvajanju raspoloženja.

"Značajno povećanje volumena mozga, u regijama sive i bijele materije, otkriveno je kao funkcija fitnes treninga za starije odrasle koji su sudjelovali u aerobnim fitnes treninzima, ali ne i za starije odrasle koji su sudjelovali u istezanju i toniranju (neeerobni) ..." - Trening aerobnih vježbi povećava volumen mozga kod starijih ljudi, 2006

Tijelo također snažno utječe na to koliko zdrav mozak ostaje tijekom starenja. Moj laboratorij prethodno je otkrio da kad ubrizgate starog miša u krv mladih miševa, nešto u mladoj krvi pomaže mozgu starijeg miša da bolje funkcionira.

Napomena urednika: Mogu li vježbanje i post stimulirati čimbenike koji djeluju na mladež koji odgađaju starenje mozga kod ljudi još uvijek je otvoreno pitanje, iako postoje jasni mehanizmi koji povezuju ove intervencije sa smanjenom upalom mozga i oksidacijskim oštećenjima.

Više čitanja: Budite pametni, vježbajte svoje srce: vježbanje utječe na mozak i kogniciju, Priroda Recenzije Neuroznanost [PDF ovdje]

Dijagram kako se mikrotubule raspadaju od Alzheimerove bolesti. Zasluge: Centar za obrazovanje i upućivanje bolesti Alzheimerove bolesti, služba Nacionalnog instituta za starenje.

LifeOmic: Što znači pomladiti mozak ili "učiniti stari mozak ponovno mladim" na staničnoj razini? Koje je najuvjerljivije istraživanje koje ste vidjeli na intervencijama koje odgađaju ili ukidaju starenje mozga?

Shelly: Moj laboratorij uglavnom proučava hipokampus, regiju mozga ključnu za prostorno i epizodno pamćenje, odnosno sjećanje na autobiografske događaje. Čini se da mlada krv i ostale sistemske manipulacije, kao što su vježbanje, ograničenje kalorija i metformin (lijek protiv dijabetesa tipa II), oživljavaju stariji hipokampus na dva glavna načina.

Sinaptički prijenos, NIH.

Prvo, ovi tretmani pojačavaju neuronsku komunikaciju tijekom učenja (sinaptička plastičnost, dokazano pomoću električnih snimaka). Na molekularnoj razini, tretmani potiču proizvodnju i / ili aktivaciju proteina koji podržavaju sinaptičku plastičnost, poput CREB.

Napomena urednika: CREB (protein koji veže element cAMP odgovora) je faktor transkripcije koji može vezati DNA i regulirati ekspresiju gena. CREB ima dobro dokumentiranu ulogu u plastičnosti neurona i stvaranju dugotrajne memorije u mozgu. Postoje dokazi da kognitivna stimulacija, vježbanje i povremeni post (kod miševa) mogu poboljšati moždani neurotrofni faktor (BDNF) i serotoninsku signalizaciju, koji zauzvrat aktiviraju transkripcijske faktore poput CREB-a koji reguliraju ekspresiju gena koji su uključeni u neuronsku plastičnost, otpornost na stres i opstanak stanica ,

Ovi zahvati također smanjuju globalnu upalu mozga za koju se misli da koristi kogniciji.

Daleko najizrazitije istraživanje koje sam vidjela na ovom području vezano je za vježbanje, ograničenje kalorija i mladu krv. Vježba ima daleko najviše dokaza o dobrobiti kod starijih ljudi. Ograničenje kalorija kao intervencija ljudi je relativno teško pratiti tokom dugog vremenskog razdoblja, a ja još nisam vidio dobro učinjeno ljudsko istraživanje na tom domenu. Zapravo postoje neke polemike o tome djeluje li kalorijsko ograničenje kod primata koji nisu ljudi u smislu povećanja zdravstvenog raspona (duljine zdravog života). Mlada krv još nije strogo testirana na ljudima na njezino djelovanje protiv starenja (u tijeku su neka neznatna „ispitivanja“), iako nedavna studija koja je koristila Alzheimerovu bolest nije pokazala značajne koristi. Krajnji je cilj izolirati određene „mladenačke“ čimbenike iz mlade krvi i dati ih u koncentriranom obliku.

LifeOmic: Kako mozak koji stari postoji metabolički ili na staničnoj razini izgleda drugačije od mladog mozga?

Mitohondrija. Zasluge: Sterilgutassistentin, Wikimedia.

Shelly: Mozak stare dobi izgleda različito na nekoliko glavnih načina (ovdje objavljen blog). Prvo, glavna tvornica energije u stanici, mitohondrij, opada kako postajemo i u broju i u funkciji. Poremećen metabolizam mozga povezan je s Alzheimerovom bolešću, ali njegova je uloga u normalnom smanjenju pamćenja povezana s dobi. Stariji neuroni također imaju problema s osjetom hranjivih tvari u svom okolišu. To se posebno odnosi na glukozu, koja je možda glavni izvor energije u mozgu.

Napomena urednika: Ovdje dolazi do povremenog posta kao zanimljive intervencije za poboljšanje signalizacije hranjivih tvari ili osjetljivosti na inzulin.

Stariji neuroni u hipokampusu i prefrontalnom korteksu također imaju manji broj sinapsi, iako se čini da se ukupni broj neurona ne mijenja mnogo s godinama. Konačno, mozgovi starijih godina nemaju gotovo nikakvu neurogenezu i povećanu upalu, iako ako i kako ti procesi doprinose smanjenju pamćenja povezanih sa starenjem ostaje nejasno.

Napomena urednika: Istraživanja na životinjskim modelima sugeriraju da povremeno post ili smanjena učestalost obroka mogu povećati osjetljivost na inzulin, poboljšati reakcije na stanični stres i smanjiti oksidativna oštećenja u mozgu, na načine slične utjecajima vježbanja.

LifeOmic: Što je sinaptička plastičnost i koji su potencijalni načini da je sačuvamo u mozgu koji stari?

Shelly: Općenito govoreći, sinaptička plastičnost je sposobnost mozga da ojača ili oslabi veze između parova funkcionalno povezanih neurona. Neuroni tvore funkcionalne sklopove kroz specijalizirane čvorove nazvane sinapse. Sinapsija je mjesto gdje jedan neuron razgovara s drugim.

Jedna središnja ideja neuroznanosti je da učenje aktivira odabrane neurone. Ti neuroni tada tvore vrsta klike. Kada se jedan neuron reaktivira (na primjer, kada želite dohvatiti memoriju), postoji puno veća vjerojatnost da će i drugi u tom istom krugu upaliti. U biti, sinaptičke veze jačaju tijekom učenja. Slično tome, sinaptička snaga također može oslabiti. Sposobnost mijenjanja sinaptičke snage naziva se sinaptičkom plastičnošću, a znanstvenici vjeruju da je to osnova naše sposobnosti učenja i pamćenja stvari.

Već sam spomenuo nekoliko načina očuvanja plastičnosti u mozgu: aerobna tjelovježba kao što su trčanje i ograničenje kalorija obojica su više "prirodnih načina" da se to riješi. Mlada krv i (što je više perspektivno) metformin predstavljaju više farmakološki pristup, na koji se mnogi istraživači usredotočuju.

LifeOmic: Kako možemo stimulirati neurogenezu u mozgu koji stari? Što se u vašem istraživanju i ekspertizi obećavaju (za ljude) u poticanju neurogeneze?

Shelly: Trči! Nekad sam bio trkač na duge staze u gradskoj školi. Koristila sam ga za upravljanje stresom, ali pala mi je karavan za vrijeme doktorata. Kasnije sam u laboratoriju zapravo pogledao mozak trkača (miševi kojima su podešeni trkači kotači) nasuprot sjedećim miševima (miševima koji žive normalno u kavezima s cipelama, tako da oni i dalje vire normalno). Učinak trčanja na neurogenezu bio je toliko zapanjujući da sam se opet pojavio u trčanju.

U skladu s tim, moram naglasiti da je diskutabilno da li ljudi imaju neurogenezu ili rođenje novih stanica neurona nakon djetinjstva. Nedavna studija prirode nije pronašla nikakve znakove novih neurona u mozgu starijih ljudskih darovatelja (izvrsne vijesti i prikazi ovdje), pa je moguće da vježbanje i drugi tretmani koji stimuliraju neurogenezu djeluju na drugi način da iskoriste starenje mozga , Moje kladenje je na sinaptičku plastičnost i povećan protok krvi.

Trčite za zdravlje mozga. Zasluge: marcovdz, Flickr.com

LifeOmic: Tijekom posta, mozak počinje koristiti ketonska tijela kako bi nadoknadio nedostatak glukoze. Kako mozak koristi ketonska tijela i kako se razlikuje od načina na koji mozak koristi glukozu?

Shelly: Normalno, mozak uglavnom koristi glukozu kao svoj izvor energije. Tijekom uvjeta s niskom glukozom, kao što je na testu ili ketogena dijeta, jetra pravi ketonska tijela iz acetil CoA nastala oksidacijom masnih kiselina. Ta ketonska tijela mogu prijeći krvno-moždanu barijeru, a neuroni ih tada koriste kao gorivo.

U usporedbi s glukozom, sagorijevanje ketona ima nekoliko koristi za zdravlje mozga.

Prvo, oni su visoko energetski učinkoviti. BHB, glavni keton, daje više energije (ili ATP molekula, koje su energetska valuta stanice) nego glukoze po jedinici kisika koji se koristi u biokemijskim reakcijama unutar naših stanica. Ketoni također potiču neurone hipokampala da stvaraju više mitohondrija koji proizvode energiju.

Napomena urednika: Drugim riječima, ketoni potiču naše stanice i stanice mozga da postanu učinkovitije jer osjete teška vremena koja su pred njima.

Drugo, BHB je epigenetski regulator. Može potaknuti ekspresiju određenih gena u mozgu. Među njima je BDNF (neurotrofni faktor koji potiče iz mozga), glavni "hranjivi" protein koji inhibira smrt neurona, pojačava sinaptičku plastičnost i neurogenezu. Mnogobrojne prednosti vježbanja na mozgu nastaju zbog BDNF-a, a moguće je i da vježbanje potiče BHB u krvi što zauzvrat ide u mozak da radi svoju magiju.

„Sada je jasno da dobrovoljno vježbanje može povećati razinu neurotrofičnog faktora koji potiče iz mozga (BDNF) i drugih faktora rasta, potaknuti neurogenezu, povećati otpornost na moždane uvrede i poboljšati učenje i mentalnu učinkovitost.“ - Vježba: intervencija u ponašanju za poboljšanje zdravlja i plastičnosti mozga, Trendovi neuroznanosti

Treće, čini se da ketoni ponovo uravnotežuju pobuđenje u mozgu. Mozak koristi dvije glavne vrste neurotransmitera, glutamat i GABA, za prijenos informacija. Glutamat je pobuđivač, stimulirajući bubreg neurona, dok ga GABA prigušuje. Previše uzbuđenja, kao u slučaju mnogih neurodegenerativnih bolesti, i neuroni umiru u procesu koji se zove ekscitotoksičnost. Kod ljudi sklonih napadajima, ketoni snižavaju prijenos glutamata, uz povećanje GABA u sinapsama. Čini se da je ovo sjajno za inhibiranje napadaja (i potencijalno za neuroprotekciju), ali morate se zapitati što to čini normalno funkcionirajućim mozgom.

Ketoni također inhibiraju proizvodnju slobodnih radikala, koji sadrže neuparene elektrone koji ih čine vrlo reaktivnim (i vrlo opasnim). Povećani oksidativni stres slobodnih radikala glavni je znak starenja i neurodegeneracije. Slobodni radikali nesretna su nuspojava metabolizma glukoze. Kada smanjite potrošnju glukoze, kao u slučaju ketogene prehrane [ili tijekom posta], ona izravno smanjuje količinu slobodnih radikala. Nadalje, ketoni potiču aktivnost našeg urođenog antioksidansa u borbi protiv tih molekula.

LifeOmic: Je li istina da ketoza rezultira poboljšanjem "mentalne jasnoće"?

Shelly: Nisam siguran kako se to može znanstveno izmjeriti (na primjer, trebamo li napraviti testove u domeni radne memorije ili neke druge vrste memorije? Ili mogućnost više zadataka?) Koliko znam, nema konkretnih dokaza za ovo je, iako je definitivno popularno mišljenje o r / keto i drugim forumima.

Nedavno je postojala studija koja je koristila EEG za otkrivanje obrazaca moždanih valova povezanih s uspješnim nasuprot neuspješnom opozivanju riječi, a prijašnje (uspješno opoziv) opisano je kao tip "mentalne jasnoće", pa je gledanje u moždane valove možda mjesto za početak ,

Napomena urednika: Kod ljudi s poremećajem metaboličkih funkcija ili mitohondrijske disfunkcije, ketoza može poboljšati neuronsku ekscitabilnost i smanjiti upalu, što može dovesti do poboljšanja simptoma kognitivnog poremećaja koje bi neki ljudi mogli opisati kao mentalnu jasnoću. Za neke, povremeni post ili ketogena dijeta također mogu dovesti do brzog gubitka i poboljšanja raspoloženja.

LifeOmic: Koju ulogu mogu ili mogu izvršiti metabolički zahvati koji ciljaju put inzulina i stare stanice, poput ograničenja kalorija i povremenog posta, igrati u zdravom starenju mozga?

Shelly: Ciljanje inzulinskog puta i stare stanice su dva vrlo dobro dokumentirana načina za održavanje metabolizma neurona, sinaptičku plastičnost i učenje i pamćenje u mozgu koji se stara. Na primjer, moduliranje IGF-a (inzulinske signalizacije) može povećati neurogenezu i pamćenje kod starijih miševa, ali trik je pronalazak načina da se aktiviraju ti putevi pomoću posebnih malih kemijskih lijekova. U posljednje vrijeme sve je veće zanimanje za istraživanje senolitika, koji su lijekovi koji uklanjaju starosna stanica. Zapravo, neki stručnjaci za starenje vjeruju da bi ova klasa lijekova mogla biti dostupna na tržištu u sljedećem desetljeću, a pokazalo se da ti lijekovi povećavaju rad mozga kod starijih miševa. Iako nisu izravno vezani za metaboličku manipulaciju, senolitici nude vrlo jak dokaz koncepta da je uklanjanje starosnih stanica moćan način da zdravi ostarjeli mozak ostane zdrav.

Shema jednog piramidalnog neurona. Zasluge: Amyleesterling, Wikimedia.

Interes za metaboličke intervencije za zdravlje mozga sigurno je naglo porastao posljednjih nekoliko godina (na primjer, Društvo za neuroznanost prikazuje simpozije IF / energija / metabolizam). Nova veza između metabolizma, mikrobioma crijeva i zdravlja mozga dužna je povećati interes!

U LifeOmic-u stvaramo niz LIFE aplikacija koje vam donose precizni lijek. Ove aplikacije potiču životne intervencije koje možete koristiti kako biste živjeli zdravije, uključujući tjelovježbu, protuupalnu dijetu, upravljanje stresom i povremeni post. Ali što je također važno, naše aplikacije će također omogućiti vama, vašim liječnicima i istraživačima da prate učinke tih zahvata i integriraju ih u druge zdravstvene pokazatelje. Prijavom za naše LIFE aplikacije možete pomoći u približavanju podataka znanosti o zdravom starenju.

Prijavite se sada za našu LIFE aplikaciju s povremenim postom: lifefastingtracker.com.

Ako se vi ili netko koga poznajete bori protiv raka mozga, provjerite novu aplikaciju OurBrainBank koju smo otkrili preko Adama Haydena. Na sličan način kao i naše LIFE aplikacije, OurBrainBank omogućuje pacijentima i skrbnicima dokumentiranje njihovih simptoma, raspoloženja i aktivnosti, s podacima koje istraživači analiziraju kako bi uočili uvide, ubrzali učenje i ubrzali klinička ispitivanja.