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 rezistentne na lijekove kod djece već desetljećima, a novi dokazi na životinjskim modelima sugeriraju da ketogena dijeta može imati terapijske koristi za glavobolju, neurodegenerativne bolesti, poremećaje spavanja, pa čak i potencijalno karcinom mozga. Ipak još uvijek znamo relativno malo 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 postu i ketozi utječu na mozak, intervjuirali smo Shelly Xuelai Fan, znanstvenicu i neuroznanstvenicu specijaliziranu za pomlađivanje mozga. Godine 2013., Shelly je 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 prestati eksperimentirati da pojede ručak. Jedenje ručka učinilo joj se da se osjeća sporije 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 ogranaka neurona (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 normalni molekularni mehanizam 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 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, vlastiti sustav odlaganja otpada, tako da je efikasniji u uklanjanju otrovnih molekula.

Ograničenje i vježbanje 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, tako da su znanstvenici sve više svjesni da je proces starenja reverzibilan. Na primjer, ima obilje dokaza koji pokazuju da kod starijih miševa vježba jača sinaptičku plastičnost i poboljšava učenje i ponovno pamćenje, barem za određene vrste sjećanja. Postoje dokazi, barem kod miševa, da vježbanje povećava rađanje novih neurona (proces zvan neurogeneza odraslih) koji pomažu u održavanju razdvojenih sličnih sjećanja i blagotvornom raspoloženju.

"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 mladost i 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 s Alzheimerovom bolešću. Zasluga: Alzheimerov edukacijski i referalni centar za 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, poput vježbanja, ograničavanja kalorija i metformina (lijek protiv dijabetesa tipa II) obnavljaju stariji hipokampus na dva glavna načina.

Sinaptički prijenos, NIH.

Prvo, ti 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 za cAMP odgovor) je faktor transkripcije koji može vezati DNA i regulirati ekspresiju gena. CREB ima dobro dokumentiranu ulogu u plastičnosti neurona i dugoročnom stvaranju 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 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 odnosi se na 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 iffy „suđenja“), 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. Ovo se posebno odnosi na glukozu, koja je mozak glavni izvor energije.

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 povremeni 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 na kojem 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 ponovno aktivira (na primjer, kada želite dohvatiti memoriju), postoji veća mogućnost da će i drugi u 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 oboje su "prirodniji načini" za to. 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? Koje intervencije obećavaju u vašem istraživanju i ekspertizi (za ljude) u poticanju neurogeneze?

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

U skladu s tim, moram naglasiti da o tome da li ljudi imaju neurogenezu ili rađanje novih stanica neurona nakon djetinjstva je diskutabilno. 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 mozak starenja , 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: Mozak obično koristi glukozu kao 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, čini se da ketoni koji sagorijevaju imaju nekoliko koristi za zdravlje mozga.

Prvo, oni su visoko energetski učinkoviti. BHB, glavni keton, osigurava 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 potiču i hipokampalne neurone na stvaranje 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 da vježbanje potiče BHB u krvi što zauzvrat prelazi 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 mentalne performanse." - Vježba: intervencija u ponašanju za poboljšanje mozga zdravlje i plastičnost, 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 smanjuju prijenos glutamata, dok povećavaju GABA u sinapsama. Čini se da je ovo sjajno za inhibiranje napadaja (i potencijalno za neurozaštitu), ali morate se zapitati što to čini normalno funkcionirajućim mozgom.

Ketoni također inhibiraju proizvodnju slobodnih radikala koji sadrže neparne 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 ovih 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 prethodno (uspješno opoziv) opisano je kao tip "mentalne jasnoće", pa je gledanje u moždane valove možda mjesto za početak ,

Napomena urednika: Kod osoba s oštećenim metaboličkim funkcijama ili mitohondrijskom disfunkcijom, 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 izvršiti ili metabolički zahvati koji ciljaju put inzulina i stare stanice, poput ograničenja kalorija i povremenog posta, igrati zdravog starenja 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 starenju mozga. 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 stare stanice. 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 povezani s metaboličkom manipulacijom, senolitici nude vrlo jak dokaz koncepta da je uklanjanje starih stanica moćan način da zdravi mozak ostare.

Shema jednog piramidalnog neurona. Zasluge: Amyleesterling, Wikimedia.

Zanimanje za metaboličke intervencije za zdravlje mozga sigurno je naglo porastalo posljednjih nekoliko godina (na primjer, Društvo za neuroznanost prikazuje simpozije IF / energija / metabolizam). Nova veza između metabolizma, mikrobioma crijeva i zdravlja mozga zasigurno će 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 će aplikacije 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 aplikaciju LIFE Intermittent Post: 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.