Choroby neurodegeneracyjne to jedno z najpoważniejszych zagrożeń naszych czasów. Coraz więcej osób choruje na chorobę Alzheimera czy chorobę Parkinsona, a poza komponentą genetyczną ogromne znaczenie ma nasz tryb życia. Rozwojowi zmian neurodegeneracyjnych sprzyja stres oksydacyjny, będący konsekwencją nasilonego działania wolnych rodników. Dietą o niskim potencjale zapalnym, ograniczającą powstawanie wolnych rodników jest dieta keto, zwłaszcza realizowana w schemacie postu przerywanego Intermittent fasting.
Choroba Alzheimera jest jednym z najbardziej wyniszczających zaburzeń mózgu u starszych ludzi. Choroba ta staje się poważnym problemem zdrowia publicznego. U podłoża choroby leży powstawanie w mózgu depozytów nieprawidłowych białek – amyloidu beta oraz białka tau. Białka te prowadzą do uszkodzenia komórek nerwowych i postępujących procesów neurodegeneracji. Ryzyko rozwoju choroby wzrasta u palących papierosy, chorych na depresję, choroby układu sercowo – naczyniowego, cukrzycę, a także z dodatnim wywiadem rodzinnym w kierunku Alzheimera czy demencji. Choroba objawia się postępującą demencją, omamami wzrokowymi i słuchowymi, zaburzeniami nastroju, sennością.
Choroba Parkinsona cechuje się zanikiem neuronów dopaminergicznych, co prowadzi do poważnego zaburzenia funkcji motorycznych. Czynnikami ryzyka są predyspozycje genetyczne i rodzinne występowanie choroby, wysokie spożycie kalorii, hipercholesterolemia, a także – podobnie jak w przypadku choroby Alzheimera – stres oksydacyjny. W przebiegu choroby Parkinsona dochodzi do spowolniona ruchowego, niezborności ruchów, pochylenie sylwetki do przodu, drżenie rąk.
Stwardnienie rozsiane jest schorzeniem rozwijającym się na podłożu predyspozycji genetycznych, a także procesów autoimmunologicznych, palenia papierosów, niedoboru witaminy D bądź nienasyconych kwasów tłuszczowych, a także zanieczyszczeń środowiskowych. W przebiegu schorzenia zaobserwować można postępującą demielinizację neuronów ruchowych, niedowład kończyn, zaburzenia równowagi i koordynacji ruchów oraz zaburzenia czucia.
Dieta ketogeniczna od wielu lat stosowana jest z powodzeniem w terapii lekoopornych padaczek. Wynika to z faktu, że ciał ketonowe wywierają korzystny wpływ na funkcjonowanie układu nerwowego. Stąd zainteresowanie dietami ketogenicznymi w profilaktyce i wspieraniu terapii chorób neurodegeneracyjnych.
W trakcie diety ketogenicznej organizm modyfikuje metabolizm do formy związanej z postem. W początkowej fazie stężenie glukozy we krwi obniża się, a stosunek insuliny do glukagonu zmniejsza się. Wyższe stężenie glukagonu prowadzi do mobilizacji pozyskiwania glukozy z jej zasobów w wątrobie (z glikogenu). Po dwóch lub trzech dniach postu lub po drastycznym zmniejszeniu suplementacji węglowodanów w diecie (poniżej 20 g / dzień) glikogeneza jest tłumiona, a zapasy glukozy zaczynają być niewystarczające do normalnego przebiegu utleniania tłuszczu poprzez dostarczanie szczawiooctanu do cyklu Krebsa, a także w celu spełnienia wymagań centralnego układu nerwowego. Ponieważ układ nerwowy wykorzystuje glukozę jako podstawowe źródło energii, po 2-3 dniach postu musi zidentyfikować alternatywne źródło energii, które zapewniają ciała ketonowe – acetooctan, 3-hydroksymaślan i aceton. Proces ich produkcji nazywa się ketogenezą i zachodzi głównie w mitochondrialnej macierzy komórek wątroby.
Stężenie ciał ketonowych we krwi jest w warunkach fizjologicznych bardzo niskie (<0,3 mmol / l vs. stężenie glukozy (około 4 mmol / l)). Kiedy ciała ketonowe osiągają stężenia powyżej 4 mmol / l, stają się źródłem energii dla ośrodkowego układu nerwowego. W przypadku postu lub diety o bardzo niskiej zawartości węglowodanów glikemia, choć maleje, pozostaje na poziomie fizjologicznym. W tych warunkach glukoza powstaje z dwóch źródeł: aminokwasów glukogennych i glicerolu, uwalnianych z trójglicerydów. W pierwszych dniach postu lub diety keto głównym źródłem glukozy jest neoglukogeneza z aminokwasów. W następnych dniach znaczenie glicerolu jako źródła glukozy stopniowo wzrasta, a udział aminokwasów maleje.
Zwiększona produkcja ciał ketonowych przez wątrobę i zmniejszenie stężenia glukozy we krwi są kluczowymi czynnikami o istotnym znaczeniu dla terapeutycznych efektów diety ketogenicznej. Zwiększone stężenie ciał ketonowych jest w dużej mierze konsekwencją utleniania kwasów tłuszczowych. Stres oksydacyjny i dysfunkcja mitochondriów są podkreślane jako główne cechy chorób zwyrodnieniowych mózgu. Stres oksydacyjny, stan występujący z powodu braku równowagi w statusie utleniacza i przeciwutleniacza, odgrywa istotną rolę w patofizjologii chorób neurodegeneracyjnych. Chociaż reaktywne formy tlenu (ROS) odgrywają kluczową rolę w kilku szlakach komórkowych i sygnałowych w stężeniach fizjologicznych, nadmierne wytwarzanie ROS prowadzi do kilku szkodliwych efektów, w tym DNA, lipidów i uszkodzenie białka. Dysfunkcja mitochondriów i zwiększona apoptoza, któremu towarzyszy słaby status antyoksydacyjny, są mechanizmami patogenezy choroby Alzheimera i Parkinsona.
Neuroprotekcyjne właściwości diety ketogenicznej mogą być związane ze zmianami biochemicznymi, które zachodzą w organizmie w wyniku hamowania glikolizy oraz zwiększonego tworzenia i stężenia ciał ketonowych. Ciała ketonowe wykazują działanie neuroprotekcyjne poprzez zwiększenie oddychania mitochondrialnego poprzez zwiększenie produkcji ATP (trifosforanu adenozyny). Należy wspomnieć, że β-hydroksymaślan może dostarczyć mózgowi więcej energii na jednostkę tlenu niż glukoza. Ciała ketonowe zmniejszają również produkcję wolnych rodników poprzez poprawę wydajności mitochondrialnego kompleksu łańcucha oddechowego (zwiększając utlenianie NADH (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy) i hamując przejście przepuszczalności mitochondriów). Przeciwutleniające działanie diety keto wynika również ze wzrostu aktywności glutationu i peroksydazy glutationowej. W badaniach na szczurach zaobserwowano, że wzrostowi aktywności przeciwutleniającej w hipokampie towarzyszy wzrost peroksydazy glutationowej. Sugeruje się, że wyższa aktywność tego enzymu, indukowana dietą ketogenną w hipokampie, może przyczynić się do ochrony tej struktury przed zmianami neurodegeneracyjnymi. Innym mechanizmem działania diety keto jest zdolność do powstrzymania apoptozy. Ponadto ciała ketonowe kontrolują stabilizację funkcji synapsy komórek nerwowych. I wreszcie – wybrane wielonienasycone kwasy tłuszczowe (np. kwas arachidonowy, kwas dokozaheksaenowy i kwas eikozapentaenowy) mogą sprzyjać pobudliwości błon komórek neuronowych, jednocześnie zmniejszając stany zapalne i hamując wytwarzanie wolnych rodników.
Badania wykazały potencjalny wpływ diety keto na przebieg choroby Alzheimera u ludzi. Reger i in. stwierdził, że doustne podawanie średniołańuchowych kwasów tłuszczowych doprowadziło do podwyższenia poziomu ketonów w osoczu i że może poprawić funkcjonowanie poznawcze u starszych osób dorosłych z zaburzeniami pamięci. W badaniu Hendersona i in. podobnie podawano średniołańcuchowe trójglicerydy osobom z łagodną i umiarkowaną chorobą Alzheimera. Uwzględnieni uczestnicy otrzymali jedną dawkę środka podczas pierwszych 7 dni badania, a następnie dwie dawki (łącznie 20 g MCT) podawane podczas śniadania od dnia 8 do dnia 90. Podanie tego rodzaju kwasu tłuszczowego doprowadziło do zwiększone stężenie ciał ketonowych w surowicy i lepsze funkcjonowanie poznawcze.
W badaniu klinicznym Vanitallie i in. zaobserwował 5 pacjentów z chorobą Parkinsona, którzy zgodzili się przestrzegać zasad diety ketogenicznej w swoim środowisku domowym. Obserwacja trwała przez 28 dni. Naukowcy zaobserwowali pewną poprawę wyników w skali Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (UPDRS). Udział poszczególnych składników w wartości energetycznej diety wynosił 90% dla tłuszczu, 2% dla węglowodanów i 8% dla białka. Bardzo interesujące dane pochodzą z badań Phillipsa i in. Ocenili wpływ diety niskotłuszczowej w porównaniu z dietą ketogenną u 47 pacjentów z chorobą Parkinsona (38 osób ukończyło badanie). Diety przestrzegano przez osiem tygodni. Obie grupy diet wykazały znaczną poprawę objawów motorycznych i niemotorycznych; jednak grupa ketogenna wykazała większą poprawę w objawach niemotorycznych.
Dostępne wyniki projektów badawczych dotyczących wykorzystania diety keto i ciał ketonowych w chorobach neurodegeneracyjnych są dość obiecujące. Trudno jest powiedzieć, jak znaczące może być to podejście terapeutyczne w przyszłości; konieczne są dalsze badania, szczególnie w celu zbadania długoterminowego wpływu diety ketogenicznej na objawy i przebieg chorób neurodegeneracyjnych, a także na ogólne samopoczucie chorych pacjentów.