Badania: Jak dieta ketogeniczna może zapobiegać napadom padaczkowym, gdy leki zawodzą?
Naukowcy z University of Virginia School of Medicine wyjaśnili mechanizm biologiczny, dzięki któremu popularna niskowęglowodanowa dieta ketogeniczna chroni przed napadami padaczkowymi, a potencjalnie także przed chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Alzheimera i choroba Parkinsona.
Dieta ketogeniczna, powszechnie określana jako „keto”, jest stosowana w leczeniu padaczki lekoopornej od lat 20. XX wieku. Pomimo niemal stuletniej obecności w praktyce klinicznej, przez dekady nie było jasne, w jaki sposób dieta ta ogranicza częstość i nasilenie napadów. Równocześnie obserwowano jej możliwe korzystne działanie w innych zaburzeniach neurologicznych, co dodatkowo podkreślało potrzebę poznania jej molekularnych mechanizmów działania.
Zespół badawczy kierowany przez Jaideepa Kapura, MBBS, PhD, współdyrektora UVA Brain Institute, dostarczył kluczowych odpowiedzi w tym zakresie. Odkrycie to może w przyszłości umożliwić pacjentom uzyskanie korzyści neurologicznych związanych z dietą ketogeniczną bez konieczności stosowania skrajnie restrykcyjnego sposobu żywienia, niemal całkowicie pozbawionego cukrów i węglowodanów.
„Organizm przekształca dietę ketogeniczną w ciało ketonowe zwane β-hydroksymaślanem. Odkryliśmy, że receptor HCAR2 umożliwia β-hydroksymaślanowi redukcję napadów poprzez regulację aktywności i komunikacji komórek nerwowych” – wyjaśnia Kapur, epileptolog związany z UVA Health oraz Department of Neurology and Neuroscience. „Wiele osób nie toleruje diety ketogenicznej z powodu wysokiej zawartości tłuszczu oraz działań niepożądanych. Nasze odkrycie otwiera drogę do opracowania leków, które mogłyby naśladować korzystne efekty diety keto. Co istotne, niacyna – zatwierdzony przez FDA lek obniżający stężenie lipidów – również oddziałuje na receptor HCAR2”.
Wpływ diety ketogenicznej na funkcjonowanie mózgu
Celem diety ketogenicznej jest przestawienie metabolizmu organizmu z wykorzystywania węglowodanów na spalanie tłuszczów jako głównego źródła energii. Choć efekt ten bywa wykorzystywany w redukcji masy ciała, dieta ta wywołuje także głębokie, często niedostrzegalne zmiany metaboliczne, które dla wielu pacjentów są trudne do tolerowania. W stanie ketozy wątroba produkuje ciała ketonowe, które zastępują glukozę jako podstawowe paliwo dla komórek nerwowych.
Kapur, badaczka Soudabeh Naderi oraz pozostali członkowie zespołu wykazali, że jedno z najczęściej występujących ciał ketonowych – β-hydroksymaślan – oddziałuje z określonym receptorem komórkowym, prowadząc do istotnego zmniejszenia częstości napadów padaczkowych w modelu myszy laboratoryjnych. Mechanizm ten polega na obniżeniu pobudliwości neuronów. Nadmiernie pobudliwe neurony mogą inicjować napady padaczkowe; podobna nadaktywność komórek nerwowych obserwowana jest również we wczesnych stadiach choroby Alzheimera oraz w innych zaburzeniach neurologicznych, takich jak zaburzenia ze spektrum autyzmu.
W ramach badań zespół szczegółowo zmapował rozmieszczenie receptora w hipokampie – strukturze mózgu, w której często dochodzi do inicjacji napadów padaczkowych. Wykazano, że hydroxycarboxylic acid receptor 2 (HCAR2) jest skoncentrowany w określonym typie komórek nerwowych wcześniej wiązanych z patogenezą napadów. Receptor ten był również licznie obecny w mikrogleju – komórkach układu odpornościowego mózgu odpowiedzialnych za jego nadzór immunologiczny, reakcje zapalne oraz utrzymanie homeostazy środowiska neuronalnego.
Uzyskane wyniki sugerują, że możliwe jest opracowanie terapii farmakologicznych, które zapewniałyby neurologiczne korzyści diety ketogenicznej bez konieczności jej stosowania. Takie podejście mogłoby pozwolić uniknąć działań niepożądanych związanych z dietą, w tym dolegliwości żołądkowo-jelitowych, zaburzeń metabolicznych czy problemów z długoterminową adherencją pacjentów.
Wstępne badania prowadzone na modelach zwierzęcych wskazują, że niacyna (witamina B3) może przynajmniej częściowo odtwarzać te efekty neuroprotekcyjne, choć autorzy podkreślają konieczność dalszych badań przedklinicznych i klinicznych w celu potwierdzenia skuteczności i bezpieczeństwa takiego podejścia u ludzi.
„Obecnie analizujemy, w jaki sposób receptor HCAR2 moduluje odpowiedzi immunologiczne mózgu poprzez mikroglej” – podkreśla Kapur. „Badania te mogą umożliwić opracowanie nowych terapii nie tylko dla padaczki lekoopornej, ale potencjalnie także dla innych chorób o podłożu neurozapalnym, takich jak stwardnienie rozsiane czy choroba Alzheimera”.
Zaawansowane badania neurologiczne na University of Virginia
Poszukiwanie skuteczniejszych metod leczenia padaczki, choroby Alzheimera oraz innych schorzeń neurologicznych stanowi kluczową misję Paul and Diane Manning Institute of Biotechnology. Instytut ten ściśle współpracuje z UVA Brain Institute, integrując kompetencje badaczy z różnych dziedzin w celu szybkiego przekładania odkryć nauk podstawowych na nowe strategie terapeutyczne i potencjalne metody leczenia pacjentów na całym świecie.
Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Annals of Neurology. W skład zespołu badawczego weszli: Soudabeh Naderi, John Williamson, Huayu Sun, Suchitra Joshi, Rachel Jane Spera, Savaira Zaib, Supriya Sharma, Chengsan Sun, Andrey Brodovskiy, Ifrah Zawar oraz Jaideep Kapur. Autorzy nie zgłaszają konfliktu interesów. Badania były finansowane przez National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NIH) oraz UVA Brain Institute.
Źródło: Annals of Neurology, Discovery reveals how keto diet can prevent seizures when drugs fail
DOI: http://dx.doi.org/10.1002/ana.78098
