Search
​​​​​​​Study: Ketogenic diet administration later in life improves memory by modifying the synaptic cortical proteome via the PKA signaling pathway in aging mice. Image Credit: Egoreichenkov Evgenii/Shutterstock.com

מחקר מגלה יתרונות קוגניטיביים של תזונה קטוגנית בעכברים מבוגרים

במחקר שפורסם לאחרונה ב תא דוחות רפואהחוקרים בדקו את ההשפעה של טיפולי דיאטה קטוגנית מחזורית בשיפור הירידה הקשורה לגיל בתפקוד המוח באמצעות הקלטות פוטנציאליות ארוכות טווח ובדיקות התנהגות בעכברים מבוגרים.

מחקר: מתן דיאטה קטוגנית בשלב מאוחר יותר בחיים משפר את הזיכרון על ידי שינוי הפרוטאום הקורטיקלי הסינפטי באמצעות מסלול האיתות PKA בעכברים מזדקנים. קרדיט תמונה: Egoreichenkov Evgenii/Shutterstock.com

רקע כללי

הירידה הקוגניטיבית המתקדמת המתרחשת עם הגיל כרוכה בשינויים רב-גורמיים מורכבים ברשתות העצביות ומאופיינת בסימני ההזדקנות המוחיים כמו תפקוד לקוי של המיטוכונדריה, פעילות נוירונית חריגה ופינוי פסולת מולקולרית לא תקין, במיוחד בקורטקס ובהיפוקמפוס.

הפעילות הנוירונית הפגומה הנובעת משינויים אלו כוללת נסיגה של מבנה העץ הדנדריטי, חוסר איזון נוירוכימי, שינויים בביטוי הגנים, ליקויים במטבוליזם של גלוקוז וכו'.

התערבויות תזונתיות נחקרו רבות בתקופה האחרונה בניסויי מודל עכברים לשיפור הזיכרון והלמידה.

מחקרים הראו שצום לסירוגין, הגבלות קלוריות ודיאטות קטוגניות מאלצות מעבר ממטבוליזם של גלוקוז לחמצון חומצת שומן β בנוירונים, הצורכים גופי קטון לייצור אנרגיה.

גופי קטון כגון β-hydroxybutyrate ידועים כמפחיתים את ייצור מיני חמצן תגובתי ומגבירים את הביוגנזה המיטוכונדריאלית, ומכוונים לסימני ההיכר של ההזדקנות על ידי הורדת דלקת והזדקנות. גופי קטון ידועים גם כמפחיתים ריגוש יתר בנוירונים ומשפרים את הקוגניציה.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, החוקרים שאפו להבהיר את המנגנונים המולקולריים המווסתים ברמה הסינפטית על ידי דיאטות קטוגניות ואת השפעתם על הארגון הדנדריטי והנוף הפרוטאומי בנוירונים.

הם השתמשו במודלים של עכברים מבוגרים כדי לבחון את הרגולציה של חלבונים סינפטיים מרכזיים ולחקור את התצורה מחדש של הפעילות הנוירונית על ידי דיאטות קטוגניות.

החוקרים השתמשו בעכברים בני 20 עד 23 חודשים כדי לדגמן ירידה הקשורה להזדקנות בתפקוד המוח. הם האכילו קבוצה אחת עם דיאטת בקרה בעוד הקבוצה השנייה הייתה במשטר דיאטה קטוגנית מחזורית במשך ארבעה חודשים.

מחקרים קודמים דיווחו כי משטר מחזורי של דיאטת בקרה ודיאטה קטוגנית אינו שומני.

דגימות דם נלקחו בסוף כל מחזור דיאטה כדי למדוד פרמטרים מטבוליים כגון β-hydroxybutyrate ורמות גליקמיות. כל הפרמטרים המטבוליים נמדדו לפני ביצוע בדיקות התנהגותיות כדי להבטיח שבעלי החיים היו נתונים למינימום לחץ לפני מדידת התנהגות.

מבחנים התנהגותיים כללו משימות פיזיות וקוגניטיביות שונות, כגון מבחן המבוך המוגבהה פלוס, מבחן השדה הפתוח, זיהוי אובייקטים חדש, מבוך Y, מבחן המבוך של Rotarod ומבחן המבוך של בארנס כדי לנתח את הביצועים של העכברים לאורך תפקוד מוטורי, אוריינטציה מרחבית ו פרמטרי זיכרון.

מבחן המבוך המוגבר בוצע כדי לקבוע אם הגבלת הפחמימות והחזרה על אופניים של דיאטות עוררו חרדה כלשהי בעכברים.

משטר ההאכלה שוכפל גם בעכברים צעירים בני שלושה חודשים, וקבוצות הביקורת והדיאטה הקטוגנית של עכברים צעירים יותר הועברו גם הם לאותה קבוצה של בדיקות התנהגות להשוואה.

פרוסות היפוקמפוס רוחביות מעכברים שהומתו הוכנו גם לבדיקות אלקטרופיזיולוגיות כגון הקלטות פוטנציאל ארוכות טווח ומדידת פוטנציאלים פוסט-סינפטיים מעוררים בשדה והעברת סינפטית בסיסית.

המורפולוגיה של הנוירונים נבדקה גם כדי לקבוע אם שינויים בתפקוד הסינפטי מתואמים לשינוי בארגון הסינפטי.

תוצאות

המחקר מצא שדיאטות קטוגניות משפרות פוטנציאל לטווח ארוך בהיפוקמפוס וזיכרון עבודה. יתר על כן, עכברים שניזונו בתזונה קטוגנית לטווח ארוך יותר הראו שינויים במסלול האיתות של חלבון קינאז A הקשור לתא הפרה-סינפטי.

החוקרים מצאו גם שההשפעות המיטיבות של הדיאטה הקטוגנית בעכברים מבוגרים קשורות להפעלה של איתות תלויי אדנוזין מונופוספט מחזוריים (cAMP).

התוצאות הצביעו על כך שמתן מחזורי של דיאטה קטוגנית במשך ארבעה חודשים שיפר משמעותית את זיכרון העבודה לטווח ארוך בעכברים מבוגרים.

בנוסף, עכברים מבוגרים שהיו במשטר הדיאטה הקטוגנית המחזורית הראו גם תיאום מוטורי שהיה דומה לעכברים צעירים שהיו בדיאטת הבקרה.

ה in vivo ניתוחי Western blot חשפו גם שפע מוגבר של גורם נוירוטרופי שמקורו במוח (BDNF) וזרחון מצע חלבון קינאז A, התומכים בממצאים. הניתוחים המורפולוגיים הראו עלייה בארבוריזציה דנדרטית בעכברים מבוגרים שהיו במשטר הדיאטה הקטוגנית.

מסקנות

הממצאים הציגו תובנות חדשות לגבי התהליכים הביולוגיים והמנגנונים המולקולריים שבאמצעותם דיאטות קטוגניות מחזוריות משפרות את תפקוד המוח בעכברים מזדקנים.

שיפורים אלו בזיכרון לטווח ארוך ובזיכרון העבודה הושגו גם כאשר הדיאטה הקטוגנית ניתנה בשלבים מאוחרים יותר של החיים. המחקר חשף ממצאים חדשים על ההשפעה של דיאטות קטוגניות על נוף הפרוטאום הסינפטי בקליפת המוח ושינויים מורפולוגיים בדנדריטים.

דילוג לתוכן