生酮饮食:通过新发现的酮体信号通路改善记忆功能
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最新研究显示,生酮饮食通过一种新发现的分子信号通路,特别是酮体中的β-羟基丁酸酯(BHB),能够增强突触功能,从而改善衰老小鼠的记忆。这一发现为未来在不需要严格饮食控制的情况下,通过靶向特定途径复制这些益处提供了新思路。
生酮饮食在节食者中引发了广泛讨论,有人推崇它的益处,也有人持批评态度。然而,不可否认的是,这种高脂肪、低碳水化合物的饮食在科学研究中显示出了显著的记忆增强效果。巴克大学的科学家与智利大学的研究小组合作,通过详细研究揭示了这种饮食如何提高老年小鼠的记忆力,并发现了新的分子信号通路。这项研究结果发表在2024年6月5日的《Cell Reports Medicine》杂志上,为在分子水平上靶向记忆效应提供了新的方向,而不需要依赖生酮饮食本身。
该研究的资深作者、智利大学教授Christian González-Billault博士表示:“我们的研究表明,生酮饮食对大脑功能有广泛的好处。我们提供了一种机制,为在衰老过程中维持和改善大脑功能提供了一种策略。”他同时担任智利大学大脑健康和代谢老年科学中心主任,并在巴克研究所担任兼职教授。
研究显示,生酮饮食不仅能改善衰老小鼠的健康寿命和记忆力,而且这些好处开始显现得相对较快。巴克大学的John Newman博士与González-Billault博士合作进行了这项研究。Newman是巴克研究所的助理教授,也是加州大学旧金山分校的老年病学专家。他指出:“这是迄今为止对生酮饮食和小鼠大脑衰老的最详细研究。”
早在一个多世纪以前,研究人员就观察到,减少食物摄入的小鼠寿命更长。Newman解释道:“我们现在知道,延长寿命并不只是由于减少食物摄入,而是与细胞内的信号有关,这些信号根据可用的营养物质打开或关闭特定的途径。”这些途径与衰老密切相关,例如蛋白质周转和新陈代谢的控制。其中一些信号是由酮体介导的,包括乙酰乙酸酯(AcAc)、β-羟基丁酸酯(BHB)和少量的丙酮。当葡萄糖供应不足时,无论是由于热量限制、剧烈运动还是低碳水化合物摄入,这些酮体都会增加。
七年前,Newman领导的团队首次证明了生酮饮食可以使小鼠在成年后的大部分时间里接触到更高水平的酮体,从而帮助它们活得更长,更健康地衰老。他指出:“随着年龄的增长,生酮饮食对记忆力的显著影响尤为明显。”
在最新研究中,研究人员旨在揭示生酮饮食的哪些部分产生了记忆增强效果,以及它如何在分子水平上影响大脑。他们将小鼠分为两组,一组接受90%来自脂肪的卡路里和10%来自蛋白质的卡路里,另一组控制饮食的小鼠则被喂食同样数量的蛋白质,但只有13%的脂肪。两岁以上的“高龄”小鼠接受了一周的生酮饮食,与一周的对照饮食循环,以防止小鼠暴饮暴食和肥胖。
研究通过神经生理学和行为实验测试了生酮饮食对老年小鼠记忆产生、存储和检索功能的影响。结果显示,生酮饮食对负责记忆的突触功能有显著改善。研究团队还与巴克大学教授、蛋白质组学和质谱中心主任Birgit Schilling博士合作,深入分析了小鼠海马体中突触的蛋白质组成。
Schilling博士表示:“我们发现生酮饮食引起了突触蛋白质的巨大变化。”她补充说,这些变化在相对短暂的饮食接触后就开始显现,并且随着时间的推移变得更加明显。
进一步的测试显示,生酮饮食激活了突触中特定的信号通路,即蛋白激酶A。这一途径对于突触活性至关重要。研究小组还表明,BHB在这一过程中发挥了关键作用。González-Billault博士指出,酮体不仅作为能量来源,还作为信号分子起着至关重要的作用。
Newman博士总结道:“我们认为这是理解生酮饮食和酮体如何起作用的重要组成部分。”他表示,未来的研究将探索是否可以通过单独使用BHB或直接操纵蛋白激酶A信号通路来复制这些记忆保护效果。如果能够通过控制特定细胞中的信号通路实现这一目标,将可能不需要依赖严格的生酮饮食。
这项研究为进一步研究生酮饮食及其对大脑健康的益处提供了重要基础,并为未来的个性化营养干预策略开辟了新的路径。
2024-09-21
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