Dieta ketogeniczna i ramipril w terapii zaburzeń poznawczych – wyniki badań

Czy insulina i fruktoza zakłócają homeostazę mózgu?

Insulina, poza swoimi obwodowymi efektami metabolicznymi, takimi jak regulacja poziomu glukozy we krwi, wzmacnianie glikogenezy, zmniejszanie katabolizmu lipidów i modulowanie stanu zapalnego, może przekraczać barierę krew-mózg. Wysokie stężenia insuliny w podwzgórzu, moście i rdzeniu przedłużonym sugerują jej biosyntezę w komórkach mózgowych. Insulina wywiera znaczący wpływ na mózg, nie tylko regulując homeostazę glukozy, ale również kontrolując przyjmowanie pokarmów, centralnie zarządzając temperaturą całego ciała, rozpoznając różne obiekty i przetwarzając informacje sensoryczne. Insulinooporność (IR) została po raz pierwszy opisana przez Yalowa i Bersona w latach 60. XX wieku. Częstość występowania IR waha się od 15,5% do 46,5%, a najnowsze badania wykazały jej negatywny wpływ na dysfunkcje poznawcze. IR identyfikuje się jako niewrażliwość receptorów insulinowych na krążącą insulinę i charakteryzuje się określonymi zespołami metabolicznymi, takimi jak zaburzony metabolizm glukozy, hiperinsulinemia, hiperlipidemia i otyłość. Czynniki genetyczne i środowiskowe, takie jak stres i palenie tytoniu, przyczyniają się do występowania IR. Gdy IR utrzymuje się przez długi czas, szczególnie centralnie, upośledza funkcje neuronalne i poznawcze. Enzym degradujący insulinę (IDE) ma większe powinowactwo do insuliny niż do amyloidu beta (Aβ), co przy wysokim poziomie insuliny prowadzi do akumulacji Aβ w mózgu.

Fruktoza, naturalny cukier występujący w spożywanym miodzie i owocach, chociaż podobna w swojej strukturze chemicznej do glukozy, nie zwiększa poziomu glukozy we krwi w porównaniu do innych węglowodanów. Jednakże badania oparte na dowodach wykazały, że złe nawyki żywieniowe związane ze spożyciem dużej ilości fruktozy w codziennej diecie indukują dysfunkcje poznawcze, ponieważ hipokamp, który odgrywa kluczową rolę w uczeniu się i zapamiętywaniu, jest bardzo wrażliwy na wysokie poziomy fruktozy. Kilka badań sugerowało więcej niż jeden mechanizm wyjaśniający, w jaki sposób nadmierne spożycie fruktozy indukuje dysfunkcje poznawcze, w tym upośledzenie metabolizmu oksydacyjnego i funkcji mitochondriów, zwiększenie stresu oksydacyjnego i poziomu mediatorów zapalnych oraz zmniejszenie ekspresji czynników neurotroficznych. Czynniki te zakłócają plastyczność synaptyczną i metabolizm komórkowy, powodując dysfunkcję neuronalną.

Czy dieta ketogeniczna i ramipril mogą przeciwdziałać dysfunkcjom poznawczym?

Dieta ketogeniczna (KD) była początkowo wskazana do leczenia padaczki lekoopornej, a jej efekty są obiecujące w zaburzeniach neurologicznych. Ostatnio KD zyskała światową popularność ze względu na swoją zdolność do redukcji masy ciała w niektórych populacjach. Osoby stosujące KD wykorzystują ciała ketonowe jako główne źródło energii zamiast glukozy, produkując mniej reaktywnych form tlenu; dlatego KD jest uważana za dietę przeciwutleniającą. Co istotne, neurony preferują ciała ketonowe jako źródło energii, ponieważ nie zmieniają one swojego metabolizmu, w przeciwieństwie do metabolizmu glukozy.

Leki przeciwnadciśnieniowe mogą łagodzić dysfunkcje poznawcze u pacjentów z nadciśnieniem. Badania obserwacyjne wykazały poprawę funkcji psychomotorycznych, szybkości, uwagi i pamięci. Ramipril, lek przeciwnadciśnieniowy, jest jednym z inhibitorów enzymu konwertującego angiotensynę (ACE-I). Badania opublikowane przez Cardiovascular Health Study sugerują, że centralnie działające inhibitory ACE mogą przywracać funkcje poznawcze.

Ponieważ zdolność ramiprilu do poprawy IR została udokumentowana u pacjentów z cukrzycą, a KD jest obecnie zalecana w leczeniu IR, to badanie eksperymentalne zostało zaprojektowane w celu porównania wpływu ramiprilu na dysfunkcje poznawcze u szczurów z IR karmionych dietą ketogeniczną lub normalną dietą (ND). Eksperyment ten wykazał, w jaki sposób KD może wzmacniać odpowiedź na ramipril i zmniejszać dysfunkcje poznawcze u szczurów z IR.

Jak przeprowadzono badanie na modelu insulinooporności?

W badaniu wykorzystano dorosłe samce szczurów Wistar o masie ciała 130-180 g, które miały 2 tygodnie na aklimatyzację do warunków hodowlanych. Trzy szczury były trzymane w każdej klatce w temperaturze 28°C ± 2°C, w standardowym cyklu dzień-noc, bez ograniczonego dostępu do jedzenia i wody.

Dieta ketogeniczna została przygotowana zgodnie z wytycznymi Amerykańskiego Instytutu Żywienia (AIN-93M). Klasyczna KD jest protokołem żywieniowym opartym na spożyciu znacznej ilości tłuszczu (70%-80% zapotrzebowania energetycznego z tłuszczu pokarmowego), z jednoczesnym niskim dostarczaniem białka (około 15%-20% zapotrzebowania energetycznego z białka pokarmowego) i bardzo niskim dostarczaniem węglowodanów (około 5%-10% zapotrzebowania energetycznego z węglowodanów pokarmowych).

Insulinooporność indukowano przez karmienie szczurów 10% fruktozą w wodzie pitnej przez 8 tygodni. Doustny test tolerancji glukozy (OGTT) przeprowadzono na zwierzętach, które miały rozwinąć IR, i tylko te zwierzęta wybrano do ukończenia badania. Na koniec ósmego tygodnia szczury były głodzone przez noc. Zmierzono poziom glukozy na czczo (FBG). Następnie szczurom podano 2,5 mg/kg glukozy drogą doustną, a poziom glukozy w surowicy badano przed i po podaniu doustnej glukozy w 30, 60 i 90 minucie.

Trzydzieści dorosłych samców szczurów Wistar zostało losowo przydzielonych do pięciu grup (po sześć szczurów w każdej). Szczury podzielono na następujące grupy:

Grupa A: szczury kontrolne (zdrowe): szczury otrzymywały PEG 400 (nośnik ramiprilu) przez 5 kolejnych tygodni drogą doustną (tygodnie 9-13).

Grupa B: (IR + ND): szczury karmiono 10% fruktozą przez 8 tygodni w celu indukcji IR; ND kontynuowano przez kolejne 5 tygodni (tygodnie 9-13).

Grupa C: (IR + KD): szczury z IR karmiono KD przez 5 tygodni (tygodnie 9-13).

Grupa D: (IR + ND + ramipril): szczury z IR, karmione ND, otrzymywały ramipril (2 mg/kg/dzień, doustnie) przez 5 tygodni (tygodnie 9-13). Dawka ramiprilu była nieobniżająca ciśnienia.

Grupa E: (IR + KD + ramipril): szczury z IR karmiono KD i otrzymywały codzienne dawki ramiprilu przez 5 tygodni (tygodnie 9-13).

Test behawioralny przeprowadzono 1 dzień po ostatniej dawce ramiprilu. Masę ciała rejestrowano co tydzień, a dla każdego szczura obliczono współczynnik zmiany netto masy ciała w trakcie eksperymentu.

Test labiryntu wodnego Morrisa (MWM) został przeprowadzony w 86. dniu od rozpoczęcia eksperymentu i trwał 5 dni. Przeprowadzono go w okrągłym basenie o białych wewnętrznych ścianach, głębokości 50 cm i średnicy 150 cm. Dno basenu było podzielone na cztery ćwiartki: północno-wschodnią, południowo-wschodnią, północno-zachodnią i południowo-zachodnią. Zaokrąglona platforma o średnicy 15 cm i wysokości 30 cm była umieszczona w każdej z czterech ćwiartek przez cały eksperyment. Basen był wypełniony wodą o odpowiedniej temperaturze (22°C-25°C), która była barwiona barwnikiem w proszku, aby zamaskować platformę znajdującą się 1 cm pod powierzchnią wody. Ściany basenu miały stałe obiekty podczas testu, aby zapewnić pomoc przestrzenną zwierzętom. MWM został podzielony na fazę akwizycji i fazę próby.

Pierwsza faza (faza akwizycji – pamięć krótkotrwała) została przeprowadzona w czterech próbach przez 4 kolejne dni. Każdy szczur miał 120 sekund na próbę z każdej z czterech ćwiartek, aby dotrzeć do ukrytej platformy, a czas potrzebny na dotarcie do platformy był rejestrowany. Szczury pozostawiano na platformie przez 10 sekund. Szczury były kierowane na platformę, jeśli nie dotarły do niej w ciągu 120 sekund, a timer był zatrzymywany na 10 sekund. Czas był rejestrowany jako 120 sekund.

Platforma została usunięta piątego dnia (faza próby – pamięć długotrwała), a szczury pływały tylko przez 60 sekund. Rejestrowano czas spędzony w ćwiartce docelowej dla każdego szczura.

Zwierzęta zostały uśmiercone 92. dnia przez dyslokację kręgosłupa szyjnego pod znieczuleniem (30 mg/kg, i.p. 2,5% tiopentalu sodu). Każdy mózg został wyjęty i przemyty solą fizjologiczną, a hipokamp został oddzielony do oszacowania parametrów biochemicznych. Badania histologiczne i immunohistochemiczne przeprowadzono przy użyciu sekcji hipokampa.

Szczury były głodzone przez 12 godzin po fazie próby testu behawioralnego w celu pobrania próbek krwi ze splotów zaoczodołowych przy użyciu antykoagulantu (heparynizowane rurki kapilarne) do zwykłych probówek. Próbki pozostawiono na 20 minut przed odwirowaniem przy 4000 obr/min przez 15 minut w celu oddzielenia surowicy. Surowicę oddzielono za pomocą mikropipety do probówek Eppendorfa i natychmiast przechowywano w temperaturze -80°C do czasu przeprowadzenia biobadań.

Poziomy glukozy na czczo wykrywano w surowicy za pomocą kolorymetrycznego zestawu testowego dla glukozy. Insulinę na czczo (FINS) wykrywano za pomocą szczurzego zestawu ELISA dla insuliny. Wskaźnik HOMA-IR obliczano według wzoru: HOMA-IR = (FBG (w mg/dL) × FINS (w μIU/mL)/405).

Profil lipidowy w próbkach surowicy oceniano za pomocą zestawów do oznaczania cholesterolu, lipoprotein o wysokiej gęstości (HDL), triglicerydów (TG) i lipoprotein o niskiej gęstości (LDL). Aktywność kinazy syntazy glikogenu-3 beta (GSK3β), czynnika neurotroficznego pochodzenia mózgowego (BDNF) i enzymu degradującego insulinę (IDE) oceniano w homogenatach tkanki hipokampa metodą ELISA.

Dane histopatologiczne były analizowane przez histopatologa w sposób zaślepiony, aby usunąć jakiekolwiek uprzedzenia. Tkanki kory mózgowej i hipokampa były utrwalane przez 2 dni w obojętnej buforowanej formalinie w 10%, umieszczane w bloczkach parafinowych i suszone do badań histologicznych i immunohistochemicznych. Sekcje były cięte na grubość 5 μm za pomocą mikrotomu obrotowego i montowane na szkiełkach. Do barwienia sekcji do badań histologicznych użyto barwienia hematoksyliną i eozyną (H&E).

Wybrane bloczki parafinowe były cięte na plasterki o grubości 4 μm do immunohistochemii. Szkiełka inkubowano z przeciwciałami anty-β amyloid i anty-tau, a następnie inkubowano z odpowiednimi przeciwciałami wtórnymi. Szkiełka były kontrastowane hematoksyliną przez 30 sekund, a następnie odwadniane i montowane.

Obrazy JPEG zostały zarejestrowane za pomocą mikroskopu świetlnego Olympus BX 40 wyposażonego w kamerę Olympus DP71 przy powiększeniu ×20 dla hipokampa i ×40 dla kory mózgowej. Pozytywne neurony były liczone, a netto procent depozytów pozakomórkowych w trzech polach o dużej mocy był określany za pomocą oprogramowania ImageJ v1.54g, a średnia ± błąd standardowy (S.E.) były obliczane.

Jakie zmiany metaboliczne i behawioralne zaobserwowano?

Wyniki badania wykazały, że w przeciwieństwie do szczurów normalnych, u szczurów z grupy IR+ND zaobserwowano zauważalne zmniejszenie całkowitej masy ciała. Grupa IR+KD wykazała natomiast znaczny wzrost masy ciała w porównaniu z grupą IR+ND. Obie grupy otrzymujące ramipril (IR+ND+ramipril i IR+KD+ramipril) wykazały zauważalny spadek masy ciała w porównaniu z grupami normalnymi i IR+KD.

Test OGTT potwierdził indukcję IR, wykazując znaczący wzrost poziomu glukozy we krwi po 60 i 90 minutach od podania glukozy u szczurów z IR w porównaniu ze szczurami normalnymi. Wskaźnik HOMA-IR, oceniający stopień insulinooporności, był znacząco podwyższony w grupie IR+KD w porównaniu z grupą kontrolną. Chociaż poziomy FBG i wskaźnik HOMA-IR w grupie IR+ND+ramipril były znacząco wyższe niż u szczurów normalnych oraz grup IR+ND i IR+KD, to zostały one znormalizowane. Podobny efekt zaobserwowano, wraz z normalizacją poziomów FINS, po podaniu ramiprilu z dietą ketogeniczną.

W teście MWM, w pierwszym dniu fazy akwizycji (pamięć krótkotrwała), obie grupy otrzymujące ramipril potrzebowały znacznie dłuższego czasu na odnalezienie platformy niż szczury normalne. W kolejnych dniach nie zaobserwowano istotnych różnic między grupami. W fazie próby (pamięć długotrwała) również nie zaobserwowano znaczących różnic między grupami eksperymentalnymi.

Badanie profilu lipidowego wykazało, że podawanie ND po indukcji IR nie przywróciło normalnych poziomów HDL, ale znormalizowało poziomy cholesterolu, LDL i triglicerydów. Parametry te były znacznie gorsze w grupie IR+KD niż w grupach normalnych i IR+ND. Poziomy HDL były znacząco niższe w grupie IR+KD niż w grupach normalnych i IR+ND. Podawanie ramiprilu z ND nie poprawiło profilu lipidowego, gdyż poziomy cholesterolu, LDL i TG w surowicy były znacząco wysokie. Jednocześnie poziomy HDL były znacząco obniżone w grupie IR+ND+ramipril w porównaniu do grup normalnych, IR+ND, IR+KD i IR+KD+ramipril. W grupie IR+KD+ramipril zaobserwowano znaczącą poprawę wszystkich parametrów lipidowych.

Poziomy BDNF były obniżone w grupach IR+KD, IR+ND+ramipril i IR+KD+ramipril w porównaniu do szczurów normalnych. Grupa IR+ND+ramipril wykazała największe obniżenie poziomów BDNF spośród wszystkich grup eksperymentalnych. Poziomy BDNF w grupie IR+KD+ramipril były znacząco wyższe niż w grupie IR+ND+ramipril.

Aktywność GSK3β była znacząco zwiększona, a aktywność IDE znacząco zmniejszona w grupach IR+KD, IR+ND+ramipril i IR+KD+ramipril w porównaniu do szczurów normalnych i grupy IR+ND, co wskazuje na niekontrolowaną IR. Aktywność GSK3β była znacząco niższa, a aktywność IDE znacząco wyższa w grupie IR+KD+ramipril niż w grupie IR+ND+ramipril.

Badania histopatologiczne wykazały, że tkanki hipokampa i kory mózgowej szczurów normalnych były jednorodne i nie wykazywały oznak degeneracji neuronalnej. U szczurów z IR na normalnej diecie zaobserwowano uszkodzenia neuronalne, w tym czerwone neurony, obrzęk okołoneuronalny, neurony z jądrami pyknicznymi i obszary gliowe z włóknami Rosenthala. Siedemdziesiąt pięć procent komórek mózgowych w korze mózgowej otrzymało ocenę 4 stopnia, podczas gdy hipokamp otrzymał ocenę 3 stopnia. Jednakże obrzęk tkanek, czerwone neurony i glioza były widoczne u szczurów z IR na diecie ketogenicznej – około 25% badanych tkanek mózgowych. Obu obszarom w naszym badaniu przypisano stopień 2. Szczury z IR leczone ramiprilem na normalnej diecie miały umiarkowany obrzęk okołoneuronalny w korze mózgowej; jednak hipokamp wykazywał jądra pykniczne, obrzęk okołoneuronalny i czerwone neurony bez gliozy. Dziesięć procent tkanki (stopień 1) znajdowało się w hipokampie i korze mózgowej. Ponadto szczury z IR leczone ramiprilem i karmione dietą ketogeniczną wykazywały uszkodzenia neuronalne. Uszkodzenia neuronalne obejmowały kilka rozproszonych czerwonych neuronów, obrzęk okołoneuronalny i obrzęk tkanek. Obie tkanki miały tę samą ocenę dla 20% próbek mózgu (stopień 2).

Badania immunohistochemiczne wykazały, że poziomy Aβ w korze mózgowej były najbardziej widoczne w grupie IR+ND+ramipril. Wszystkie grupy eksperymentalne wykazały znaczący wzrost poziomów Aβ w porównaniu z grupą normalną. Odwrotnie, zaobserwowano znaczące zmniejszenie poziomów Aβ w obu grupach leczonych ramiprilem i w grupie IR+KD w porównaniu z grupą IR+ND. W przypadku kory mózgowej, dodanie ramiprilu do ND i KD znacząco zmniejszyło ekspresję Aβ w porównaniu z grupą IR+KD; jednak poziomy Aβ w hipokampie były znacząco zmniejszone w grupie IR+ND+ramipril w porównaniu z grupą IR+KD. Kora mózgowa i hipokamp miały podobne poziomy Aβ w odniesieniu do grupy IR+KD+ramipril, ponieważ były one nadal zauważalnie wysokie w porównaniu z grupą IR+ND+ramipril.

W przypadku kory mózgowej, podobne wyniki zaobserwowano w poziomach białka tau, które były znacząco podwyższone w grupach IR+ND, IR+KD i IR+KD+ramipril w porównaniu do szczurów normalnych. W przeciwieństwie do tego, hipokamp wykazał zauważalny wzrost poziomów białka tau w grupach IR+ND i IR+KD w porównaniu do szczurów normalnych. Zauważalny spadek zaobserwowano w poziomach białka tau w korze mózgowej w grupie IR+KD i obu grupach szczurów otrzymujących ramipril w porównaniu z grupą IR+ND. Hipokamp wykazał podobne wyniki jak kora mózgowa we wszystkich wyżej wymienionych grupach, z wyjątkiem grupy IR+KD, ponieważ wykazała ona podwyższenie w porównaniu z grupą IR+ND. W tkance kory mózgowej grupa IR+ND+ramipril wykazała znaczącą redukcję w porównaniu z grupą IR+KD. W hipokampie obie grupy leczone ramiprilem wykazały znaczący spadek poziomów białka tau w porównaniu z grupą IR+KD.

Pacjenci karmieni dietą ketogeniczną polegają na utlenianiu tłuszczów jako źródle energii. Gdy organizm doświadcza ekstremalnego głodu lub ograniczonej ilości węglowodanów, wątroba przekształca kwasy tłuszczowe w ciała ketonowe, co różni się od ketozy patologicznej. Długotrwałe spożycie fruktozy rozwija stan hiperinsulinemii i hiperglikemii. W badaniu skupiono się na tym, jak dieta może wpływać na odpowiedź lekową w dysfunkcji poznawczej indukowanej insulinoopornością. Chociaż różne badania w ciągu ostatnich kilku lat zalecały dietę ketogeniczną, więcej niż jedno badanie w 2023 roku wykazało jej szkodliwe efekty metaboliczne i niemetaboliczne.

Samo przejście z diety bogatej w fruktozę na normalną dietę z umiarkowanym spożyciem węglowodanów, jak wykazano w obecnym badaniu, może poprawić wrażliwość na insulinę i poziomy profilu lipidowego. W przeciwieństwie do tego, KD pogarsza wrażliwość na insulinę, ponieważ jest dietą stresującą, która zwiększa poziom kortyzolu poprzez stymulowaną oś podwzgórze-przysadka-nadnercza z powodu wyczerpania węglowodanów w diecie. Kilka badań udokumentowało, że KD wywiera korzystne efekty na profile lipidowe, a każde badanie miało swoje wyjaśnienie. Możemy oczekiwać, że wysokie poziomy kortyzolu, z wynikającą hiperglikemią i hiperinsulinemią, odgrywają kluczową rolę w zwiększonych poziomach cholesterolu, TG i LDL, z obniżonymi poziomami HDL. Niepowodzenie grupy KD w osiągnięciu zmniejszenia masy ciała może być spowodowane albo nadmiernym spożyciem tłuszczów, albo niezrównoważoną dietą. Jednakże leczenie ramiprilem odniosło sukces w osiągnięciu zauważalnego zmniejszenia masy ciała dzięki hamowaniu układu renina-angiotensyna-aldosteron (RAAS). Ten inhibitor systemu (ACEIs) wzmacnia ekspresję genu receptora aktywowanego przez proliferatory peroksysomów gamma, genu lipolitycznego w tkankach tłuszczowych odpowiedzialnego nie tylko za zmniejszenie poziomu glukozy, insuliny i TG oraz masy ciała, ale także za zwiększenie wydatku kalorycznego.

Ramipril nie miał zauważalnego wpływu na metabolizm glukozy w populacji niediabetycznej. Ponadto hamował ACE-1, co z kolei hamowało produkcję angiotensyny II i zmniejszało produkcję angiotensyny-(1-7) przez ACE2. Najnowsze badania wykazały, że angiotensyna-(1-7) i bradykinina są odwrotnie proporcjonalne do insulinooporności, mierzonej za pomocą HOMA-IR, a ich niskie poziomy zaburzają profil lipidowy. Angiotensyna-(1-7) zwiększa wrażliwość na insulinę, tolerancję glukozy i wychwyt glukozy przez mięśnie szkieletowe oraz poprawia metabolizm glukozy w tkance tłuszczowej. Tak więc podawanie ramiprilu pogorszyło insulinooporność i profil lipidowy w grupie IR+ND leczonej ramiprilem.

W przeciwieństwie do grupy IR+ND+ramipril, grupa IR+KD+ramipril wykazała zmniejszoną insulinooporność, mierzoną za pomocą HOMA-IR. Może to być wyjaśnione w następujący sposób: system podwzgórze-przysadka-nadnercza nie był dramatycznie aktywowany z powodu hamowania szlaku RAAS przez ramipril. Chociaż ramipril zwiększa poziomy K+, większość badań wykazała, że KD może obniżyć poziomy K+, ponieważ ogranicza żywność o wysokiej zawartości węglowodanów zawierającą wysokie poziomy K+. Ta różnica w mechanizmie może stworzyć zrównoważony stan na poziomie K+. Związek między poziomami potasu a działaniem insuliny nie jest jasny; jednak badania wykazały, że wyczerpanie potasu upośledza działanie insuliny. Poprawiona wrażliwość na inulinę jednocześnie poprawiła profil lipidowy. Korelacja między ACE a metabolizmem glukozy i tłuszczu nie jest w pełni zrozumiała i konieczne są dalsze badania, aby wyjaśnić dokładne mechanizmy zaangażowane w ten proces.

Chociaż ND łagodziła zarówno IR, jak i profil lipidowy obwodowo, oprócz centralnego wzmocnienia wrażliwości na insulinę, udowodnionego przez normalizację poziomów IDE i GSK-3β, ND nie mogła rozwiązać ani akumulacji Aβ, ani hiperfosforylowanego białka tau. Oznacza to, że nie poprawiła ona funkcji poznawczych indukowanych przez IR, co zostało behawioralnie udowodnione za pomocą testu MWM.

Chociaż KD łagodziła ekspresje Aβ i białka tau, łagodząc dysfunkcje poznawcze indukowane przez IR, zauważono nieistotną różnicę w teście behawioralnym MWM w obu fazach między grupami. KD dostarcza mózgowi ciała ketonowe jako alternatywne paliwo dla glukozy, wzmacnia powstawanie nowych mitochondriów, zwiększa produkcję adenozynotrifosforanu, produkuje mniej reaktywnych form tlenu niż glukoza, zmniejsza mitochondrialną interakcję białka prekursorowego amyloidu, modyfikuje ekspresję genów związanych z chorobami neurodegeneracyjnymi i poprawia ekspresję genów związanych z metabolizmem w hipokampie. Jednakże KD nie była w stanie poprawić aktywności IDE lub GSK-3β z powodu nieleczonej IR. W przeciwieństwie do tego, grupa IR+KD+ramipril wykazała fałszywie negatywne wyniki w fazie akwizycji testu pamięci krótkotrwałej MWM, ponieważ szczury spędziły przedłużony czas na znalezienie platformy ucieczki. Można to wyjaśnić niepokojem spowodowanym wysokimi poziomami kortyzolu indukowanymi przez KD, co poważnie wpłynęło na koncentrację zwierząt, a nie na ich pamięć. Niepokój zaobserwowano podczas testu MWM, który był związany z podwyższonymi poziomami kortyzolu. Te zachowania zostały wykryte u szczurów karmionych KD. Krótko mówiąc, szczury wykazywały nietypowe zachowania, takie jak szybkie pływanie i skakanie z powrotem do wody zaraz po osiągnięciu platformy; te zachowania są uważane za spowodowane stresem.

Chociaż szczury IR+ND+ramipril nie wykazały poprawy w centralnej IR, na co wskazywała zmniejszona aktywność IDE i zwiększone poziomy GSK-3β z powodu ciężkiej IR, wykazały one poprawę w akumulacjach Aβ i tau, ponieważ hamowanie enzymu ACE zapobiegło tej akumulacji. Sprzeczne wyniki znalezione w innych badaniach mogą być przypisane zmienności genetycznej między szczepami.

KD moduluje efekt ramiprilu na GSK3β, IDE, BDNF oraz białka Aβ i tau w porównaniu do ND i ramiprilu razem poprzez niejasne mechanizmy. KD opiera się na wysokim spożyciu tłuszczów i niskim spożyciu węglowodanów. Niskie spożycie węglowodanów może wpływać na działanie ramiprilu, czyniąc KD bardziej skuteczną niż ND we wspieraniu jego działania; konieczne są dalsze badania, aby ustalić, czy niskie poziomy węglowodanów odgrywają rolę w supresji RAAS. Różne badania powiązały stosowanie KD ze zmniejszonymi poziomami BDNF w mózgu; konieczne są dalsze badania, aby potwierdzić te ustalenia.

Efekty łagodzące ramiprilu i KD na wyniki histopatologiczne hipokampa były równoległe do wyników immunohistochemicznych akumulacji Aβ i tau. Związek między Aβ, białkiem tau i innymi markerami metabolicznymi pozostaje nieuchwytny; konieczne są dalsze badania, ponieważ istniejące badania skupiały się na wynikach poszczególnych szlaków. Powiązanie między tymi markerami metabolicznymi wymaga licznych wysiłków, aby wyjaśnić, jak ta kombinacja może wpływać na stan choroby.

Autorzy sugerują dalsze badania z wykorzystaniem tego podejścia, aby rzucić światło na znaczenie diety w wzmacnianiu efektów terapeutycznych leków.

Podobnie jak inne leki, KD wykazuje działania niepożądane. Ponieważ zarówno KD, jak i leki mają zdolność do wywoływania działań niepożądanych, osoby nadal stosują leki ze względu na ich efekty terapeutyczne. Stąd, podobnie jak w przypadku leków, KD powinna być przepisywana na podstawie oceny stosunku korzyści do ryzyka. KD nie powinna być klasyfikowana jako dieta czysto “dobra” lub “zła”. Zamiast tej klasyfikacji, powinniśmy zrozumieć stan choroby pacjentów i efekty diety, oceniając potencjalne korzyści i ryzyko.

Autorzy sugerują zastosowanie obecnej propozycji w badaniu klinicznym w celu oceny wyników krótko- i długoterminowego leczenia.

Jednym z ograniczeń tego badania było wykorzystanie minimalnej liczby zwierząt w każdej grupie (n = 6 na grupę) i poleganie na jednym modelu zwierzęcym IR u szczurów. Dlatego przyszłe badania omawiające podobne tematy powinny wykorzystywać większą liczbę szczurów, aby zwiększyć wiarygodność ustaleń, oraz stosować inne modele IR w celu weryfikacji ustaleń. Innym ograniczeniem był brak pomiarów poziomu kortyzolu, co jest zalecane w przyszłych badaniach dotyczących diety ketogenicznej.

Podsumowanie

Przeprowadzone badanie koncentrowało się na analizie wpływu diety ketogenicznej i ramiprilu na dysfunkcje poznawcze wywołane insulinoopornością u szczurów. Insulinooporność indukowano poprzez podawanie fruktozy, a następnie zwierzęta podzielono na grupy otrzymujące różne kombinacje diety normalnej, ketogenicznej oraz ramiprilu. Wyniki wykazały, że sama dieta ketogeniczna może pogarszać insulinooporność i profil lipidowy, jednak w połączeniu z ramiprilem daje lepsze efekty terapeutyczne niż standardowa dieta. Zaobserwowano, że kombinacja diety ketogenicznej i ramiprilu zmniejszała akumulację beta-amyloidu i białka tau w mózgu oraz poprawiała markery metaboliczne. Jednakże dieta ketogeniczna wywoływała również efekty niepożądane, takie jak zwiększony poziom kortyzolu i stres u zwierząt. Badanie podkreśla znaczenie indywidualnego podejścia do terapii i konieczność oceny stosunku korzyści do ryzyka przy stosowaniu diety ketogenicznej. Autorzy sugerują potrzebę dalszych badań klinicznych w celu lepszego zrozumienia długoterminowych efektów tej terapii.