Кетодиета не уберегла ткани головного мозга от последствий инсульта

Коллектив исследователей из МГУ, Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН(Черноголовка), Российского университета дружбы народов (Москва) и Воронежского государственного университета (Воронеж) установил, что кетодиета, изначально разработанная для лечения эпилепсии и, как предполагалось, способная защищать нервные клетки от нарушения обменных процессов, не помогает животным бороться с повреждениями нервной ткани, вызванными ишемическим инсультом.

При этом такой тип питания меняет активность ряда генов в головном мозге, а также микробный состав кишечника. Однако среди всех этих изменений есть как благоприятные для организма, так и негативные, в результате чего делать однозначный вывод о пользе кетогенной диеты может быть преждевременным. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Brain, Behavior, and Immunity.

Ссылка на научную статью:
Analysis of the brain transcriptome, microbiome and metabolome in ketogenic diet and experimental stroke
doi 10.1016/ j.bbi. 2024. 10.004

Кетогенная диета — рацион, до 70–80% веществ которого составляют жиры, — была разработана для смягчения симптомов эпилепсии. Дело в том, что при таком питании в организм поступает мало углеводов, в результате чего в качестве источника энергии начинает использоваться не глюкоза, а преимущественно продукты переработки жиров. Они предотвращают появление неконтролируемой активности нейронов в головном мозге и, как следствие, возникновение судорог. На основании такого эффекта ученые предположили, что кетогенная диета может быть полезна при лечении и профилактике ишемического инсульта — состояния, при котором головной мозг получает недостаточно кислорода и питательных веществ из-за закупорки кровеносных сосудов. Однако до сих пор данные о том, как низкоуглеводный и богатый жирами рацион влияет на обмен веществ в клетках головного мозга и в организме в целом после инсульта, были противоречивы. Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) с коллегами исследовали, как изменяется обмен веществ в головном мозге крыс после инсульта при обычном — богатом углеводами — питании и при кетогенной диете.

В эксперименте участвовало 54 животных. Половину из них (27 крыс) в течение двух месяцев кормили рационом, в котором жиры составляли 11% от всех соединений, белки — 24%, а углеводы — 65%. Еще 27 крыс такое же время содержали на кетогенной диете с 84% жиров, 11% белков и 5% углеводов. После этого у 19 грызунов из каждой группы питания искусственно пережимали среднюю мозговую артерию — сосуд, который поставляет кровь в боковые зоны коры мозга. Таким образом авторы смоделировали ишемический инсульт.

Спустя две недели после вмешательства биологи проанализировали активность генов в головном мозге крыс, чтобы понять, как изменились обменные процессы в тканях при разных режимах питания, а также после инсульта. Оказалось, что при обоих вариантах диеты инсульт привел к значительным перестройкам: при углеводной диете изменилась активность 10 449 генов, а при кетогенной — 11 389. Анализ показал, что сильнее всего инсульт активировал группы генов, участвующих в запуске воспаления, иммунном ответе, контроле сосудистой системы и развитии стволовых клеток. Все это указывает на то, что в результате ишемического инсульта при обоих типах рациона в мозге развивается воспаление.

Кроме того, исследование ткани мозга и наблюдение за поведением животных показали, что кетогенная диета не повлияла на объем повреждения и скорость восстановления двигательных функций у крыс после инсульта.

Ученые также исследовали микробный состав кишечника крыс при разных типах питания. Это было важно потому, что некоторые кишечные бактерии могут синтезировать соединения, способствующие нейровоспалению после инсульта. Оказалось, что при кетогенной диете в кишечнике животных на 20% увеличивается число бактерий типа Firmicutes — к ним относятся сбраживающие молочные сахара лактобактерии. В то же время обилие микроорганизмов из типов Bacteroidota, участвующих в сбраживании других углеводов и расщеплении белков, а также Proteobacteria, к которым относится, в частности, кишечная палочка, при кетогенной диете снизилось на 35% и 16% соответственно. В целом биологи пришли к выводу, что среди таких изменений в микробиоме при кетогенной диете есть как и положительные, так и отрицательные для организма, в том числе усиливающие нейровоспаление.

«Хотя мы выявили ряд генов, активность которых меняется при кетогенной диете, а также перемены в микробном составе кишечника при таком типе питания, обилие жиров в рационе не помогло уменьшить вызванные инсультом повреждения в мозге. Поэтому нельзя сказать об однозначной пользе кетодиеты, и относиться к ней следует с осторожностью. В дальнейшем мы планируем подробнее исследовать отдельные молекулярные пути, на которые воздействует кетогенная диета, чтобы понять, почему она приводит к таким неоднозначным эффектам», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Егор Плотников, доктор биологических наук, профессор РАН, заведующий лабораторией структуры и функции митохондрий НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова.

В исследовании принимали участие сотрудники Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка), Российского университета дружбы народов (Москва) и Воронежского государственного университета (Воронеж).