Во всем мире наблюдается рост психические расстройств, особенно таких как тревожное расстройство, биполярное расстройство, шизофрения, , расстройство аутистического спектра, синдром дефицита внимания / гиперактивности (СДВГ). Хотя точные патологические изменения еще не ясны, недавние исследования доказали, что изменения метаболических путей могут частично лежать в основе патофизиологии многих психических заболеваний. Таким образом, сейчас больше внимания уделяется метаболическим терапевтическим вмешательствам в лечении психических расстройств.
Новые данные многочисленных исследований показывают, что введение экзогенных кетоновых добавок, таких как кетоновые соли или кетоновые эфиры, приводит к быстрому и длительному питательному кетозу и метаболическим изменениям, которые могут вызывать потенциальные терапевтические эффекты в случаях расстройств центральной нервной системы (ЦНС), включая психические заболевания.
Поэтому целью данной статьи является обобщение текущей информации о добавках кетонов в качестве потенциального терапевтического инструмента при психических расстройствах.
Прием кетонов повышает уровень кетоновых тел в крови: D-β-гидроксибутират (βHB), ацетоацетат (AcAc) и ацетона. Эти соединения, прямо или косвенно, благотворно влияют на
- митохондрии,
- гликолиз,
- уровни ,
- активность рецептора свободной жирной кислоты 3 (FFAR3),
- рецептора гидроксикарбоновой кислоты 2 (HCAR2) и гистондеацетилазы,
- функционирование NOD-подобного рецептора экспрессии воспаленного белка и белка митохондрий (UCP) пиринового домена 3 (NLRP3).
Результатом клеточных и молекулярных изменений является снижение патофизиологии, связанной с различными психическими расстройствами. Пищевой кетоз, вызванный добавками, приводит к метаболическим изменениям и улучшениям, например, митохондриальной функции и воспалительных процессах, поэтому разработка специфических дополнительных кетогенных протоколов для психиатрических заболеваний должна активно осуществляться.
Вступление
С ростом распространенности в мире психические расстройства могут проявляться в виде серьезных заболеваний, состоящих из эмоциональных, когнитивных, социальных, поведенческих и функциональных нарушений ( 1 ). Количество основных депрессивных расстройств в общей популяции составляет до 11–16% ( 2 , 3 ), биполярные расстройства присутствуют в 1% ( 4 , 5 ), шизофрения в 1% ( 6 , 7 ) и тревожное расстройство в 5–31% ( 1 ). Что касается синдрома дефицита внимания / гиперактивности (СДВГ), то всемирная распространенность этого заболевания у детей / подростков и взрослых составляет около 5,3% и 2,5% соответственно ( 8 , 9), в то время как приблизительно у 1 из 59 детей был диагностирован аутизм, в Соединенных Штатах в 2018 году ( 10 ). Было продемонстрировано, что не только генетические факторы, но и факторы окружающей среды (например, инфекции, ранние травмы и наркотики), возраст, социально-демографические факторы (например, этническая принадлежность и социально-экономический статус) и сложное взаимодействие между этими факторами играют роль в патофизиология различных психических заболеваний, таких как тревожное расстройство ( 1 , 11 ), биполярное расстройство ( 5 ), шизофрения ( 6 , 12 ), большое депрессивное расстройство ( 2 , 13 , 14 ), расстройство аутистического спектра ( 15 ) и СДВГ (16 ). Была продемонстрирована тесная связь между различными психическими расстройствами, такими как тревожное расстройство и серьезное депрессивное расстройство ( 5 , 17 — 21 ).
Даже если, симптомы, характеристики и классификация различных психических расстройств описаны адекватно ( 1 , 5 , 7 , 15 , 16 , 22 ), патофизиология психических заболеваний еще не до конца изучена. Тем не менее, недавние исследования показали, что нарушение моноаминергической ( 23 — 26 ) и других нейромедиаторных систем (например, глутаматергической, пуринергической и ГАМКергической) ( 27 — 34)), в дополнение к широко распространенным изменениям очень сложных и связанных метаболических путей, частично может объяснить общее состояние.
Например, было высказано предположение, что может играть важную роль ( 35 ). может снижать выработку энергии / АТФ, нарушать гомеостаз кальция, увеличивать уровни активных форм кислорода (АФК) и изменять пути апоптоза, воспалительные процессы, нейротрансмиссию, синаптическую пластичность, а также активность и связность нейронов ( 35 , 36).
Кроме того, изменения в активности оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники (ГПД) были также продемонстрированы у пациентов с психическими заболеваниями, у которых изменения могут влиять на функции митохондрий: хроническое повышение уровня глюкокортикоидов может снижать выработку митохондриальной энергии ( 35 , 37 ).
Дисрегуляция мембранных липидов может влиять на уровни провоспалительных цитокинов, а также на функцию митохондрий, ионных каналов и нейротрансмиттерных систем, участвующих в патофизиологии психических заболеваний ( 38 , 39 ). Кроме того, изменения в составе мембран жирных кислот могут изменить функцию различных рецепторов клеточной поверхности, ионных насосов и специальных ферментов, таких как 5′-нуклеотидаза, аденилатциклаза и Na +./ K + -АТФаза ( 38 , 40 ).
Повышенная активность воспалительной системы и окислительно-восстановительных путей усиливает окислительный и нитрозативный стресс, митохондриальную дисфункцию, нейродегенерацию и гибель нейронов, выработку провоспалительных цитокинов и активность оси ГПД, тогда как это может снижать нейрогенез и уровень ( 35 , 37 ).
Кроме того, исследования функциональной визуализации головного мозга продемонстрировали нарушения регионального метаболизма глюкозы в головном мозге в префронтальной коре у пациентов с расстройствами настроения, что свидетельствует о стойком гипометаболизме, особенно в лобной извилине, у пациентов с ( 41).).
Недавние транскриптомные, протеомные и метаболомические исследования также выделили аномальный церебральный глюкозный и энергетический метаболизм как один из потенциальных патофизиологических механизмов шизофрении, что повышает вероятность того, что метаболическое вмешательство может иметь терапевтическую ценность в лечении заболевания ( 42 ).
Различные метаболические изменения и их последующие эффекты могут вызывать сложные, взаимосвязанные молекулярные и клеточные процессы, которые могут приводить к различным психическим заболеваниям.
Можно сделать вывод, что изменения в нескольких интерактивных метаболических путях и их влияние на различные физиологические процессы могут в значительной степени лежать в основе патофизиологии у пациентов с психическими заболеваниями.
Действительно, если причиной таких патологий является дефектный метаболизм, то использование методов лечения, предназначенных для устранения недостатков метаболизма, известных как метаболические методы лечения, будет рациональным подходом к лечению этих заболеваний.
В процессе, известном как кетогенез, кетоновые тела [D-β-гидроксибутират (βHB), ацетоацетат (AcAc) и ацетон] катаболизируются в нормальных физиологических условиях печенью из жирных кислот в качестве источника топлива ( 43 — 45 ). Более высокие уровни кетонов вырабатываются во время голодания и развития новорожденных ( 46 , 47 ). Более того, хотя большая часть βHB, которая используется в качестве источника энергии в мозге, синтезируется в печени, синтез кетонового тела и его высвобождение астроцитами также были продемонстрированы проведенными исследованиями ( 48 , 49). Кетоновые тела могут транспортироваться в кровоток из печени, преодолевать гематоэнцефалический барьер (ВВВ), проникать в клетки мозга через монокарбоновые транспортеры, превращаться в ацетил-КоА в митохондриях и вступать в цикл Кребса ( 43 — 44 , 45 , 50 ).
Благодаря этому процессу кетоз (повышенный уровень кетоновых тел в крови) обеспечивает энергию путем метаболизма кетоновых тел до ацетил-КоА и синтеза АТФ для клеток центральной нервной системы (ЦНС) ( 43 , 51 , 52).). Это было продемонстрировано в исследованиях, которые доказали, что кетогенные диеты и добавки могут иметь терапевтический потенциал в лечении некоторых заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера ( 53 — 57 ), болезни Паркинсона ( 54 , 58 — 60 ), синдром дефицита транспортера глюкозы 1-го типа ( 61 — 63 ), боковой амиотрофический склероз ( 60 , 64 ), рак ( 44 , 58 , 65 , 66 ), эпилепсия ( 54 , 67 , 68 ), шизофрения ( 42, 69 — 74 ), тревога ( 55 , 75 — 77 ), расстройства аутистического спектра ( 78 — 81 ) и депрессия ( 69 , 77 , 82 ).
Кетогенные диеты — это диеты с высоким содержанием жиров, адекватным количеством белка и очень низким содержанием углеводов, которые могут играть важную роль при психических заболеваниях ( 69 , 73 ), вероятно, благодаря биоэнергетике, метаболизму кетонов и передаче сигналов, а также их влиянию, например, на нейроны. активность, нейротрансмиттерный баланс и воспалительные процессы ( 43 , 52 , 83 — 91 ). Строгое соблюдение пациентом кетогенной диеты является основным фактором достижения терапевтического кетоза, и часто это трудно или невозможно сделать в психиатрической популяции ( 69).).
Следовательно, введение экзогенных кетоновых добавок, включая триглицериды со средней длиной цепи (MCT), кетоновую соль (KS), сложный эфир кетона (KE) и их комбинацию с маслом MCT (например, KSMCT), представляет собой стратегию, позволяющую обойти ограничения в питании, чтобы быстро вызвать и поддерживать питательный кетоз ( 65 , 75 , 84 , 92 ).
Кетоновые тела не только усиливают энергетический метаболизм клетки посредством анаплеротических эффектов, но также подавляют окислительный стресс, уменьшают воспалительные процессы и регулируют функции ионных каналов и нейротрансмиттерных систем ( 45 , 93 , 94 ) — все процессы, вовлеченные в патофизиологию психиатрических заболеваний ( 1 ,5 , 6 , 15 , 16 , 22 ). Таким образом, существует обоснование для использования добавок экзогенного кетона, который вызывает питательное кетотическое состояние, сходное с состоянием кетогенной диеты, и может имитировать влияние кетогенной диеты на некоторые заболевания ЦНС через метаболические и сигнальные изменения, вызванные кетоновым телом ( 54 , 55 , 67 , 75 , 95 — 99 ) и эпигенетические эффекты ( 100 ).
В отличие от диабетического кетоза, который может вызывать патологические уровни βHB в крови (в диапазоне> 25 мМ) и потенциально приводить к опасному для жизни ацидозу, пищевой кетоз повышает уровень βHB в крови от нормального диапазона (0,1–0,2 мМ) до безопасного и — в во многих случаях — терапевтический диапазон (1–7 мМ: терапевтический кетоз) ( 44 , 54 , 101 ).
В то время как строгое соблюдение кетогенных диет обычно трудно соблюдать и требует четкого медицинского руководства и сильной мотивации, потребление экзогенных кетогенных агентов эффективно вызывает кетоз без особых трудностей ( 65 , 75 , 84 , 92 , 102). Кроме того, длительное потребление кетогенных диет может вызывать побочные эффекты, такие как потеря веса, нарушение менструации, замедление роста, нефролитиаз, тошнота, запор, гастрит, гиперлипидемия, гипогликемия, гиперурикемия и язвенный колит ( 44, 69 , 103 , 104 ). Следовательно, разработка более безопасного альтернативного метода с использованием предшественников кетонового тела и экзогенных кетоновых добавок, таких как кетоновая соль или кетоновый эфир, для обхода ограничений в питании является привлекательной.
Недавние исследования показали, что можно быстро увеличивать и поддерживать уровни кетоновых тел в крови дозозависимым образом как у животных, так и у людей ( 54 , 84 , 99 ) для лечения ряда заболеваний ЦНС ( 55 , 64 , 67, 75 ). Таким образом, возможно, что вызванный добавками экзогенного кетона кетоз может быть эффективным терапевтическим средством против психических заболеваний. Действительно, экзогенные кетоновые добавки оказывают модулирующее влияние на поведение и анксиолитический эффект в исследованиях на животных ( 55 , 75 , 83). Кроме того, в отличие от кетогенных диет, добавки с экзогенным кетоном относительно хорошо переносятся и могут быть составлены и титрованы для минимизации или предотвращения побочных эффектов ( 56 , 65 , 75 , 84 , 99 , 105 , 106 ).
В настоящее время имеется ограниченное количество данных, подтверждающих положительное влияние добавок экзогенных кетонов при психических заболеваниях [например, Refs. ( 55 , 75 , 76)], но использование экзогенных кетоновых добавок может быть жизнеспособной альтернативой или адъювантом фармакотерапии при лечении этих расстройств.
Следовательно, в следующем основном разделе мы даем краткий обзор метаболизма добавок экзогенного кетона, который приводит к быстрому и безопасному умеренному терапевтическому кетозу и, как следствие, может быть альтернативой кетогенному рациону для лечения психических расстройств. В следующих основных разделах резюмируется терапевтический потенциал добавок экзогенных кетонов в лечении каждого психического заболевания.
Расстройство аутистического спектра
Было продемонстрировано, что агенез мозолистого тела, изменения в объеме мозга, истончение нескольких областей коры головного мозга (например, лобной теменной доли) и снижение функциональной связности между областями мозга (например, в лобной коре) способствуют патофизиологии аутизма ( 209 — 212 ). Также было продемонстрировано, что дисфункция в глутаматергической системе (например, преувеличенная передача сигналов) ( 213 — 215 ) и ГАМКергическая система (например, снижение экспрессии ГАМК-рецептора и вызванные ингибирующие эффекты) ( 215 , 216) может играть роль в патофизиологии расстройств аутистического спектра путем изменения баланса возбуждения / торможения. Кроме того, при аутизме также было продемонстрировано снижение уровня / аденозина в пораженных участках мозга, таких как медиальная лобная кора) ( 25 , 217 — 220 ). Нарушение иммунного ответа, воспаление и окислительный стресс также могут быть причинами расстройства аутистического спектра ( 15 , 221 ). Недавние исследования показывают, что расстройство аутистического спектра связано еще и с с воспалением, активацией глиальных клеток и повышением уровня цитокинов ( 222 — 224), с митохондриальной дисфункцией и окислительным стрессом, повышенной активностью АФК ( 79 , 225 — 227 ).
Синдром дефицита внимания и гиперактивности
Уменьшение объема мозга и серого вещества (например, в путамене и хвостатом ядре) и недерактивация или гиперактивация различных сетей мозга (например, в сети лобно-теменного и вентрального внимания и соматомоторной системы) были продемонстрированы у пациентов с СДВГ ( 228 , 229 ) , Многочисленные исследования показали, что повышенный глутаматергический тонус / уровень ( 230 ), гипофункция дофамина (например, снижение вызванного стимуляцией высвобождения дофамина) ( 26 ) и изменения ГАМКергического (например, снижение уровня ) ( 230 , 231 ), норадренергическая и серотонинергическая системы ( 16 , 232 — 235) в замешанных областях мозга могут быть причинными факторами СДВГ. Кроме того, повышенный окислительный стресс (например, повышенная продукция АФК) был продемонстрирован на крысиной модели СДВГ ( 236 ).
Авторы: Zsolt Kovács, Dominic P. D’Agostino, David Diamond, Mark S. Kindy, Christopher Rogers and Csilla Ari
Скоро (находятся в переводе)
1. Метаболизм экзогенных кетоновых добавок: генерация терапевтического кетоза
2. Терапевтический потенциал экзогенных кетоновых добавок в лечении психиатрических заболеваний
3. Влияние кетоза на функции митохондрий, нейротрансмиттерные системы, воспалительные процессы и их последствия: предполагаемое облегчающее влияние на психические заболевания
4. Тревожные расстройства
5. Шизофрения
6. Большое депрессивное расстройство
7. Биполярное расстройство
Источник: www.frontiersin.org
