Ученые показали, что от питания мышей зависит то, как они переживут инсульт. Кетогенная диета с повышенным содержанием жиров защитила ДНК митохондрий от повреждений при инсульте, а вот гидроксицитриновая кислота — пищевая добавка, которую используют для похудения, — напротив, лишь усугубила последствия болезни. Полученные данные позволят скорректировать терапию, которую рекомендуют при профилактике инсульта и лечении его последствий. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Molecular Neurobiology. Впрочем, результаты требуют подтверждения на человеке.
Инсультами называют сразу несколько патологий, при которых происходит резкое нарушение кровоснабжения головного мозга. Без оказания своевременной помощи человек может погибнуть или остаться тяжелым инвалидом, при этом ежегодно более 12 миллионов человек переживают инсульт.
Поскольку при инсульте снижается кровоснабжение и обеспечение клеток кислородом, нарушается работа митохондрий — энергетических станций клеток — и происходит гибель нейронов. Это делает митохондрии потенциальными мишенями для разработки противоинсультных препаратов, которые могут ускорить восстановление пациента и предотвратить осложнения. Так как митохондрии участвуют в синтезе энергии из веществ, которые мы получаем с пищей, изменение рациона может оказать влияние на их работу и без приема лекарств.
Например, при кетогенной диете с низким содержанием углеводов и большим количеством жиров основным источником энергии становятся именно жиры. Человек на такой диете быстрее насыщается и, следовательно, потребляет меньше калорий. Из-за снижения уровня глюкозы в организме в головном мозге меняются активность генов и различные клеточные процессы. Недостаток поступающих калорий запускает синтез веществ, стимулирующих и поддерживающих развитие нейронов. Однако не все люди готовы сократить свой рацион. Кроме того, длительная кетодиета может вызвать болезни почек и пищеварительной системы, а также имеет ряд противопоказаний. Поэтому в последнее время препараты, которые снижают аппетит и запускают те же биохимические пути, что и недостаток калорий, например гидроксицитриновая кислота, становятся более популярными: ученые предполагают, что они могут иметь те же положительные эффекты, что и кетогенная диета, и уже есть данные о снижении веса после приема гидроксицитрата. Однако были описаны и случаи его токсичности.
Ученые из Воронежского государственного университета и Института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ установили, как кетогенная диета и гидроксицитриновая кислота влияют на организм. Для этого они провели эксперимент на мышах. Исследователи разделили 69 грызунов на три группы: одни получали стандартное питание, вторые были на кетогенной диете, а третьим к стандартной еде добавляли гидроксицитриновую кислоту. Мыши питались таким образом в течение двух недель.
Чтобы вызвать у животных инсульт, ученые вводили в их кровь специальный краситель, а затем, при помощи освещения мозга лазером, активировали его. Это приводило к протеканию химической реакции и образованию в освещенном участке мозга тромба, нарушающего кровоснабжение ткани. Независимо от диеты у перенесших инсульт мышей к третьему дню уменьшалось количество митохондриальной ДНК в коре поврежденного полушария головного мозга. Это связано со снижением активности генов, регулирующих образование митохондрий, — этих структур становилось меньше. Кроме того, авторы оценили количество повреждений в митохондриальной ДНК. При нарушении кровоснабжения в митохондриях могут образовываться активные формы кислорода, нарушающие целостность ДНК. Однако после инсульта у мышей на диете количество повреждений не отличалось от количества дефектов у здоровых грызунов — это означает, что кетогенная диета перед инсультом защищала ДНК митохондрий от повреждений. Ученые считают, что питание с повышенным содержанием жиров предотвращало вызванные инсультом изменения в активности генов, что и позволяло сохранить целостность ДНК. Так, активность гена Nfe2I2, отвечающего за формирование новых митохондрий, оставалась высокой.
Гидроксицитриновая кислота, напротив, не защищала мозг от повреждений при инсульте. Половина мышей погибла в течение трех дней после инсульта, а выжившие имели наиболее сильные повреждения в ДНК митохондрий мозга. У них было на 27,5% больше повреждений, чем у мышей, которые перенесли инсульт, но не получали гидроксицитрат. У грызунов, получающих препарат, значительно менялась активность генов, что и привело к повреждению ДНК.
«Отсутствие эффекта гидроксицитрата стало для нас неожиданностью, требующей дальнейшего изучения, поскольку ограничение питания, которое должен симулировать гидроксицитрат, всегда демонстрировало выраженный защитный эффект в мозге. Особенно настораживает ряд выявленных побочных эффектов гидроксицитрата, тем более что отдельные свидетельства таких побочных явлений иногда наблюдались и у пациентов, использовавших это вещество в качестве пищевой добавки для похудения. В дальнейшем планируется более детальное изучение молекулярных механизмов действия кетогенной диеты, в частности ее основного метаболита — бета-гидроксибутирата. Будет исследована возможность применения данного соединения в качестве терапевтического агента при различных патологиях, для того чтобы симулировать эффекты кетогенной диеты. Планируется анализ влияния бета-гидроксибутирата на мозг и другие органы у животных разного возраста», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Егор Плотников, доктор биологических наук, заведующий лабораторией структуры и функций митохондрий НИИ ФХБ МГУ.
Редакция портала «Нейроновости» еще раз подчеркивает: эти результаты получены только на животных. Любое самолечение — особенно в случае таких патологий, как инсульт — способно нанести непоправимый вред как упущенным временем, так и само по себе.
Текст: пресс-служба РНФ
Gureev, A.P., Silachev, D.N., Sadovnikova, I.S. et al. The Ketogenic Diet but not Hydroxycitric Acid Keeps Brain Mitochondria Quality Control and mtDNA Integrity Under Focal Stroke. Mol Neurobiol (2023). https://doi.org/10.1007/s12035-023-03325-8
