最近発表された研究では、 セルレポート医学研究者らは、老齢マウスの長期電位記録と行動試験を用いて、周期的ケトン食療法が加齢に伴う脳機能低下の改善に及ぼす影響を調査した。
調査： ケトン食を高齢期に摂取すると、PKAシグナル伝達経路を介してシナプス皮質プロテオームが変化し、老齢マウスの記憶力が向上する画像クレジット: Egoreichenkov Evgenii/Shutterstock.com
背景
加齢とともに起こる進行性の認知機能低下は、神経ネットワークにおける複雑な多因子変化を伴い、特に皮質と海馬におけるミトコンドリア機能不全、異常な神経活動、不適切な分子廃棄物処理などの脳老化の特徴によって特徴付けられます。
これらの変化の結果として生じる神経活動の欠陥には、樹状突起構造の退化、神経化学物質の不均衡、遺伝子発現の変化、グルコース代謝障害などが含まれます。
近年、記憶力と学習能力を向上させるために、マウスモデル実験において食事介入が広く研究されてきました。
研究によると、断続的な断食、カロリー制限、ケトン食は、ニューロン内でグルコース代謝から脂肪酸β酸化への切り替えを強制し、エネルギー生成のためにケトン体を消費するそうです。
β-ヒドロキシ酪酸などのケトン体は、活性酸素種の生成を抑え、ミトコンドリアの生合成を促進し、炎症と老化を抑えることで老化の特徴を標的にすることが知られています。ケトン体は、ニューロンの過剰興奮を抑え、認知力を向上させることも知られています。
研究について
本研究では、研究者らは、ケトン食によってシナプスレベルで制御される分子メカニズムと、それがニューロンの樹状突起組織とプロテオーム構造に与える影響を解明することを目的とした。
彼らは老齢マウスモデルを使用して、主要なシナプスタンパク質の調節を調べ、ケトン食による神経活動の再構成を研究した。
研究者らは、加齢に伴う脳機能の低下をモデル化するために、20～23か月齢のマウスを使用した。一方のグループには対照食を与え、もう一方のグループには周期的なケトン食療法を4か月間実施した。
これまでの研究では、コントロール食とケトン食を周期的に組み合わせた食事療法は肥満を招かないことが報告されています。
各食事サイクルの終了時に血液サンプルを採取し、β-ヒドロキシ酪酸や血糖値などの代謝パラメータを測定しました。行動を測定する前に動物が受けるストレスが最小限になるように、すべての代謝パラメータは行動テストを実施する前に測定されました。
行動テストは、高架式プラス迷路テスト、オープンフィールドテスト、新奇物体認識、Y迷路、ロータロッド、バーンズ迷路テストなど、さまざまな身体的および認知的タスクで構成され、マウスの運動機能、空間的定位、記憶パラメータに沿ったパフォーマンスを分析しました。
炭水化物制限と食事サイクルがマウスに不安を引き起こすかどうかを調べるために、高架式十字迷路テストが実施されました。
給餌計画は3か月齢の若いマウスでも再現され、比較のために若いマウスのコントロールグループとケトン食グループも一連の同じ行動テストを受けました。
安楽死させたマウスの横断海馬スライスも、長期電位記録や、興奮性シナプス後電位および基礎シナプス伝達の測定などの電気生理学的検査のために準備されました。
シナプス機能の変化がシナプス組織の変化と相関しているかどうかを判断するために、ニューロンの形態も検査されました。
結果
この研究では、ケトン食が長期的な海馬の潜在能力と作業記憶の記録を改善することがわかった。さらに、長期間ケトン食を与えられたマウスでは、シナプス前区画に関連するタンパク質キナーゼ A シグナル伝達経路に変化が見られた。
研究者らはまた、高齢マウスにおけるケトン食の有益な効果が、環状アデノシン一リン酸（cAMP）依存性シグナル伝達の活性化に関連していることも発見した。
結果は、ケトン食を4か月間周期的に摂取すると、老齢マウスの長期記憶と作業記憶が大幅に改善されることを示しました。
さらに、周期的なケトン食療法を受けた老齢マウスも、対照食を摂取した若いマウスと同等の運動協調性を示しました。
の 生きている ウェスタンブロット分析でも、脳由来神経栄養因子 (BDNF) とタンパク質キナーゼ A 基質のリン酸化の増加が明らかになり、この研究結果を裏付けています。形態学的分析では、ケトン食療法を受けている老齢マウスの樹状突起の分枝が増加していることが示されました。
結論
この研究結果は、周期的なケトン食が老齢マウスの脳機能を改善する生物学的プロセスと分子メカニズムに関する新たな知見を提示した。
長期記憶と作業記憶のこうした改善は、ケトン食を人生の後半に実施した場合でも達成されました。この研究では、ケトン食が皮質シナプスプロテオームランドスケープと樹状突起の形態変化に与える影響に関する新たな発見が明らかになりました。
ジャーナル参照:
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Cuña-Catalan , D. , Shah , S. , Wehrfritz , C. , Nomura , M. , Acevedo , A. , Olmos , C. , Quiroz , G. , Orchard , H. , Bons , J. , Ampuero , E. , ., Wyneken , U. , Sanhueza , M. , Arancibia , F. , Contreras , D. , Cardenas , JC , Morales , B. , Schilling , B. , Newman , JC , & Gonzalez-Billault , C. (2024) . . . ケトジェニックダイエットを高齢期に実施すると、高齢マウスのPKAシグナル伝達経路を介してシナプス皮質プロテオームが修正され、記憶力が向上します。 セルレポート医学5(6)。 土井:https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2024.101593。 https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(24)00285-4?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2666379124002854%3Fshowall%3Dtrue
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#研究により高齢マウスにおけるケトン食の認知的利点が明らかに
2024-06-20 08:33:00