Недавнее исследование, посвященное изучению связи между кетонами, болезнью Альцгеймера и здоровьем мозга, выявило интересный механизм. Исследование демонстрирует, как кетоны могут нацеливаться на специфические неправильные белки, связанные с болезнью, и способствовать их переходу из растворимого в нерастворимое состояние, в конечном итоге помогая выводить их из мозга. Болезнь Альцгеймера, наряду с другими нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезни Паркинсона и Хантингтона, часто характеризуется наличием неправильно сформованных белков. Эти белки, необходимые для функционирования организма, теряют свою правильную структуру, что приводит к заболеванию. Неправильно сформированные белки могут образовывать такие структуры, как амилоидные бляшки и клубки тау, которые часто обнаруживаются в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера. Предыдущие исследования поддерживают использование кетогенной диеты для лечения болезни Альцгеймера. Исследования на мышах показали улучшение когнитивных функций, защиту от амилоидной токсичности и уменьшение накопления бляшек.
Некоторые испытания на людях также показали положительный эффект. Кроме того, кетоны могут обеспечивать мозг энергией при нарушении метаболизма глюкозы, уменьшать воспаление, изменять экспрессию генов и функции белков. Результаты нового исследования раскрывают более глубокий механизм. Кетоны могут воздействовать на неправильно сформованные белки и переводить их из растворимой формы в нерастворимую, что может быть полезно. Растворимые неправильные белки могут легко распространяться и усугублять болезнь, поэтому такое преобразование помогает ограничить распространение патологии. Исследование также показало, что кетоны помогают выводить нерастворимые белки из мозга. В ходе исследования ученые проанализировали ткани мозга мышей с болезнью Альцгеймера и пожилых обезьян, подтвердив, что лечение кетонами увеличивает нерастворимость белков. Они также показали, что кетоны увеличивают нерастворимую фракцию амилоидного белка, защищают от клеточной токсичности, вызванной неправильной формой амилоида, и способствуют удалению нерастворимых белковых агрегатов из мозга.
Примечательным аспектом этого исследования является то, как кетоны целенаправленно воздействуют на неправильно сформованные белки. Это не просто случайный процесс превращения всех белков в нерастворимые. Напротив, кетоны избирательно определяют «плохие» белки и взаимодействуют с ними. Для правильного сворачивания белков необходимы очень специфические условия. Когда условия нестабильны, белки могут неправильно сворачиваться и повреждаться, обнаруживая места связывания, на которые могут нацелиться кетоны. Затем кетоз способствует удалению этих поврежденных, нерастворимых белков с помощью клеточных систем очистки, таких как протеасома и аутофагия. Это имеет смысл с точки зрения эволюции, поскольку кетоз во время голодания был бы идеальным временем для очистки организма от поврежденных белков. Это открытие раскрывает новый аспект клеточной биологии: как кетоны изменяют баланс между растворимыми и нерастворимыми белками.
Этот эффект может быть применим и к другим простым молекулам, таким как лактат, образующийся во время физических упражнений, и может дать нам представление о том, как различные метаболические состояния влияют на здоровье. Эти результаты открывают новый уровень понимания того, почему кетоновые тела важны для изучения старения и нейродегенеративных заболеваний, в частности болезни Альцгеймера. Кетоны под влиянием диеты, физических упражнений или добавок могут добираться до мозга и взаимодействовать с неправильными белками, участвующими в развитии этих заболеваний. В результате этого исследования возникает несколько ключевых вопросов. Первый – точный механизм взаимодействия кетонов со сформованными белками. Исследование показывает, что это взаимодействие не связано с рН или посттрансляционной модификацией, но остается неясным, как кетоны влияют на структуру и растворимость этих белков. Другой вопрос – как эти неправильно сформованные белки, попавшие под действие кетонов, транспортируются в протеасому или аутофагосому для разрушения. Неизвестно, помечают ли кетоны белки напрямую или взаимодействие с кетонами делает их более узнаваемыми для клеточных механизмов. Наконец, на более широком уровне важно определить, какие типы клеток и области мозга наиболее подвержены воздействию этого механизма.
Кетоновые тела связаны с улучшением познания и рабочей памяти. В связи с этим возникает вопрос, не подвержен ли гиппокамп большему воздействию, чем другие области мозга, например гипоталамус. Другой интересный вопрос заключается в том, какие еще метаболиты вызывают аналогичные эффекты и как эти эффекты различаются в разных тканях. Наше исследование показывает, что метаболиты со структурой карбоновых кислот, такие как лактат и сукцинат, проявляют схожую активность с кетоновыми телами, например бета-гидроксибутиратом. Было бы интересно сравнить изменения протеома у элитных спортсменов и людей, ведущих сидячий образ жизни, когда лактат попадает в мышечную ткань во время тренировки. Это лишь первые вопросы, но я ожидаю, что дальнейшие исследования выявят множество дополнительных интересных результатов, связанных с этими наблюдениями.
