漫談阿氏癡呆 (4)

在談到生酮飲食對阿氏病的作用之前,先來看看目前了解的一些基本情況(參見 [1]):

1. 大腦約占體重2%,但耗用約20%的全身用氧。

2. 大腦有神經細胞和膠質細胞。在大腦的用氧量中,神經細胞占用絕大多數,膠質細胞隻占5-15%。腦是機體的耗氧大戶,神經細胞是腦中的耗氧大戶。

3. 葡萄糖是大腦主要能量來源,神經細胞和膠質細胞對葡萄糖的產能利用途徑有很大不同。神經細胞主要是有氧代謝,無氧糖酵解能力很弱。膠質細胞主要是無氧糖酵解。當神經細胞活躍興奮時,膠質細胞可通過無氧糖酵解產生乳酸,供給神經細胞作為燃料。

4. 小鼠的研究顯示,β-羥基丁酸酯(大名鼎鼎的生酮飲食產物之一)、乳酸、和丙酮酸可以有效提供神經細胞能量,而葡萄糖在高強度的神經活動期間不能提供足夠能量。這些信息提示神經細胞興奮活躍時能量需求高,需要能快速進入有氧代謝產生APT的能源分子。神經元細胞僅靠葡萄糖難以滿足興奮活躍時的能量需要。可能是因為從葡萄糖到進入有氧代謝需要十多步化學反應,難以快速進入大量產生產能(ATP)的有氧代謝。

5. 腦組織產能(ATP)最活躍的部位是腦灰質。大腦灰質主要分布於大腦和小腦的皮層和深部,含有大部分神經元細胞,是大腦感知、思維、和控製功能的主要場所。這些功能依賴於神經元之間的信號網絡。動物實驗揭示,腦部約80%的ATP用於神經元之間的突觸信號傳遞。

6.酮體可以部分替代葡萄糖,在長期饑餓狀態時可達約60%,神經細胞利用酮體產生NADH和FADF2的速率比利用葡萄糖快7-9倍,而且酮體容易穿越腦血屏障。

從上麵的信息來看,生酮飲食產生的酮體對神經元細胞是不錯的能源,但這隻是單單從對神經元能量利用角度來看問題。從人體的整體來看,從肝髒把脂肪或其他能源轉換成酮體,再由酮體提供代謝能量,環節太多,能量利用效率低,不是一個好的進化選擇。直接從葡萄糖產能,更高效。比較嚴格意義上的生酮飲食,即進食的脂肪占總熱量的70%以上,碳水化合物占10%以下。或者說對每天2000卡的熱量攝入,大約油脂165克,碳水化合物40克,蛋白質75克 。作為對比,日常的普通飲食中,碳水約占55%,約250~300克/天。顯然,嚴格的生酮飲食難以長期維持。

含中等長度碳鏈(比如C8、C10)的三酸甘油酯生酮效應良好。已經有很多研究利用這一性質,試用於治療阿氏病,比如下麵4個報道:

152個輕、中度阿氏病患者,隨機雙盲對照,為期90天,正常飲食,對飲食無特殊要求。治療組每天20克AC-1202(中等碳鏈三酸甘油酯,C8)。服用AC-1202後兩小時血液酮體水平顯著升高。對不攜帶apoE4基因的患者症狀有改進,但療效有限,治療停止2周後回複原態。對apoE4基因攜帶患者無效。主要副作用,腸胃不適,拉稀。這個實驗很嚴格,結果可信度高。估計如結合低碳飲食,效果會更好一些。

20個輕、中度阿氏病患者或記憶力下降者,一次性服用中等碳鏈三酸甘油酯,90分鍾後的測試顯示,血液中酮體水平顯著升高,同時apoE4基因非攜帶患者的認知能力有改善,apoE4基因攜帶者無改善。

10個輕、中度阿氏病患者,生酮飲食,其中中等碳鏈三酸甘油酯約占25-30% 總熱量,低碳,蛋白質約20%,3個月,認知能力改善,停止生酮飲食後回歸原狀。

20個日本老年中、輕度阿氏病人,每天50克生酮食物配方,內含20克中鏈三酸甘油酯,共12周,16人完成實驗。認知能力改善。

從上麵的報道看,生酮飲食適合輕、中度阿氏病患,可緩解症狀,減慢病變速度,但效果有限,無法治愈。

近來對膠質細胞及其分泌的乳酸的研究很活躍,發現神經元興奮活躍時,乳酸促使腦血管擴張,增加血流,對神經元活動-血管血流有調節作用。乳酸抑製炎症和非特異性免疫反應,促進免疫耐受。小白鼠腹腔注射乳酸和RNA against Gpr81,可抑製胰腺和肝髒炎症。目前不很清楚乳酸是否對神經細胞抗炎有保護作用。實驗發現乳酸對神經元細胞有信號作用,乳酸增進神經細胞的長期記憶和學習過程,促進一係列增進神經可塑性的基因表達。神經可塑性的低落,會使學習和記憶功能受損。如果破壞幫助乳酸進入神經細胞的膜蛋白,會導致失憶。這些結果說明,膠質細胞分泌的乳酸,除了給神經細胞提供能源,對維護大腦功能還有其他重要的作用。我們對大腦的了解仍然很零碎(至少我是這樣),比如,神經細胞是如何利用膠質細胞提供的乳酸產能?細節不清楚。

我的感覺和猜測,1.膠質細胞等輔助細胞緩衝高血糖對神經細胞的氧化應激傷害作用。氧化應激首先損傷膠質細胞,其次才是神經細胞。當神經元細胞出現明顯的慢性氧化應激損傷症狀時,很可能與之相關的膠質細胞已經受到更嚴重的損傷。當膠質細胞受損失嚴重,失去對神經細胞的支持維護功能時,神經細胞的氧化應激損傷加重加速,大腦功能損傷加速。  2. 生酮飲食降低血糖,減低高血糖危害,但減弱了膠質細胞的無氧酵解途徑,間接削弱了膠質細胞對神經元細胞的調節和支持作用。此處是指比較嚴格意義上的生酮飲食。

根據這些想法,很懷疑健康人長期生酮飲食是否有利。讚成低碳飲食,類似碳水150~200克/天,油脂不相應必165克/天,等。依個人情況而定。更重要的是注意控製總熱量攝取,避免過飽,這很重要。目的是控製血糖水平,抑製大幅波動,減低/避免氧化應激。如果已經出現阿氏病征兆,記憶力明顯衰退,神經元細胞的線粒體已經受損,此時采用生酮飲食估計作用有限。因為無論任何飲食,都必須經過神經細胞線粒體才能生成高能分子。在線粒體已經受損的前提下,改換食物,控製血糖也許可以降低傷害, 減緩損傷速度,但對修複線粒體沒有多少作用。如果線粒體損傷輕微,可能有明顯好處。這與目前的觀測吻合,即:輕、中度阿氏病,采用生酮飲食或酮體治療,有一定的療效,但有限,一旦停止就反彈回去。而對於嚴重阿氏病患,極少有效。

阿氏病的病因是多方麵的,脂肪酸的氧化也可能造成損害。脂肪酸不是腦組織的主要能量來源,但大腦需要脂肪酸。對大腦功能重要。除了某些下丘腦神經元,作為能源,脂肪酸氧化主要發生在星形膠質細胞中。小鼠實驗顯示,神經元線粒體氧化長鏈脂肪酸的能力很差,隻有心肌線粒體的八分之一。但短鏈和中鏈脂肪酸氧化很快。鼠類動物實驗發現,遊離脂肪酸損害線粒體功能,增加膜的通透性,促進細胞凋亡。脂肪酸功能增加氧化應激。除了對線粒體的損害,遊離脂肪酸對神經細胞上廣泛存在的鈉鉀泵(Na+/K+-ATPase)有抑製作用。所以大腦基本不用脂肪酸產能。腦組織氧化應激的損害與細胞膜上高含量的不飽和脂肪酸有關,不飽和脂肪酸易被氧化成過氧化物自由基,破壞膜結構。不飽和脂肪酸包括omega-3、omega-6等等。小白鼠實驗,高含量omega-3飲食,對小鼠的認知能力沒有任何影響。但腦部omega-6含量高,損害認知能力。omega-3似乎對腦功能有保護作用,omega-6 : omega-3的比例以1-4 :1為好;而且omega-3, omega-6的總量不能高,膽固醇總量也不能高。氧化的不飽和脂肪酸和膽固醇都有害。小白鼠實驗發現,低比例omega3 / omega6 +高總脂肪酸進食促進阿氏癡呆病理變化。即使omega3 / omega6比例很低,如果脂肪酸進食量低,危害很小。這個結果提示生酮飲食采用的高脂肪的潛在危害。不飽和脂肪酸比飽和脂肪酸容易氧化,對細胞膜的損害大。長期食用大量烘烤過的高含油量食品,如花生、核桃等,猜測對腦功能有害。

全文小結,也是對我自己的提醒:1. 不大吃大喝,控製熱量攝入,低碳飲食,控製血糖水平,減少大幅波動。2. 注意休息,不熬夜。3. 注重衛生,減少感染。4. 多與人交往,多幫助人,學習新東西。5. 經常活動,多做力所能及的勞動。

完。

 

主要參考文獻

  1. Why does brain metabolism not favor burning of fatty acids to provide energy? - Reflections on disadvantages of the use of free fatty acids as fuel for brain, Peter Schönfeld1,* and Georg Reiser2  , J Cereb Blood Flow Metab. 2013 Oct; 33(10): 1493–1499. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3790936/
  2. Diet Review: Ketogenic Diet for Weight Loss, https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/healthy-weight/diet-reviews/ketogenic-diet/
  3. Study of the ketogenic agent AC-1202 in mild to moderate Alzheimer's disease: a randomized, double-blind, placebo-controlled, multicenter trial. Samuel T HendersonJanet L Vogel, et.al. Nutr Metab (Lond). 2009; 6: 31. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2731764/
  4. Effects of beta-hydroxybutyrate on cognition in memory impaired adults. Reger MA1Henderson ST, et al. Neurobiol Aging. 2004 Mar;25(3):311-4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15123336
  5. Feasibility and efficacy data from a ketogenic diet intervention in Alzheimer's disease.

Taylor MKSullivan DKMahnken JDBurns JMSwerdlow RH. Alzheimers Dement (N Y). 2017 Dec 6;4:28-36. doi: 10.1016/j.trci.2017.11.002. eCollection 2018. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6021549/

  1. Effects of a medium-chain triglyceride-based ketogenic formula on cognitive function in patients with mild-to- moderate Alzheimer's disease. Ota MMatsuo J et al.  Neurosci Lett. 2019 Jan 18;690:232-236. doi: 10.1016/j.neulet.2018.10.048. Epub 2018 Oct 24. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30367958/
  2. Dietary lipids and their oxidized products in Alzheimer's disease, Laura Corsinovi, Fiorella Biasi, et al.  First published: 31 August 2011 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21954186
  3. High-fat diet aggravates amyloid-beta and tau pathologies in the 3xTg-AD mouse model. Julien C1Tremblay C, et al. Neurobiol Aging. 2010 Sep;31(9):1516-31. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18926603
  4. Cholesterol metabolism and homeostasis in the brain, Juan Zhang and Qiang Liucorresponding author ;Qiang Liu, Email: nc.ude.ctsu@2102quil. Protein Cell. 2015 Apr; 6(4): 254–264. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25682154
  5. A diet high in omega-3 fatty acids does not improve or protect cognitive performance in Alzheimer's transgenic mice. Arendash GW1Jensen MT, et al.  2007 Oct 26;149(2):286-302. Epub 2007 Aug 14. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17904756

所有跟帖: 

謝謝,夠深度 -fuz- 給 fuz 發送悄悄話 fuz 的博客首頁 (0 bytes) () 04/26/2019 postreply 13:34:46

謝謝分享,學習了。 -吃與活- 給 吃與活 發送悄悄話 吃與活 的博客首頁 (287 bytes) () 04/26/2019 postreply 14:24:55

我自我感覺比以前腦力差了很多。2個多月前接了個活,當時覺得問題不大,很快發現高估了自己的能力,變成燙手山芋。 -欲千北- 給 欲千北 發送悄悄話 欲千北 的博客首頁 (0 bytes) () 04/26/2019 postreply 21:23:19

信息量很大,謝謝! -piniu- 給 piniu 發送悄悄話 (0 bytes) () 04/26/2019 postreply 16:46:28

謝謝,認真讀了。你的小結很棒! -雲間獨步- 給 雲間獨步 發送悄悄話 (0 bytes) () 04/29/2019 postreply 18:00:05

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