Keton β-hydroxybutyraat herstelt geheugen en synapsen tijdens een vetrijk dieet

Wetenschappers uit Spanje, onder leiding van Dr. Roquio Rojas, publiceerden een grootschalig onderzoek in Molecular Metabolism waaruit blijkt dat β-hydroxybutyraat (BHB) de neurodegeneratieve effecten van een dieet rijk aan verzadigde vetten op synapsen en cognitieve functies bij muizen volledig blokkeert.

Waarom is dit belangrijk?

Diëten rijk aan palmitinezuur (het belangrijkste verzadigde vet in de meeste dierlijke vetten en sommige plantaardige oliën) worden al lang in verband gebracht met geheugenverlies en verminderde synaptische plasticiteit. BHB, een belangrijke ketonmetaboliet die wordt geproduceerd tijdens vasten of een ketogeen dieet, dient als alternatieve energiebron voor neuronen en staat bekend om zijn ontstekingsremmende en epigenetische effecten.

Methoden en experimenteel ontwerp

1. Corticale neuroncultuur

   • Muisneuronen werden geïncubeerd met 200 µM palmitinezuur, wat resulteerde in een afname van de dichtheid van AMPA GluA1-receptoren op het membraan en remming van de synaptische transmissie.

   • Parallel daaraan werd 5 mM BHB aan de kweek toegevoegd. De wetenschappers ontdekten dat BHB niet alleen de GluA1-expressie op zichzelf verhoogde, maar ook de schadelijke effecten van palmitaat volledig neutraliseerde.

2. Hippocampale secties

   • Elektrofysiologische parameters van synapsen werden gemeten in levende hersenplakken. Palmitinezuur verminderde zowel de amplitude als de langetermijnpotentiatie (LTP), een indicator van synaptische plasticiteit. Introductie van BHB in het medium bracht deze parameters terug naar het oorspronkelijke niveau.

3. Gedragstesten bij dieren

   • Een groep muizen kreeg twee maanden lang een dieet waarvan 49 procent van hun calorieën uit verzadigd vet bestond. Een controlegroep kreeg een standaarddieet.

   • Het geheugen werd gemeten in het Maurice-doolhof: een vetrijk dieet leidde tot een verslechtering van de zoektijd op het platform, terwijl een dagelijkse orale dosis BHB (100 mg/kg) de prestaties volledig herstelde tot het niveau van de controlegroep.

Moleculaire mechanismen

• Energiemetabolisme: BHB zorgt ervoor dat neuronen van een glucose-afhankelijke route overschakelen naar een keton-afhankelijke route voor de productie van ATP, waardoor de overmatige vorming van reactieve zuurstofsoorten tijdens het vetverbruik wordt verminderd.
• Ontstekingsremmende werking: BHB remt de activering van het NLRP3-inflammasome, waardoor de afgifte van pro-inflammatoire cytokinen wordt verminderd en neuronen worden beschermd tegen secundaire ontstekingsschade.
• Epigenetische regulatie: BHB werkt als een natuurlijke remmer van histondeacetylasen (HDAC), wat leidt tot een verhoogde acetylering van histonproteïnen en een verhoogde transcriptie van genen die verantwoordelijk zijn voor synaptische hermodellering en neuroprotectie.

Vooruitzichten voor klinische toepassing

De auteurs benadrukken dat BHB een veelbelovende neuroprotector kan zijn voor mensen met een ongezond dieet of die lijden aan obesitas en het metabool syndroom. Verder onderzoek moet uitwijzen:

• Optimale dosering en toediening van BHB bij mensen
• Duur en veiligheid van de inname - om ketotische stress te vermijden bij patiënten met cardiovasculaire of nierpathologieën.
• Mogelijkheid om stabiele BHB-analogen te synthetiseren met verbeterde biologische beschikbaarheid.

"Ons werk toont aan dat BHB niet alleen energietekorten compenseert, maar ook direct belangrijke synaptische transmissiemoleculen herstelt en zo het geheugen beschermt tegen vetschade", concludeert Dr. Rojas.

Dit onderzoek opent de deur naar nieuwe voedingssupplementen en medicijnen die de hersenen kunnen beschermen tegen ons moderne dieet, dat rijk is aan verzadigde vetten en de langzame cognitieve achteruitgang tegengaat.