Una dieta baja en carbohidratos evita el envejecimiento cerebral: estudio

Un estudio de neuroimagen ha revelado que los cambios neurobiológicos asociados con el envejecimiento pueden prevenirse o incluso revertirse en función de los cambios en la dieta que implican minimizar el consumo de carbohidratos simples, según un estudio dirigido por la profesora y autora principal de la Universidad Stony Brook Lilianne R. Mujica-Parodi, y publicada en la revista 'PNAS'.

Para comprender mejor cómo la dieta influye en el envejecimiento cerebral, el equipo de investigación se centró en el período presintomático durante el cual la prevención puede ser más efectiva y demostraron,utilizando conjuntos de datos de neuroimagen a gran escala, que la comunicación funcional entre las regiones del cerebro se desestabiliza con la edad, generalmente a fines de la década de los 40, y que esa desestabilización se correlaciona con una cognición más pobre y se acelera con la resistencia a la insulina. 

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A continuación, los experimentos dirigidos mostraron que este biomarcador para el envejecimiento cerebral se modula de manera confiable con el consumo de diferentes fuentes de combustible: la glucosa disminuye y las cetonas aumentan, la estabilidad de las redes cerebrales.

"Lo que encontramos con estos experimentos contiene malas y buenas noticias --destaca Mujica-Parodi, profesora del Departamento de Ingeniería Biomédica con citas conjuntas en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y la Escuela de Medicina Renaissance en la Universidad Stony Brook, y miembro de la facultad en el Centro Laufer de Biología Física y Cuantitativa--. La mala noticia es que vemos los primeros signos de envejecimiento cerebral mucho antes de lo que se pensaba anteriormente. Sin embargo, la buena noticia es que podemos prevenir o revertir estos efectos con la dieta, mitigando el impacto de la invasión del hipometabolismo mediante el intercambio de glucosa para las cetonas como combustible para las neuronas".

Lo que descubrieron los investigadores, usando neuroimagen del cerebro, es que desde el principio hay una falla en la comunicación entre las regiones del cerebro ("estabilidad de la red").

"Creemos que, a medida que las personas envejecen, sus cerebros comienzan a perder la capacidad de metabolizar la glucosa de manera eficiente, lo que hace que las neuronas se mueran de hambre lentamente y las redes cerebrales se desestabilicen --añade--. Por lo tanto, probamos si darle al cerebro una fuente de combustible más eficiente, en forma de cetonas, ya sea siguiendo una dieta baja en carbohidratos o tomando suplementos de cetonas, podría proporcionar al cerebro una mayor energía. Incluso en individuos más jóvenes, esta energía adicional redes cerebrales más estabilizadas".

Para llevar a cabo sus experimentos, la estabilidad de la red cerebral se estableció como un biomarcador para el envejecimiento mediante el uso de dos conjuntos de datos de neuroimagen cerebral (fMRI) a gran escala que suman casi 1.000 individuos, de 18 a 88 años. La desestabilización de las redes cerebrales se asoció con una cognición deteriorada y se aceleró con diabetes tipo 2, una enfermedad que bloquea la capacidad de las neuronas para metabolizar eficazmente la glucosa. Para identificar el mecanismo como específico para la disponibilidad de energía, los investigadores mantuvieron constante la edad y analizaron a 42 adultos adicionales menores de 50 años con fMRI. Esto les permitió observar directamente el impacto de la glucosa y las cetonas en el cerebro de cada individuo.

La respuesta del cerebro a la dieta se probó de dos maneras. El primero fue holístico, comparando la estabilidad de la red cerebral después de que los participantes pasaron una semana en una dieta estándar (sin restricciones) versus baja en carbohidratos (por ejemplo: carne o pescado con ensalada, pero sin azúcar, granos, arroz, vegetales con almidón). En una dieta estándar, el combustible primario metabolizado es la glucosa, mientras que en una dieta baja en carbohidratos, el combustible primario metabolizado son las cetonas.

Sin embargo, podría haber habido otras diferencias entre las dietas que impulsan los efectos observados. Por lo tanto, para aislar la glucosa frente a las cetonas como la diferencia crucial entre las dietas, se escaneó a un grupo independiente de participantes antes y después de beber una pequeña dosis de glucosa en un día, y de cetonas en el otro, donde los dos combustibles fueron individualmente dosificados en peso y calóricamente emparejados. Los resultados se replicaron, mostrando que las diferencias entre las dietas podían atribuirse al tipo de combustible que proporcionan al cerebro.

Los hallazgos adicionales del estudio desvelaron que los efectos del envejecimiento cerebral surgieron a los 47 años, y la degeneración más rápida ocurrió a los 60 años. Incluso en adultos más jóvenes, menores de 50 años, la cetosis dietética (ya sea después de una semana de cambio en la dieta o 30 minutos después de beber cetonas) aumentó la actividad cerebral general y estabilizó las redes funcionales. Se cree que esto se debe al hecho de que las cetonas proporcionan mayor energía a las células que la glucosa, incluso cuando los combustibles son calóricamente compatibles. Este beneficio se ha demostrado anteriormente para el corazón, pero el conjunto actual de experimentos proporciona la primera evidencia de efectos equivalentes en el cerebro.

"Este efecto es importante porque el envejecimiento cerebral, y especialmente la demencia, están asociados con el hipometabolismo, en el que las neuronas pierden gradualmente la capacidad de utilizar eficazmente la glucosa como combustible. Por lo tanto, si podemos aumentar la cantidad de energía disponible para el cerebro mediante el uso de un combustible diferente, la esperanza es que podamos restaurar el cerebro a un funcionamiento más juvenil. En colaboración con doctora Eva Ratai, del Hospital General de Massachusetts, actualmente estamos abordando esta pregunta, ahora extendiendo nuestros estudios a las poblaciones mayores ", explica Mujica-Parodi.

"La investigación adicional con colaboradores en Children's National, bajo la dirección del doctor Nathan Smith, se enfoca en descubrir los mecanismos precisos por los cuales el combustible impacta la señalización entre las neuronas. Finalmente, en colaboración con el doctor Ken Dill y el doctor Steven Skiena, en Stony Brook, estamos trabajando en la construcción de un modelo computacional integral que pueda incorporar nuestra comprensión de la biología, desde neuronas individuales hasta cerebros completos y cognición, a medida que se desarrolla", continúa.