Ученые в ходе экспериментов над крысами выяснили, что прием жирных кислот со средней длиной цепи (СЦЖТ), содержащихся в небольших дозах в мякоти кокоса и молоке, улучшил пространственную память при высокой дозировке, а при низкой и средней — рабочую память. Между тем прием высокой дозы этих жирных кислот оказался небезопасным, так как привел к относительному увеличению печени на 10 %. Об исследовании рассказала пресс-служба Российского научного фонда.
Когнитивные нарушения затрагивают значительную часть взрослого населения и негативно сказываются на качестве жизни, так как приводят к снижению умственных способностей, ухудшению памяти, слабой концентрации внимания и многому другому. Например, в Докладе Всемирной организации здравоохранения о состоянии мер общественного здравоохранения по борьбе с деменцией в мире отмечается рост количества людей, живущих со слабоумием, а к 2050 году прогнозируется увеличение их числа до 139 миллионов. Одной из причин мозговых дисфункций является нарушение метаболизма глюкозы в мозге, при том что глюкоза — главный источник энергии для всего организма. Если ее недостаточно, развивается энергетическое голодание головного мозга, что приводит к слабости, повышенной утомляемости, головокружению. Альтернативой глюкозе являются кетоновые тела — промежуточные продукты, образующиеся в процессе окисления жиров. Когда нейроны используют их в качестве основного источника энергии, это приводит к улучшению функций мозга.
Увеличить количество кетоновых тел можно при углеводном голодании, которое достигается несколькими путями: при голодании в принципе; при соблюдении кетогенной диеты, подразумевающей снижение потребления углеводов и замещение их жирной пищей; при продолжительных физических нагрузках. Есть более легкий и доступный способ — прием кетогенных добавок, например, среднецепочечных жирных кислот, производимых в форме триглицеридов (СЦТ-масло). В то же время неизвестно, какие долгосрочные эффекты окажет прием СЦТ без соблюдения специальных диет на сердечно-сосудистые заболевания и обмен веществ.
Ученые из Института экспериментальной медицины и Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН провели исследование, для того чтобы выявить, в каких дозах СЦТ улучшают когнитивные функции и приводит ли их использование к метаболическим побочным эффектам.
«На данный момент СЦТ — широкодоступная кетогенная пищевая добавка с растущей популярностью, однако указаний о рекомендуемой дозировке не существует. Более того, в подобных исследованиях влияния приема СЦТ на функции мозга часто вообще не оцениваются метаболические эффекты, и для исследований отбирают пациентов и волонтеров без метаболических нарушений», — объясняет руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории нейробиологии интегративных функций мозга Физиологического отдела им. И. П. Павлова ФГБНУ Института экспериментальной медицины Александр Трофимов.
Для своего исследования ученые распределили крыс в возрасте 2,5–3,5 месяца на три группы: первой давали низкую дозу СЦТ (1 г/кг), второй и третьей — типичную (3 г/кг) и повышенную (6 г/кг) соответственно в течение четырех недель. Контрольные животные не получали СЦТ. Размеры дозировки были взяты по аналогии с человеческой дозой и с учетом скорости метаболизма. Далее исследователи провели ряд экспериментов для выявления когнитивных эффектов. Например, использовался Y-образный лабиринт с тремя идентичными «рукавами» для оценки рабочей памяти крыс: в силу своей любознательности животные исследуют лабиринт, последовательно посещая его «рукава». С помощью подобного теста ученые оценили долю спонтанных альтернаций — когда животное заходит в три разных «рукава», не возвращаясь в тот, который посетило только что. Этот показатель демонстрирует, насколько хорошо крыса помнит, где была в последний раз. Исследователи выяснили, что только низкая и средняя дозы приводили к улучшению рабочей памяти.
Влияние на пространственную память научная группа проверила с помощью водного лабиринта Морриса. Для этого в круглый бассейн диаметром 150 сантиметров авторы опускали крысу, которая должна была найти платформу, находящуюся на 2 сантиметра ниже уровня воды. Найдя платформу, крыса на нее залезала и ждала в течение 30 секунд, когда ее заберут в клетку. Платформа всегда находилась в одном и том же месте, а на стенках бассейна были ориентиры. Эксперимент проходил в течение четырех дней по четыре попытки в день, а на пятый день платформу изымали и давали животному 90 секунд свободного плавания. Чем больше времени крыса проводит в месте, где была платформа, тем лучше у нее пространственная память. Таким образом ученые выяснили, что только прием высокой дозы приводил к улучшению пространственной памяти крыс, так как они дольше остальных находились в месте, где раньше была платформа.
Вместе с тем авторы проверили и метаболические эффекты с помощью измерения различных показателей метаболического здоровья в крови и взвешивания внутренних органов животных. Они выяснили, что, хотя во всех группах показатели крови были в пределах нормы, у группы, принимавшей высокую дозу, относительная масса печени в среднем выросла более чем на 10 % и произошел сдвиг соотношения бурого (термогенного) и белого (запасающего) жира в сторону бурого по сравнению с контрольными показателями, а у групп с низкой и средней дозой СЦТ такого не наблюдалось. Для выяснения причины увеличения печени нужны дальнейшие исследования, однако это может говорить о различных метаболических расстройствах. Что касается сдвига соотношения жиров — он был ожидаем. Кетогенная диета широко используется для похудения, потому что организм настраивается на сжигание не только поступающих, но и собственных жиров, что и привело к уменьшению доли белого жира. Тем не менее это свидетельствует о значительных сдвигах в метаболизме. Полученные данные говорят о том, что принимать СЦТ в высоких дозах без ограничения питания нужно с осторожностью.
«Результаты указывают на то, что в разных дозировках СЦТ могут по-разному влиять на мозг и метаболизм. Неожиданно, что положительный эффект на рабочую память исчез с увеличением дозы — это противоречит интуитивному ожиданию того, что большее количество СЦТ должно обеспечить большую энергию для мозга и более ярко выраженный положительный эффект. Рост осведомленности общества о благотворном влиянии СЦТ на когнитивные функции неминуемо приводит к увеличению доз кетогенной добавки для достижения желаемого результата. Эта тенденция может привести к негативным последствиям, выраженным в нарушении метаболизма, что подчеркивает важность проводимых исследований и необходимость дальнейшего изучения проблемы. Наша большая задача всего цикла работ — подобрать такую дозу СЦТ, которая вызывала бы развитие интервального кетоза, улучшение памяти, но при этом оказывала бы минимальные эффекты на функционирование прочих систем, и затем детально изучать механизмы эффектов СЦТ», — подводит итог Александр Трофимов
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Heliyon.