Effekter av eksogene ketoner på kognitiv funksjon hos eldre voksne med prediabetes?

Metabolsk dysfunksjon og nedsatt energimetabolisme i hjernen blir i økende grad anerkjent som tidlige bidragsytere til kognitiv nedgang og demensrisiko. Type 2-diabetes er en veletablert risikofaktor for kognitiv svikt; det er imidlertid mindre kjent om hjerne-metaboliske endringer allerede er tilstede i prediabetesstadiet, før klinisk synlige kognitive symptomer. Prediabetes kjennetegnes av nedsatt glukoseregulering og tidlig insulinresistens, som begge kan redusere effektiviteten av glukosetransport og utnyttelse i hjernen. Siden glukose er hjernens primære drivstoff under vanlige kostholdsbetingelser, kan selv subtile reduksjoner i hjerneglukoseopptak skape et relativt energimangel som påvirker nevral effektivitet og kognitiv ytelse.

Reduksjoner i hjerneglukosemetabolisme er observert år før demenssymptomene starter. Disse endringene er spesielt tydelige i frontale og temporoparietale regioner som støtter høyere kognitive funksjoner, inkludert prosesseringshastighet. Kognitiv prosesseringshastighet er et av de tidligste kognitive domener som svekkes i både metabolsk sykdom og nevrodegenerative tilstander, og er nært knyttet til funksjonell uavhengighet hos eldre voksne. Å identifisere tidlige metabolske og nevrale endringer hos personer med prediabetes kan derfor gi innsikt i mekanismer som forbinder metabolsk dysfunksjon med senere demensrisiko.

Denne studien bruker hybrid fluorodeoksyglukose positronemisjonstomografi kombinert med magnetisk resonansavbildning (18F-FDG PET/MRI) for å kvantifisere regionalt hjerneglukoseopptak mens deltakere utfører en kognitiv prosesseringshastighetsoppgave under avbildningssesjonen. Fluorodeoksyglukose (FDG) er en radiolabelt glukoseanalog som muliggjør måling av vevsglukoseopptak som en indeks for metabolsk aktivitet. Samtidig magnetisk resonansavbildning (MRI), inkludert funksjonell MRI (fMRI), gir komplementære mål på nevral aktivering og nettverksengasjement under oppgaveutførelse. Denne multimodale tilnærmingen muliggjør vurdering av nevral effektivitet, definert som kognitiv oppgaveytelse i forhold til regionalt glukoseopptak og blod-oksygen-nivå-avhengige (BOLD) signalendringer.

Den første målsetningen med studien er å fastslå om eldre voksne med prediabetes viser redusert regionalt hjerneglukoseopptak og tregere kognitiv prosesseringshastighet sammenlignet med metabolsk normale eldre voksne. Metabolsk status vil bli karakterisert ved bruk av standardisert klinisk testing for å definere glykemisk fenotype. Det primære nevrale utfallet er regionalt FDG-opptak under oppgaveutførelse, og det primære kognitive utfallet er prosesseringshastighetsytelse innhentet under skanningen.

Den andre målsetningen er å fastslå om akutt økning av sirkulerende ketonlegemer gjennom inntak av en eksogen ketonmonoester (DeltaG, Oxford, England) endrer kognitiv ytelse og hjerneglukoseopptak. Ketonlegemer, inkludert beta-hydroxybutyrat, fungerer som et alternativt drivstoff for hjernen og kan utnyttes selv når glukosemetabolismen er svekket. Akutt ketontilskudd øker sirkulerende ketonkonsentrasjoner uten å kreve langvarig kostholdsendring. Denne studien evaluerer om å tilføre et alternativt metabolsk substrat akutt påvirker nevral effektivitet og kognitiv prosesseringshastighet hos personer i risikogruppen for metabolsk-relatert kognitiv nedgang.

Sammen vil disse målsetningene avklare om tidlig metabolsk dysregulering er assosiert med målbare endringer i hjerneglukosemetabolisme og kognitiv funksjon, og om kortsiktig metabolsk substrattilskudd kan modulere disse forholdene. Funn vil informere fremtidige mekanistiske og intervensjonsstudier som retter seg mot metabolske veier for å bevare hjernehelsen hos aldrende risikopopulasjoner.