Wpływ egzogennych ketonów na funkcje poznawcze u starszych osób dorosłych z prediabetes?

Zaburzenia metaboliczne i upośledzony metabolizm energetyczny mózgu są coraz częściej uznawane za wczesne czynniki przyczyniające się do pogorszenia funkcji poznawczych i ryzyka demencji. Cukrzyca typu 2 jest dobrze ugruntowanym czynnikiem ryzyka upośledzenia funkcji poznawczych; jednak mniej wiadomo na temat tego, czy zmiany metaboliczne w mózgu występują już na etapie stanu przedcukrzycowego, przed klinicznie widocznymi objawami poznawczymi. Stan przedcukrzycowy charakteryzuje się zaburzoną regulacją glukozy i wczesną insulinoopornością, z których oba mogą zmniejszać wydajność transportu i wykorzystania glukozy w mózgu. Ponieważ glukoza jest głównym paliwem mózgu w zwykłych warunkach dietetycznych, nawet subtelne zmniejszenie wychwytu glukozy przez mózg może stworzyć względny deficyt energetyczny, który wpływa na wydajność neuronalną i funkcjonowanie poznawcze.

Zmniejszenie metabolizmu glukozy w mózgu obserwowano lata przed wystąpieniem objawów demencji. Zmiany te są szczególnie widoczne w obszarach czołowych i skroniowo-ciemieniowych, które wspierają funkcje poznawcze wyższego rzędu, w tym szybkość przetwarzania. Szybkość przetwarzania poznawczego jest jedną z najwcześniejszych domen poznawczych, które ulegają pogorszeniu zarówno w chorobach metabolicznych, jak i neurodegeneracyjnych, i jest ściśle powiązana z funkcjonalną niezależnością u osób starszych. Identyfikacja wczesnych zmian metabolicznych i neuronalnych u osób ze stanem przedcukrzycowym może zatem dostarczyć wglądu w mechanizmy łączące dysfunkcję metaboliczną z późniejszym ryzykiem demencji.

Badanie to wykorzystuje hybrydową pozytonową tomografię emisyjną z fluorodeoksyglukozą połączoną z rezonansem magnetycznym (18F-FDG PET/MRI) do ilościowego określenia regionalnego wychwytu glukozy przez mózg, podczas gdy uczestnicy wykonują zadanie szybkości przetwarzania poznawczego podczas sesji obrazowania. Fluorodeoksyglukoza (FDG) jest znakowanym radioaktywnie analogiem glukozy, który umożliwia pomiar wychwytu glukozy przez tkanki jako wskaźnik aktywności metabolicznej. Jednoczesny rezonans magnetyczny (MRI), w tym funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI), dostarcza uzupełniających pomiarów aktywacji neuronalnej i zaangażowania sieci podczas wykonywania zadania. To podejście multimodalne pozwala na ocenę wydajności neuronalnej, zdefiniowanej jako wykonanie zadania poznawczego w stosunku do regionalnego wychwytu glukozy i zmian sygnału zależnego od poziomu utlenowania krwi (BOLD).

Pierwszym celem badania jest ustalenie, czy osoby starsze ze stanem przedcukrzycowym wykazują zmniejszony regionalny wychwyt glukozy przez mózg i wolniejszą szybkość przetwarzania poznawczego w porównaniu z metabolicznie zdrowymi osobami starszymi. Stan metaboliczny będzie charakteryzowany za pomocą standaryzowanych testów klinicznych w celu zdefiniowania fenotypu glikemicznego. Głównym wynikiem neuronalnym jest regionalny wychwyt FDG podczas wykonywania zadania, a głównym wynikiem poznawczym jest wykonanie zadania szybkości przetwarzania uzyskane podczas skanowania.

Drugim celem jest ustalenie, czy ostre podwyższenie krążących ciał ketonowych poprzez spożycie egzogennego monoestru ketonowego (DeltaG, Oxford, Anglia) modyfikuje funkcjonowanie poznawcze i wychwyt glukozy przez mózg. Ciała ketonowe, w tym beta-hydroksymaślan, służą jako alternatywne paliwo dla mózgu i mogą być wykorzystywane nawet wtedy, gdy metabolizm glukozy jest upośledzony. Ostra suplementacja ketonami zwiększa stężenie ketonów w krążeniu bez konieczności długotrwałej modyfikacji diety. Badanie to ocenia, czy dostarczenie alternatywnego substratu metabolicznego w sposób ostry wpływa na wydajność neuronalną i szybkość przetwarzania poznawczego u osób zagrożonych metabolicznie związanym pogorszeniem funkcji poznawczych.

Razem te cele wyjaśnią, czy wczesna deregulacja metaboliczna jest związana z mierzalnymi zmianami w metabolizmie glukozy w mózgu i funkcji poznawczej, oraz czy krótkotrwała suplementacja substratem metabolicznym może modulować te zależności. Wyniki będą informować przyszłe badania mechanistyczne i interwencyjne ukierunkowane na szlaki metaboliczne w celu zachowania zdrowia mózgu w starzejących się populacjach zagrożonych.