Invecchiamento
Sono stati dimostrati gli effetti della restrizione calorica sul prolungamento della vita e sul ritardo dell’insorgenza di malattie associate all’età in una varietà di specie, tra Tuttavia, le molecole e i segnali cellulari che sono alla base di questi effetti rimangono inafferrabili. Gli sforzi intensivi hanno rivelato che una dieta chetogenica contribuisce a una durata della vita più lunga, simile alla restrizione calorica 13. Il β-HB circolante è il metabolita più significativamente aumentato durante la restrizione calorica e le diete chetogeniche, evidenziando il β-HB come metabolite11 antiaging.
Infatti, la supplementazione di β-HB estende la durata della vita di C. elegans del 20% attraverso le vie DAF-16/FOXO e SKN-1 / Nrf e la regolazione dell’invecchiamento e della longevità14. Nei mammiferi, β-HB diminuisce il fenotipo secretorio associato alla senescenza (SASP) e la senescenza delle cellule vascolari15. Inoltre, la dieta chetogenica ha esteso significativamente la durata della vita mediana dei topi e ha portato alla conservazione della funzione fisica del mice13 invecchiato. Inoltre, è stata riportata una dieta chetogenica ciclica per ridurre la mortalità di mezza età e migliorare le prestazioni della memoria nella mice16 di età compresa tra.
La riprogrammazione dell’età e il ringiovanimento epigenetico contribuiscono ad aumentare la durata della vita e a migliorare il ringiovanimento dell’età e dei segni distintivi associati all’età17. Sono emersi studi di medicina rigenerativa, aprendo la strada a nuovi interventi terapeutici per tali malattie associate all’età. Sebbene molti studi sulla dieta chetogenica e sui suoi effetti terapeutici nella medicina rigenerativa durante l’invecchiamento e in particolare per le malattie neurodegenerative continuino a essere pubblicati, il meccanismo molecolare dei corpi chetonici non è ancora stato esplorato a fondo. Una dieta chetogenica ha mostrato un effetto neuroprotettivo sul sistema nervoso centrale (SNC) attraverso la rigenerazione dei nervi sciatici18. Una dieta chetogenica ha anche ripristinato l’integrità degli oligodendrociti e aumentato la mielinizzazione del SNC in un modello murino di malattia di Pelizaeus-Merzbacher19. Inoltre, il β – HB esogeno ha migliorato l’omeostasi delle cellule staminali e la funzione delle cellule staminali intestinali attraverso l’attivazione della segnalazione di Notch, che è un asse di segnalazione chiave per la rigenerazione tissutale20. Pertanto, le diete β-HB e chetogeniche possono essere considerate importanti mediatori con potenziale rigenerativo che hanno anche la capacità di ritardare i fenotipi associati all’invecchiamento.
Cancri
L’invecchiamento è il fattore di rischio più significativo nello sviluppo del cancro, che è una delle principali cause di mortalità umana21. Le cellule tumorali hanno alterazioni significative nel metabolismo, con conseguente aumento dei livelli di specie reattive dell’ossigeno mitocondriale derivato (ROS), come O2− e H2O2. Le cellule tumorali preferiscono passare alla glicolisi aerobica, nota come effetto Warburg, per compensare la disfunzione mitocondriale indotta da un aumento dei livelli di ROS22. Pertanto, l’abbassamento della disponibilità di glucosio nelle cellule tumorali offre un’opzione terapeutica. Uno studio recente suggerisce che una dieta chetogenica migliora la risposta terapeutica delle cellule tumorali attraverso lo stress ossidativo metabolico selettivo23. Altri studi sugli animali sostengono che una dieta chetogenica inibisce la progressione del tumore primario24 e le metastasi sistemiche25, 26. L’assunzione cronica di una dieta occidentale ricca di carboidrati provoca alti livelli di insulina e fattore di crescita insulino-simile (IGF-1), promuovendo la proliferazione delle cellule tumorali27. Inoltre, le cellule tumorali sono state segnalate per aumentare la loro dipendenza dal glucosio nel sangue in risposta alla domanda di rapida crescita cellulare, e altri studi hanno suggerito che il glucosio può avere un effetto diretto o indiretto sulla proliferazione delle cellule tumorali. Diete chetogeniche a basso contenuto di carboidrati arricchite di grassi sono state ripetutamente segnalate per sopprimere il cancro al seno28. Inoltre, corpi chetonici utilizzati come fonte di combustibile sono stati segnalati per sopprimere la proliferazione delle cellule tumorali. In particolare, i ricercatori hanno sottolineato una maggiore incidenza di cancro al seno tra gli individui con diabete e obesità, confermando che una dieta a basso contenuto di carboidrati può limitare la crescita tumorale29. Pertanto, considerando l’impatto dei carboidrati nella promozione del cancro al seno, la dieta chetogenica ha il potenziale per controllare o ridurre il rischio di sviluppare il cancro al seno. Altri studi hanno anche riferito che una dieta chetogenica può essere particolarmente utile nel trattamento del cancro al cervello30,31, poiché i pazienti con la forma più comune e aggressiva di cancro al cervello, il glioblastoma multiforme, hanno mostrato un miglioramento significativo dopo l’adozione di una dieta chetogenica32. Sebbene non possa influenzare significativamente la progressione della malattia nei tumori avanzati e terminali, una dieta chetogenica è sicura e ha il potenziale per migliorare la qualità della vita nei pazienti oncologici in combinazione con radiazioni o altre terapie antitumorali verificate33,34. Le prove di cui sopra suggeriscono che queste terapie dovrebbero essere ulteriormente studiate per esplorare i chetoni come potenziali terapie adiuvanti con tossicità minima.
Disturbi neurologici
Con l’aumentare dell’aspettativa di vita per la popolazione, molte più persone anziane soffrono di disturbi neurologici, come l’epilessia e la demenza35. Recenti scoperte hanno dimostrato che i pazienti affetti da epilessia hanno un rischio maggiore di demenza, in particolare la malattia di Alzheimer36. L’eccessiva attività cerebrale nei pazienti con epilessia causa convulsioni. I farmaci di sequestro sono efficaci solo per alcuni pazienti con epilessia, mentre altri non rispondono ai farmaci o sperimentano effetti collaterali. Secondo molti rapporti, una dieta chetogenica con un alto contenuto di grassi, basso apporto di carboidrati si traduce in un miglioramento significativo nei bambini epilettici non trattabili. La dieta chetogenica come trattamento primario ha ridotto le crisi epilettiche di oltre la metà ed è stata quindi utilizzata in tutto il mondo per l’epilessia pediatrica incurabile37,38. Inoltre, altri rapporti hanno documentato miglioramenti nell’epilessia e in altre malattie neurologiche in pazienti che seguono una dieta chetogenica39,40. È interessante notare che i chetoni sono stati segnalati per alterare il microbiota intestinale per prevenire convulsioni e convulsioni tonico-cloniche spontanee attraverso la modulazione dei rapporti GABA/glutammato ippocampale41.
La malattia di Alzheimer è la più comune malattia neurodegenerativa associata all’età e richiede una strategia terapeutica efficace a causa del suo crescente onere socioeconomico. L’invecchiamento periferico causato da infiammazione, inclinazione delle cellule immunitarie, senescenza e infezione promuove ulteriormente l’incidenza e la progressione della malattia di Alzheimer42. Questa malattia progressiva è caratterizzata da grovigli nel cervello e un accumulo di placche β-amiloidi, che sono noti marcatori della malattia di Alzheimer e si pensa di compromettere la memoria. Studi sugli animali hanno dimostrato che il β-HB può potenzialmente ridurre le placche amiloidi e, quindi, i meccanismi per aumentare i livelli di β-HB nel sangue attraverso una dieta chetogenica, l’integrazione con KES o l’olio di trigliceridi a catena media (MCT) sono potenzialmente rilevanti per la terapia della malattia di Alzheimer. Inoltre, l’aumento dei livelli di chetoni a seguito della manipolazione dietetica con olio KEs o MCT ha dimostrato di migliorare alcuni sintomi della malattia di Alzheimer’s43,44,45,46,47.
Per valutare l’effetto della dieta chetogenica sulle prestazioni motorie, sono state utilizzate due linee di topi transgenici, topi APP/PS1 (modello di deposizione amiloide) e topi Tg4510 (modello di deposizione tau) 44. I topi modello alimentati con una dieta chetogenica per tre mesi hanno mostrato prestazioni significativamente migliori nei test comportamentali di rotarod rispetto a quelli del gruppo di controllo indipendente dal genotipo. I dati dimostrano che le diete chetogeniche possono svolgere un ruolo importante nel migliorare le prestazioni motorie nei modelli di muro44.
La malattia di Parkinson è una malattia neurodegenerativa caratterizzata dalla perdita di neuroni dopaminergici nigrostriatali accompagnati da deficit respiratorio mitocondriale48. Le diete chetogeniche vengono esplorate come potenziali terapie complementari per la malattia di Parkinson a causa dei loro effetti protettivi sul cervello e sul sistema nervoso, come descritto per la malattia di Alzheimer e l’epilessia. Le diete chetogeniche hanno dimostrato di proteggere i neuroni della substantia nigra contro la neurotossicità della 6-idrossidopamina nei modelli animali di rat48. 1-Metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina (MPTP) è una neurotossina che causa neurodegenerazione dopaminergica e carenza mitocondriale che ricorda la malattia di Parkinson. In un modello di malattia di Parkinson murina indotta da MPTP, la neurodegenerazione della dopamina causata da MPTP era parzialmente protetta da un’infusione di corpi chetonici. L’iniezione di β-HB nei topi ha conferito una protezione parziale contro la neurodegenerazione della dopamina e la carenza motoria indotta da MPTP49. Pertanto, l’infusione di corpi chetonici o l’adozione di una dieta chetogenica proteggevano dai danni ai nervi e miglioravano la funzione motoria nei modelli animali di Parkinson 48,49,suggerendo un’ulteriore esplorazione del potenziale di tali trattamenti per i pazienti con malattia di Parkinson.
Malattie cardiovascolari
L’obesità è associata a malattie cardiovascolari e porta a complicazioni metaboliche, come la resistenza all’insulina50. Le diete chetogeniche sono state segnalate per ridurre il peso in modo più efficace della restrizione calorica pura o di una dieta a basso contenuto di grassi51,52,53. Oltre alla perdita di peso, le diete chetogeniche riducono i livelli di trigliceridi, colesterolo LDL e glucosio nel sangue e aumentano i livelli di colesterolo HDL52,54. Un altro vantaggio è che questo tipo di dieta aiuta l’individuo a sentirsi meno affamato e gli effetti inibitori della chetosi possono anche aiutare gli individui a consumare meno calori55. Diete chetogeniche a basso contenuto di carboidrati sono spesso praticate per perdere o mantenere il peso, ma gli effetti metabolici dell’esposizione prolungata a questo tipo di dieta rimangono controversi, poiché l’assunzione prolungata di una dieta chetogenica riduce la sensibilità all’insulina e compromette la tolleranza al glucoso56. Questi risultati possono invertire rapidamente gli effetti dell’obesità. Pertanto, una dieta chetogenica intermittente è considerata efficace nel ridurre l’obesità.
La sindrome metabolica, inclusa l’intolleranza al glucosio e il diabete di tipo 2, è associata all’invecchiamento57. Una dieta chetogenica ha dimostrato di migliorare il controllo glicemico e le complicanze diabetiche nei pazienti con diabete di tipo 1 e tipo 2. Questi pazienti sono stati in grado di interrompere o ridurre i loro farmaci per il diabete mangiando chetoni, riducendo il peso e riducendo i trigliceridi e la pressione sanguigna58, 59,60. Nei ratti, il mantenimento di una dieta chetogenica per 8 settimane ha ridotto la sensibilità all’insulina periferica e alterata tolleranza al glucosio; tuttavia, un ritorno alla normale dieta chow dopo una dieta chetogenica ha comportato una drammatica inversione di questi effetti. Pertanto, il mantenimento a lungo termine di una dieta chetogenica influisce negativamente sull’omeostasi del glucosio, ma questo effetto può essere rapidamente invertito dopo la cessazione di una dieta chetogenica56. Pertanto, si può postulare che il consumo diretto di corpi chetonici, in particolare β-HB, è un modo più efficiente per controllare la sindrome metabolica.
La steatosi epatica non alcolica (NAFLD), che è anche comune negli anziani, è strettamente correlata al diabete di tipo 2, alla sindrome metabolica e all’obesità. Gli individui con NAFLD hanno un eccesso di trigliceridi intraepatici. Una dieta chetogenica ha ridotto significativamente i trigliceridi epatici nei soggetti con NAFLD rispetto alla restrizione calorica 61, e un altro rapporto ha dimostrato un miglioramento della NAFLD nei pazienti che hanno adottato una dieta chetogenica62,63.
Bersagli molecolari di β-HB
Il beneficio della dieta chetogenica è ora ben compreso aumentando il supporto scientifico. Essendo più di un semplice metabolita, β-HB ha la capacità di innescare e controllare una varietà di eventi di segnalazione con implicazioni per molte malattie metaboliche. Tuttavia, ha un ampio spettro di bersagli a livello molecolare e i principali bersagli molecolari sono l’infiammasoma NLRP3, le proteine leganti l’RNA e i recettori accoppiati alle proteine G (Fig. 3). Inoltre, β-HB inoltre è stato identificato come modificatore epigenetico che può indirizzare il DNA e gli istoni. Ad esempio, β-HB è un inibitore endogeno di molte deacetilasi proteiche (HDACs) e un modulatore di β-idrossibutirrilazione (Fig. 3), che è un nuovo tipo di meccanismo di regolazione epigenetica. Pertanto, una chiara comprensione delle associazioni tra metabolismo β-HB ed epigenetica fornirebbe un modo per sviluppare nuovi interventi farmacologici per il miglioramento di una varietà di condizioni patologiche.