Die therapeutische Rolle der ketogenen Ernährung bei neurologischen Erkrankungen Teil 2

2.3. Der Einfluss der ketogenen Diät auf die Insulinsignalisierung

Insulin ist ein von Bauchspeicheldrüsenzellen produziertes Hormon, das die Glukoseaufnahme durch die Zellen erhöht und dadurch den Blutzuckerspiegel senkt [60].

Hormone sind wichtige Chemikalien im menschlichen Körper, die von endokrinen Drüsen ausgeschüttet werden. Hormone haben vielfältige Wirkungen und können viele physiologische Funktionen im menschlichen Körper steuern, darunter auch das Gedächtnis. Die Auswirkungen von Hormonen auf das Gedächtnis variieren von Person zu Person, aber die meisten Studien zeigen, dass bestimmte Hormone das Gedächtnis und die kognitiven Fähigkeiten verbessern können.

Thyroxin ist ein Hormon, das das Wachstum von Gehirnzellen fördert. Untersuchungen zeigen, dass Menschen mit einem Mangel an Schilddrüsenhormonen anfällig für Probleme wie Gedächtnisstörungen und kognitiven Verfall sind. Wenn Menschen mit Schilddrüsenerkrankungen nicht rechtzeitig behandelt werden, kann es zu Beeinträchtigungen ihres Gedächtnisses und ihrer Denkfähigkeit kommen.

Testosteron ist ein weiteres wichtiges Hormon, das erhebliche positive Auswirkungen auf das Gehirn von Männern und Frauen hat. Untersuchungen zeigen, dass der Testosteronspiegel stark mit dem Gedächtnis zusammenhängt. Menschen mit niedrigem Testosteronspiegel leiden häufiger unter Gedächtnisverlust. Eine Erhöhung des Testosteronspiegels kann die kognitiven Fähigkeiten und das Gedächtnis deutlich verbessern.

Neben Thyroxin und Testosteron wurde auch festgestellt, dass andere Hormone wie Östrogen und Kortikosteroide mit dem menschlichen Gedächtnis zusammenhängen. Östrogen hat eine schützende Wirkung auf das Gehirn, kann die Alterung des Gehirns verhindern und auch das Gedächtnis verbessern. Kortikosteroide wirken sich unter Stress- und Angstzuständen auf das Gedächtnis aus, was zu Gedächtnisverlust führen kann.

Mit diesen Erkenntnissen können Menschen einige Schritte unternehmen, um ihr Gedächtnis zu verbessern. Sie können beispielsweise einen gesunden Lebensstil pflegen, ausreichend schlafen, mehr Sport treiben, eine gute Mentalität bewahren usw. Selbstverständlich kann ein Ungleichgewicht des Hormonspiegels mit ärztlicher Beratung angepasst und behandelt werden.

Alles in allem haben Hormone einen starken Einfluss auf das Gedächtnis, aber nicht alle Hormone wirken sich positiv auf das Gedächtnis aus. Wenn Sie ein gutes Gedächtnis bewahren möchten, müssen Sie einige praktische Maßnahmen ergreifen, z. B. die Aufrechterhaltung eines gesunden Lebensstils, die Ergänzung von Nährstoffen usw. Durch diese Maßnahmen können wir unser Gehirn besser schützen und das Gedächtnis und die kognitiven Fähigkeiten verbessern. Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche deserticola kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche deserticola antioxidative, entzündungshemmende und Anti-Aging-Wirkungen hat, die dazu beitragen können, Oxidations- und Entzündungsreaktionen im Gehirn zu reduzieren und so das Gehirn zu schützen Gesundheit des Nervensystems. Darüber hinaus kann Cistanche deserticola auch das Wachstum und die Reparatur von Nervenzellen fördern und so die Konnektivität und Funktion neuronaler Netzwerke verbessern. Diese Effekte können dazu beitragen, das Gedächtnis, die Lernfähigkeit und die Denkgeschwindigkeit zu verbessern und können auch die Entwicklung kognitiver Dysfunktionen und neurodegenerativer Erkrankungen verhindern.

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Die mangelnde Empfindlichkeit des Gewebes gegenüber Insulin, d. h. die Insulinresistenz, sowie eine fehlerhafte Sekretion dieses Hormons werden mit Typ-2-Diabetes mellitus ('T2D) in Verbindung gebracht, der heute als Pandemie des 21. Jahrhunderts definiert wird [60-63] . Seine Wirkung ist jedoch nicht auf periphere Gewebe beschränkt.

Insulin passiert die Blut-Hirn-Schranke und bindet an Insulinrezeptoren (lRs) im Gehirn, was zur Aktivierung von Signalwegen führt [64]. Allerdings sind bestimmte Strukturen im Gehirn, wie der Hypothalamus, aufgrund des Fehlens der Blut-Hirn-Schranke anfälliger für seine Wirkung, wodurch Insulin freier passieren kann [65]. Die Pl3K/Akt-Kaskade ist einer der Hauptsignalwege, die durch Insulin aktiviert werden [64.

Es kann anschließend andere Signalwege wie asmTОRC1, GSKЗ und FoxÃ-Transkriptionsfaktoren aktivieren, die an vielen neuronalen Funktionen beteiligt sind [66]. Diese Wege können auch zum Absterben von Neuronen führen, indem beschädigte Proteine ​​entfernt oder die Phosphorylierung von Tau-Proteinen erhöht wird, was eine der bei der Alzheimer-Krankheit beobachteten Pathologien ist [67].

Es liegen nur begrenzte Informationen über den Einfluss von KD auf die Insulinsignalisierung im Gehirn vor. Forschungsergebnisse zeigen, dass Insulin die Sekretion neurotropher Faktoren und Neurotransmitter regulieren und auch mit dem gastrointestinalen Mikrobiom interagieren kann [15]. Gupta et al. [68konzentrierte sich auf die mögliche antidepressive Wirkung von Insulin auf das gestörte Neurotransmittersystem bei Diabetes.

Die Verabreichung von Insulin an Mäuse mit Streptozocin-induziertem Diabetes führte im Vergleich zu gesunden Mäusen zu höheren Mauswerten im Zwangsschwimmtest, im Schwanzsuspensionstest und in der spontanen Bewegungsaktivität.

Darüber hinaus zeigten die diabetischen Mäuse höhere Serotoninspiegel und eine verringerte Monoaminoxidase (MAÃ) A- und B-Aktivität im Gehirn. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass eine beeinträchtigte Insulinsignalisierung im Gehirn stark mit der Alzheimer-Krankheit in Zusammenhang steht [69-74], kann eine Beeinflussung des Hormonspiegels den Zustand eines Patienten verbessern.

Studien der letzten Jahre bestätigen, dass KD die Insulinreaktivität verbessert und Schwankungen des Glukosespiegels reduziert 75-77].

Dieser Effekt zeigt sich in höheren Werten bei kognitiven Tests, insbesondere dem Montreal Cognitive Assessment, was darauf hindeutet, dass KD einen signifikanten Einfluss auf die Linderung der Insulinresistenz im Gehirn haben könnte 75,76Fallstudien an Patienten, die an der Alzheimer-Krankheit leiden (heterozygote ApoEe4-Träger, berichtet von Stoykovich et al. [75 und Morrill et al. 76] zeigten, dass die Behandlung mit KD über 10 Monate (1) den Nüchternglukosespiegel um 24-25 %, (2) den Nüchterninsulinspiegel um 67-85,3 % senkte. (3) Homöostatische Modellbewertung der Insulinresistenz (HOMA-IR) um jeweils 75-88,8 %.

Darüber hinaus wurde in einer randomisierten kontrollierten Studie von Fortier et al. [77zeigte, dass die monatelange Verabreichung ketogener Getränke an Patienten mit leichten kognitiven Defiziten zu einer Verbesserung des Episodengedächtnisses, der Sprachkenntnisse und der exekutiven Funktion führte.

2.4. Der Einfluss der ketogenen Ernährung auf oxidativen Stress

Produkte der Zellatmung, reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und reaktive Stickstoffspezies (RNS), sind hochreaktiv und können bei verminderter Entgiftung Lipidperoxidation, Zellmembran-, DNA- und Proteinschäden verursachen [78].

Das Ungleichgewicht zwischen der Produktion von ROS und RNS und deren unzureichender Neutralisierung wird als oxidativer Stress definiert. Es scheint eine zentrale Rolle bei der Pathogenese neurodegenerativer Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit und der Parkinson-Krankheit zu spielen [79,80].

Viele In-vitro- und Tierstudien bestätigen die positiven Auswirkungen einer ketogenen Ernährung und von Ketonkörpern, indem sie das Abfangen freier Radikale und die Aktivität antioxidativer Systeme verbessern [11–14]. In vitro Verabreichung von ACA und -HB an HT22-Zelllinien und Hippocampus-Neuronen mit Glutamat-induziertem oxidativem Stress erhöhte ihre Lebensfähigkeit [11].

In der Studie von Maalouf et al. [12] verringerte die Verabreichung von ACA und -HB an neokortikale Neuronen und isolierte Mitochondrien aus diesen Zellen die ROS-Produktion und die damit verbundene erhöhte NADH-Oxidation. Es wurde auch ein verringerter Zelltod beobachtet. Sullivan et al. [13]beobachteten, dass die durch Oligomycin (ATP-Synthase-Inhibitor) induzierte ROS-Produktion bei mit KD gefütterten Mäusen im Vergleich zu Mäusen, die mit einer Standarddiät gefüttert wurden, geringer war.

Gleichzeitig waren die Konzentrationen der Entkopplungsproteine ​​2, 4 und 5 (UCP 2, UCP4 und UCP5) bei mit KD gefütterten Mäusen höher, was zu erhöhten maximalen mitochondrialen Atmungsraten führte. Hasan-Olive et al. [14] fanden außerdem heraus, dass Mäuse mit der Mutation des Enzyms Uracil-DNA-Glycosylase1, die Mitochondrialtoxizität verursachte, höhere UCP2-Spiegel in Hippocampus-CA1-Neuronen aufwiesen, wenn sie mit KD gefüttert wurden, wahrscheinlich aufgrund einer Hochregulierung der PGC1 -SIRT3-UCP2-Achse. verursacht durch -HB.

Diese Studie zeigte auch einen erhöhten Sauerstoffverbrauch und ein verstärktes NAD+/NADH-Verhältnis in Hippocampalneuronen von Ratten und menschlichen Fibroblastenzelllinien mit H2O2--induziertem oxidativem Stress.

2.5. Der Einfluss der ketogenen Diät auf Neuroinflammation

Aktuelle Studien deuten darauf hin, dass Neuroinflammation nicht nur ein Begleitsymptom von Erkrankungen des Nervensystems wie Epilepsie, Multipler Sklerose, Migräne, Alzheimer-Krankheit (AD) oder Parkinson-Krankheit (PD) sein kann, sondern auch ein wichtiger Faktor bei deren Entstehung [69,81].

Neuroinflammation ist mit der Aktivierung von Mikroglia und einer erhöhten Freisetzung von Entzündungsfaktoren wie Tumornekrosefaktor (TNF), Interleukinen (IL-1, IL-6) und freien Radikalen verbunden, was zu fortschreitender Funktionsstörung oder Zelltod führen kann im Gehirn [39,82].

Studien an Tiermodellen der Parkinson-Krankheit zeigten, dass KD Entzündungen im ZNS reduzieren kann, indem es die Mikroglia-Aktivierung verringert und die Expression proinflammatorischer Zytokine reduziert [6,83].

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass KD die Produktion entzündungshemmender und antioxidativer Faktoren unterstützt, was zusätzlich die Begrenzung der Entzündung im ZNS begünstigt [84]. Frühere Studien zeigten, dass -HB (das bei KD in erhöhten Mengen produziert wird) die Entzündungsreaktion durch Hochregulierung entzündungshemmender Gene wie NF-κBIA, MAP3K8 und TLR5 und Herunterregulierung entzündungsfördernder Gene wie TNFSF6 und TNF hemmte - , undKernfaktor-kB (NF-κB) [6–10].Yang et al. [83] zeigten, dass KD die Spiegel von Entzündungsfaktoren wie IL-1, IL-6 und TNF- in der Substantia nigra signifikant reduziert und die Mikroglia-Aktivierung in einem Tiermodell der Parkinson-Krankheit reduziert, die durch die Verabreichung von {{ 21}}Methyl-4-phenyl1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP).

Nagetiere zeigten eine verringerte Entzündung, eine verstärkte dopaminerge Übertragung in der Substantia nigra und eine verbesserte motorische Funktion. Nach MPTP-Injektionen erreichten KD-gefütterte Mäuse beim Rota-Stab-Motorkoordinationstest doppelt so hohe Ergebnisse wie Mäuse, die die Standarddiät erhielten. Wie bereits erwähnt, haben Taggart et al. [40] zeigten, dass -HB ein endogener Ligand des CA2-Rezeptors ist und eine ähnliche Wirkung wie Nikotinsäure hat.

Eine Studie von Zandi-Nejad et al. [85] Eine durch Lipopolysaccharid induzierte Entzündung (LPS) in aus dem Knochenmark der Maus stammenden Makrophagen zeigte, dass die Stimulation des HCA2-Rezeptors durch Nikotinsäure die Produktion entzündungsfördernder Zytokine über NF-kB-Signalwege hemmt. Die Hemmung von NF-kB wiederum reguliert zwei Gene herunter, die für die Entzündungsreaktion von entscheidender Bedeutung sind: COX2 und Enzyme, die an der Stickoxidsynthese beteiligt sind [86].

Eine Studie von Fu et al. [6] zeigte bei Ratten mit Modell-Parkinson-Krankheit, die durch die Verabreichung von LPS an die Substantia nigra induziert wurde, auch eine aneuroprotektive Wirkung von -HB auf dopaminerge Neuronen sowie eine Verringerung der Mikrogliaaktivität. In-vitro-Studien bestätigten, dass diese Wirkungen auf die Aktivierung des HCA2-Rezeptors zurückzuführen sind. Shimazu et al. [7] stellten fest, dass -HB die Histondeacetylasen 1, 3, 4 (HDAC 1, HDAC 3, HDAC 4) in vitro hemmt.

ACA zeigt auch eine hemmende Wirkung gegen HDAC-Klassen I und IIa, jedoch in Konzentrationen, die durch Ernährungsketose nicht erreichbar sind. Eine erhöhte Histonacetylierung führt zu einer Hochregulierung antioxidativer Systeme, einschließlich des FOXO3A-Netzwerks und Metallothionein 2.

Eine erhöhte FOXO3-Expression führt zu einem Anstieg der Mn-SOD- und Katalase-Spiegel [87]. Die Pumpenverabreichung von Ketonkörpern in die Niere von Mäusen führte im Vergleich zu einer Kontrollgruppe, die eine Standarddiät erhielt, zu einer verringerten Lipidperoxidation und Proteincarbonylierung in der Niere.

Die Hemmung von HDACs erhöht auch die Aktivität antioxidativer Systeme durch Erhöhung der PPAR-Aktivität [7,88]. Eine Studie von Huang et al. [9] zeigten, dass -H die Anpassung von Makrophagen an die entzündungshemmende Morphologie durch die Förderung der Verzweigung und der prophagozytischen Wirkung fördert.

Dies ist auf die Verstärkung der Proteinkinase B (Akt)-kleinen RhoGTPase-Achse zurückzuführen, die durch die Hemmung von HDACs erfolgen kann. Studien an Mausmodellen entzündlicher Erkrankungen von Youm et al. [8] zeigten, dass -HB die Abnahme der Kaliumionen im Zytoplasma und damit die Aktivität des Pyrindomänen-haltigen3-Inflammasoms (NLPR3) hemmt.

Der Mechanismus dieser Wirkung ist nicht vollständig geklärt, es wird jedoch vermutet, dass er mit der Kalziumsignalisierung zusammenhängt. Diese Hypothese wird durch die Studie von Lee et al. gestützt. [89], die zeigten, dass der Ca2+--Sensing-Rezeptor an der NLPR3-Aktivierung in Mäusen beteiligt ist.

Das NLPR3-Inflammasom gilt als eine der Einheiten, die das Immunsystem und Entzündungsreaktionen verbinden. Es handelt sich um einen Multiproteinkomplex, der hauptsächlich von Immunzellen als Reaktion auf einen Rückgang des Kaliumionenspiegels im Zytoplasma ausgeschüttet wird.

Dies führt zur Aktivierung von Caspase-1 (die IL-1 in seine aktive Form umwandelt) und zur Produktion der proinflammatorischen Zytokine IL-1 und IL-18 in Makrophagen [90].Shao et al. [91] schlugen die Inflammasom-NLPR3-Hemmung als mögliche Therapie bei AD, PD, Multipler Sklerose und Depression vor.

2.6. Der Einfluss der ketogenen Ernährung auf den Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF)

Bekanntlich hat der aus dem Gehirn stammende neurotrophe Faktor (BDNF) positive Auswirkungen auf die Neuroprotektion und Neuroregeneration von Zellen. BDNF gehört zu einer Gruppe von Proteinen, die die ZNS-Funktion unterstützen, nämlich Neurotrophine (NTs).

NTs werden hauptsächlich im ZNS, aber auch in T- und B-Lymphozyten, Monozyten, glatten Muskelzellen und Skelettmuskelzellen sowie im Endothel von Blutgefäßen synthetisiert [92]. BDNF beeinflusst die Entwicklung des Nervensystems. Es ermöglicht Prozesse der Zelldifferenzierung und der neuronalen Entwicklung, verbessert das Wachstum und Überleben von Neuronen und beeinflusst günstig die Effizienz der Neurogenese, Synaptogenese und synaptischen Plastizität [93].

Die Hemmung der Histondeacetylase trägt zur Stimulierung der BDNF-Sekretionsprozesse in kortikalen Neuronen bei. Mit KD gebildete KBs hemmen die Histondeacetylase und erhöhen so die BDNF-Sekretion.

-HB stimuliert die BNDF-Genexpression, was die BDNF-Proteinspiegel in kortikalen Neuronen erhöht.

Dies geschieht durch die Aktivierung des BDNF-Genpromotors IV und eines Mechanismus, an dem der Transkriptionsfaktor NF-κB und die Histon-Acetyltransferase p300 beteiligt sind. Dies ist eine äußerst wichtige Eigenschaft, um das Fortschreiten neurodegenerativer Veränderungen zu begrenzen [94,95].

2.7. Der Einfluss der ketogenen Diät auf die Aktivität ATP-empfindlicher Kaliumkanäle

Wenn man bedenkt, dass sich die meisten Kaliumkanäle im Gehirn befinden, ist es am anfälligsten für Veränderungen in ihrer Aktivität und die damit verbundenen Störungen der Funktionen des Zentralnervensystems [96]. ATP-sensitive Kaliumkanäle (KATP) sind ein Subtyp, der eng mit dem Zellstoffwechsel verknüpft ist [96] und mit der elektrischen Aktivität verknüpft ist [97].

Ein sinkendes ATP/ADP-Verhältnis führt zur Öffnung dieser Kanäle, während steigende ATP-Werte zu deren Schließung führen. Es ist bekannt, dass ihre Aktivierung eine Schutzwirkung gegen oxidativen Stress hat, indem sie die ROS-Produktion reduziert und den mitochondrialen Stoffwechsel verbessert [98].

Die Substantia nigra pars reticulate (SNr) und der Nucleus subthalamicus (SN) sind beide reichlich in KATP-Kanälen vorhanden [99].

Sie gehören zu den Basalganglien, sind an der Bewegungssteuerung beteiligt [100] und gelten als Anfallstor [101]. Eine Beeinträchtigung dieser Strukturen wird mit Epilepsie und der Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht [102]. Es wurde festgestellt, dass häufiges spontanes Feuern GABA-erger Neuronen im SNr Anfälle auslösen kann [103].

Die Hemmung dieser Neuronen hingegen verhindert das Auftreten von Krämpfen. Es wurde gezeigt, dass sowohl -H- als auch ACA-Zellen die Häufigkeit des neuronalen Feuerns bei SNr im Gehirn von Mäusen verringern [104,105]. Dies kann mit einer Verringerung der Bedeutung der Glykolyse im Stoffwechsel unter Ketose und folglich einer Verringerung der ATP-Produktion durch Glykolyse zusammenhängen, was wiederum zu einer KATP-Aktivierung und einer verringerten Erregbarkeit führt.

Darüber hinaus erhöht -HB die Wahrscheinlichkeit, dass sich KATP-Kanäle im Hippocampus öffnen, was dazu beitragen kann, dass Körnerzellen die Anfallstoraktivität aufrechterhalten und Krämpfe verhindern [106].

Juge et al. [55] zeigten, dass die Verabreichung von ACA die Anfallsintensität verringerte und die Glutamatsekretion verringerte, ohne jedoch den Dopaminspiegel bei Ratten mit durch 4-Aminopyridin (Kaliumkanalblocker) ausgelösten Anfällen zu beeinflussen. Dieser Effekt war jedoch reversibel: Nach der ACA-Entfernung verstärkte sich die Wirkung von 4-Aminopyridin.Kim et al. [107] versuchten, die Art der Kanäle zu bestimmen, die an der Reduzierung von Stoffwechselstress beteiligt sind.

Zu diesem Zweck untersuchten die Forscher die Auswirkungen von -HB und ACA auf KATP-Kanäle im Hippocampi von Ratten und Mäusen. Die Ergebnisse bestätigten die schützende Wirkung von KBs, die durch die Aktivierung ATP-abhängiger Kaliumkanäle gegen oxidativen Stress induziert wird.

Die Forscher stellten fest, dass die Blockierung mitochondrialer KATP-Kanäle mit 5-Hydroxydecanoat und das Fehlen von Plasmalemma-KATP-Kanälen die neuroprotektive Wirkung von KBs aufhob, was darauf hindeutet, dass die neuroprotektive Wirkung durch die Beeinflussung beider Kanaltypen erzielt wird.

2.8. Der Einfluss der ketogenen Diät auf die Beta-Amyloid- und Tau-Proteinsynthese

Die Prozesse, die zur Entwicklung von AD führen, sind untrennbar mit abnormalen Transformationen von Beta-Amyloid (A) und Tau-Protein verbunden, wodurch pathologische Konglomerate dieser Strukturen gebildet werden.

Die Ursache dieses Prozesses ist die Funktionsstörung der Mitochondrien. Dies führt zu einer Verringerung des Energieniveaus aus dem Glukosestoffwechsel und einer Erhöhung der Akkumulation von Tau-Protein und A [26]. Angesichts der komplexen Natur der AD-Ätiologie und der positiven Auswirkungen von KD bei älteren Patienten, bei denen AD diagnostiziert wurde, gibt es eine Rechtfertigung für den breiten Einsatz von KD bei neurodegenerativen Erkrankungen [108].

Studien zufolge kann KD dazu beitragen, die Akkumulation von Beta-Amyloid zu verringern und seine Toxizität umzukehren, indem es die neuropathologischen und biochemischen Prozesse beeinflusst, die bei AD auftreten [20,26]. Es wurde nachgewiesen, dass KD das Volumen pathologischer Beta-Aggregate von Amyloid- und Tau-Protein in Gehirnhomogenaten von Labortieren reduzieren kann [78].

Bei Mäusen, die 40 Tage lang mit einer ketogenen Diät behandelt wurden, kam es zu einer 25-prozentigen Verringerung der Amyloid-Beta-Ablagerungen, ohne dass die Fähigkeit, einfache Objekte zu erkennen, beeinträchtigt wurde [20,26]. Ein ähnliches Experiment, das über 43 Tage durchgeführt wurde, zeigte ähnliche Effekte, aber Wissenschaftler konnten die Wirkung der Ernährung auf die kognitiven Fähigkeiten von Tieren nicht überprüfen [109].

Der Grund dafür war höchstwahrscheinlich die zu kurze Dauer dieser Behandlung. Aus der Nahrung gewonnene Ketonkörper könnten dabei helfen, das Gedächtnis und die kognitiven Funktionen zu verbessern. Es wurde festgestellt, dass KD an der Verringerung des Krankheitsrisikos beteiligt ist, indem es die Funktion des Gehirnkreislaufs und die Stoffwechselvorgänge verbessert (einschließlich der Senkung des Glukosespiegels und der Vergrößerung der Darmflora) [78].

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Rolle der ketogenen Ernährung bei der Behandlung und Prävention der Alzheimer-Krankheit in letzter Zeit zuzunehmen scheint. Die Ernährung selbst hat Einfluss auf viele Stoffwechselprozesse, die auch bei AD und anderen neurodegenerativen Erkrankungen wichtig sind.

Derzeit geht man davon aus, dass die positive Wirkung auf kognitive, metabolische und biochemische Funktionen von der Dauer der Aufrechterhaltung hoher Ketonkörperspiegel im Blut abhängt [26]. Es ist schwierig, die Bedeutung von KD bei der Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen in der Zukunft zu bestimmen, allein schon aufgrund der Einschränkungen bei der Anwendung dieser Diät bei älteren Patienten mit besonderen Komorbiditäten [78].

Trotz der fehlenden Definition präziser Mechanismen, die die Wirkung von KD bei neurodegenerativen Erkrankungen bestimmen, und der mangelnden Konsistenz der Ergebnisse unabhängiger Labortests scheint es sinnvoll, die Forschung zur Bestimmung der genauen Mechanismen hinter der Verbesserung des Zustands eines Patienten fortzusetzen [26]. Ebenso wichtig ist es, die langfristigen Auswirkungen von KD auf das allgemeine Wohlbefinden der Patienten zu bestimmen, die es anwenden [78].

3. Der Einfluss der ketogenen Ernährung auf die Darmmikrobiota

In jüngster Zeit wird der Einfluss der Darmmikrobiota zunehmend im Zusammenhang mit neurologischen Erkrankungen untersucht [110–113]. Es ist jedoch nicht bekannt, ob Veränderungen in der Zusammensetzung der Mikrobiota eine Ursache oder eine Folge neurologischer Störungen sind.

Die Darmmikrobiota-Gehirn-Achse beinhaltet einen bidirektionalen Informationsfluss zwischen den beiden Organen. Das Gehirn beeinflusst den Darm durch die Freisetzung von Noradrenalin, das die Bedingungen im Darm moduliert [114]. Die Darmmikrobiota hingegen beeinflusst das Zentralnervensystem über den Vagusnerv und über bioaktive Substanzen wie kurzkettige Fettsäuren (SCFAs), Tryptophan-Derivate und sekundäre Gallensäuren.

Die Zusammensetzung der Mikrobiota ist während des größten Teils des Lebens eines Erwachsenen konstant und wird unter anderem durch den individuellen Lebensstil, die Essgewohnheiten oder den Gesundheitszustand erzeugt [115]. Bestimmte Arten von Bakterien, die im Dickdarm leben, sind aufgrund der Synthese von Vitaminen der K- und B-Gruppe sowie der Synthese von Neurotransmittern für das ordnungsgemäße Funktionieren des menschlichen Körpers von entscheidender Bedeutung [116,117].

SCFAs (Acetat, Propionat und Butyrat), die von den Stämmen Firmicutes und Bacteroidetes zusammen mit Bifidobakterien aus unverdaulichen Kohlenhydraten produziert werden, sind nicht nur eine Energiequelle für Kolonozyten, sondern haben auch vielfältige positive Wirkungen für den menschlichen Organismus [118,119].

Hohe Konzentrationen von SCFAs im Darmlumen hemmen das Wachstum gramnegativer Bakterien der Familie Enterobacteriaceae [120]. Diese Bakterien können durch die Produktion von LPS zu Entzündungen führen [113,121].

Daher kann die Hemmung ihres Wachstums indirekt den Entzündungsprozess unterdrücken. Darüber hinaus zeigt Butyrat entzündungshemmende und oxidativen Stress modulierende Wirkungen durch Hemmung der NF-κB-Aktivierung, Histon-Deacetylasen und Hochregulierung des Peroxisome Proliferator-aktivierten Rezeptors (PPAR-) [122]. Viele Studien zeigen, dass die Wirkung von Probiotika , Präbiotika, Symbiotika und Antibiotika können den Verlauf von Krankheiten wie der Parkinson-Krankheit, Depression und der Alzheimer-Krankheit beeinflussen, was den entscheidenden Einfluss der Zusammensetzung der Darmmikrobiota auf die ordnungsgemäße Funktion des Nervensystems bestätigt [113,123–125].

Studien deuten auch darauf hin, dass während der KD ein günstiges Mikrobiota-Profil möglich sein könnte, was zu einer Linderung der Epilepsiesymptome führt [126–130]. Dies hängt möglicherweise mit der positiven Wirkung bestimmter im Dickdarm lebender Bakterien auf Entzündungen oder die Wiederherstellung des Gleichgewichts des Neurotransmittersystems zusammen.

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