तंत्रिका संबंधी विकारों में केटोजेनिक आहार की चिकित्सीय भूमिका भाग 1

अमूर्त:

केटोजेनिक आहार (केडी) एक उच्च वसा, कम कार्बोहाइड्रेट और पर्याप्त प्रोटीन वाला आहार है जिसने हाल ही में न्यूरोलॉजिकल रोगों (एनडी) के संदर्भ में लोकप्रियता हासिल की है।

आधुनिक जीवनशैली में बदलाव के साथ, उच्च वसा वाला आहार अधिक से अधिक लोगों की दैनिक पसंद बन गया है। बहुत से लोग चिंता करते हैं कि उच्च वसा वाला आहार याददाश्त को नुकसान पहुंचाएगा, लेकिन वास्तव में, उच्च वसा वाले आहार और याददाश्त के बीच संबंध काला और सफेद नहीं है।

सबसे पहले, यह स्पष्ट होना चाहिए कि वसा का हमारे शरीर और मस्तिष्क पर कुछ प्रभाव पड़ता है। वसा ऊर्जा प्रदान करते हैं, शरीर के विकास को बढ़ावा देते हैं और कोशिका झिल्ली की अखंडता को बनाए रखते हैं। इसके अलावा, मस्तिष्क के स्वास्थ्य के लिए वसा भी महत्वपूर्ण है। मस्तिष्क का अधिकांश भाग वसा से बना होता है, जो न्यूरॉन्स को क्षति से बचाता है और अच्छे न्यूरोट्रांसमिशन को बनाए रखने में मदद करता है।

हालाँकि, उच्च वसा वाला आहार शरीर पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है और याददाश्त को नुकसान पहुँचा सकता है। शोध से पता चलता है कि उच्च वसा वाला आहार इंसुलिन प्रतिरोध का कारण बन सकता है, जो शरीर में रक्त शर्करा के प्रसंस्करण को प्रभावित करता है और इस प्रकार मस्तिष्क के कार्य को प्रभावित करता है। इसके अलावा, उच्च वसा वाला आहार रक्त प्रवाह और ऑक्सीजन की आपूर्ति को भी प्रभावित कर सकता है, मस्तिष्क की गतिविधि को कम कर सकता है और इस प्रकार एकाग्रता और स्मृति को प्रभावित कर सकता है।

हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि हमें वसा से पूरी तरह परहेज करने की ज़रूरत है। वसा हमारे दैनिक आहार में एक आवश्यक पोषक तत्व है, और वसा का उचित सेवन शरीर और मस्तिष्क के स्वास्थ्य को बनाए रखने में मदद करता है। इसलिए, हमें "पहले उचित मात्रा" के सिद्धांत का पालन करने की आवश्यकता है, उचित मात्रा में वसा का सेवन करें, और अत्यधिक सेवन से बचें, विशेष रूप से उन अस्वास्थ्यकर उच्च वसा वाले खाद्य पदार्थों से।

इसके अतिरिक्त, कुछ अध्ययनों से पता चलता है कि कुछ फैटी एसिड याददाश्त के लिए फायदेमंद होते हैं। उदाहरण के लिए, ओमेगा -3 फैटी एसिड न्यूरॉन्स के निर्माण और रखरखाव को बढ़ावा दे सकता है, जिससे मस्तिष्क की संज्ञानात्मक और सीखने की क्षमताओं में सुधार होता है। ओमेगा फैटी एसिड से भरपूर कुछ खाद्य पदार्थ हैं, जैसे सैल्मन, कॉड, सन बीज, आदि, और आप लाभ प्राप्त करने के लिए इन खाद्य पदार्थों का सेवन उचित रूप से बढ़ा सकते हैं।

कुल मिलाकर, उच्च वसा वाले आहार और स्मृति के बीच संबंध जटिल है, और हमें सभी उच्च वसा वाले खाद्य पदार्थों को केवल हानिकारक के रूप में नहीं देखना चाहिए। संयमित भोजन, वसा के प्रकार और मात्रा का सावधानीपूर्वक चयन और कुछ लाभकारी खाद्य पदार्थों को शामिल करने से याददाश्त को स्वस्थ रखने में मदद मिल सकती है। यह देखा जा सकता है कि हमें याददाश्त में सुधार करने की आवश्यकता है, और सिस्टैंच डेजर्टिकोला याददाश्त में काफी सुधार कर सकता है क्योंकि सिस्टैंच डेजर्टिकोला एक पारंपरिक चीनी औषधीय सामग्री है जिसके कई अद्वितीय प्रभाव हैं, जिनमें से एक स्मृति में सुधार करना है। सिस्टैंच डेजर्टिकोला की प्रभावकारिता इसमें मौजूद कई सक्रिय तत्वों से आती है, जिनमें टैनिक एसिड, पॉलीसेकेराइड, फ्लेवोनोइड ग्लाइकोसाइड आदि शामिल हैं। ये तत्व विभिन्न मार्गों से मस्तिष्क स्वास्थ्य को बढ़ावा दे सकते हैं।

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इन रोगों के रोगजनन की जटिलता का मतलब है कि उपचार के प्रभावी रूपों का अभी भी अभाव है। पारंपरिक चिकित्सा अक्सर बढ़ती सहनशीलता और/या दवा प्रतिरोध से जुड़ी होती है।

नतीजतन, चिकित्सा के उपलब्ध रूपों की प्रभावशीलता बढ़ाने और रोगियों के जीवन की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए अधिक प्रभावी चिकित्सीय रणनीतियों की तलाश की जा रही है। फिलहाल, ऐसा लगता है कि केडी प्रो- और एंटीऑक्सीडेंट प्रक्रियाओं और प्रो-उत्तेजक और निरोधात्मक न्यूरोट्रांसमीटर के बीच संतुलन को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करके, और सूजन को नियंत्रित करके या आंत माइक्रोबायोम की संरचना को बदलकर न्यूरोलॉजिकल समस्याओं वाले रोगियों में चिकित्सीय लाभ प्रदान कर सकता है।

इस समीक्षा में, हमने मिर्गी, अवसाद, माइग्रेन, अल्जाइमर रोग और पार्किंसंस रोग में केडी की संभावित चिकित्सीय प्रभावकारिता का मूल्यांकन किया। हमारी राय में, केडी को कुछ न्यूरोलॉजिकल रोगों के लिए एक सहायक चिकित्सीय विकल्प के रूप में माना जाना चाहिए।

कीवर्ड: कीटोजेनिक आहार; तंत्रिका संबंधी विकार; मिर्गी; अवसाद; माइग्रेन; अल्जाइमर रोग; पार्किंसंस रोग।

1. केटोजेनिक आहार

कीटोजेनिक आहार (केडी) एक उच्च वसा, पर्याप्त प्रोटीन, कम कार्बोहाइड्रेट वाला आहार है [1]। मैक्रोन्यूट्रिएंट्स के अनुपात में इस तरह के बदलाव से ग्लूकोज-बख्शते और उन्नत कीटोजेनेसिस होती है [2]। इस चयापचय अवस्था को "पोषण संबंधी कीटोसिस" के रूप में जाना जाता है।

अधिक से अधिक शोध से पता चलता है कि केटोजेनिक आहार मस्तिष्क के कार्यों और परिधीय अंगों पर सकारात्मक प्रभाव डाल सकता है, और इस प्रकार न्यूरोलॉजिकल स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला में चिकित्सीय लाभ प्रदान कर सकता है [3,4]। यद्यपि केटोजेनिक आहार की कार्रवाई के आणविक तंत्र अस्पष्ट हैं, बढ़ते शोध से पता चलता है कि केडी केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) रोगों के उपचार में सहायक चिकित्सा में एक महत्वपूर्ण तत्व हो सकता है।

हाल ही में, यह दिखाया गया है कि केडी सूजन को नियंत्रित करके [5-10], प्रो- और एंटीऑक्सीडेंट प्रक्रियाओं के बीच संतुलन को नियंत्रित करके [11-14], और/या आंत माइक्रोबायोम की संरचना को बदलकर रोगों के पाठ्यक्रम को प्रभावित कर सकता है [15] .

1.1. केटोजेनिक आहार का इतिहास

कीटोजेनिक आहार की उत्पत्ति उपवास से हुई है, जिसका उपयोग प्राचीन काल से मिर्गी के इलाज के लिए किया जाता रहा है। 1921 में, वुडयाट ने पाया कि भुखमरी और उच्च वसा वाले आहार दोनों केटोसिस की स्थिति का कारण बनते हैं।

उसी वर्ष, केडी को रसेल वाइल्डर [16] द्वारा मिर्गी के इलाज के रूप में मेयो क्लिनिक में लागू किया गया था। उस समय, यह माना गया कि मिर्गी से पीड़ित आधे से अधिक बच्चों की स्थिति में सुधार हुआ। मिर्गी की पहली दवा, डिफेनिलहाइडेंटोइन (1938) [16] की खोज तक, रोगियों के इस समूह में इस आहार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था।

पिछली शताब्दी के अंत में, वैज्ञानिकों ने तंत्रिका संबंधी विकारों में इसकी संभावित भूमिका के लिए केडी में अपनी रुचि को नवीनीकृत किया। विनिंग एट अल. [17] बच्चों (1-8 वर्ष की आयु) में दौरे को कम करने में केडी की प्रभावकारिता का अध्ययन किया गया, जो अब तक दो एंटीकॉन्वेलसेंट दवाओं के उपचार के प्रति प्रतिक्रियाशील नहीं थे।

आहार का पालन करने के एक वर्ष के बाद, 40% रोगियों में दौरे में 50% से अधिक की कमी देखी गई और 10% रोगियों में दौरे की पूर्ण अनुपस्थिति देखी गई।

फ्रीमैन एट अल द्वारा संचालित अध्ययन। [18] दवा-प्रतिरोधी मिर्गी से पीड़ित 1-16 वर्ष की आयु के 150 रोगियों पर केडी के न्यूरोप्रोटेक्टिव प्रभाव की पुष्टि की गई। शोधकर्ताओं ने देखा कि आहार का पालन करने के एक वर्ष के बाद, 27% रोगियों ने दौरे में 90% से अधिक की कमी का अनुभव किया। 10 वर्षों के बाद, नील एट अल। [19] एक यादृच्छिक नियंत्रित परीक्षण किया गया जिसने मिर्गी के दौरों के नियंत्रण में केडी की महत्वपूर्ण भूमिका की पुष्टि की।

3 महीने की डाइटिंग के बाद, 2-16 वर्ष की आयु के 38% रोगियों में दौरे में 50% से अधिक की कमी देखी गई। इसके अलावा, हाल के शोध से पता चलता है कि केडी अल्जाइमर रोग (एडी) सहित अन्य न्यूरोलॉजिकल रोगों के पाठ्यक्रम पर अनुकूल प्रभाव डाल सकता है। ) और पार्किंसंस रोग (पीडी) [20-22]।

1.2. केटोजेनिक आहार के प्रकार और विशेषताएं

आजकल, कई प्रकार के केटोजेनिक आहार हैं, जो मैक्रोन्यूट्रिएंट्स के अनुपात में भिन्न होते हैं, जो आहार को रोगी की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप बनाने की अनुमति देता है। चित्र 1 में केटोजेनिक आहार के चयनित संशोधनों और उनके मैक्रोन्यूट्रिएंट अनुपात की तुलना दिखाई गई है।

1.2.1. क्लासिक केटोजेनिक आहार (सीकेडी)

क्लासिक कीटोजेनिक आहार की विशेषता उच्च आहार वसा सामग्री, मध्यम प्रोटीन सेवन और कम कार्बोहाइड्रेट सेवन है, जिसमें मैक्रोन्यूट्रिएंट अनुपात 4:1 [23] है। थेकेटोजेनिक आहार कार्बोहाइड्रेट सेवन को कुल दैनिक कैलोरी सेवन के 10% तक सीमित करता है। इससे पता चलता है कि 2000 किलो कैलोरी की दैनिक ऊर्जा आवश्यकता वाला व्यक्ति 50 ग्राम तक कार्बोहाइड्रेट का उपभोग कर सकता है।

हालाँकि, आहार के प्रारंभिक चरण में, कार्बोहाइड्रेट प्रति दिन लगभग 20 ग्राम तक सीमित होना चाहिए। इतनी कम कार्बोहाइड्रेट आपूर्ति यह सुनिश्चित करती है कि शरीर ऊर्जा के मुख्य स्रोत के रूप में फैटी एसिड का उपयोग करने के लिए चयापचय को अनुकूलित और पुनर्निर्देशित करता है।

1.2.2. क्लासिक केटोजेनिक आहार में संशोधन

उच्च-प्रोटीन केटोजेनिक आहार (एमएडी)

उच्च-प्रोटीन केटोजेनिक आहार को संशोधित एटकिन्स आहार (एमएडी) के रूप में भी जाना जाता है [24]। प्रेरण चरण अनिश्चित काल तक चलता है और इस चरण के दौरान, कार्बोहाइड्रेट का सेवन प्रति दिन 20 ग्राम से अधिक नहीं होता है। एमएडी मानता है कि वसा और कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन का अनुपात एक साथ 1-2:1 है [24,25]। इस आहार में प्रोटीन या कैलोरी की मात्रा को सीमित करना शामिल नहीं है, जिससे इसे बनाए रखना आसान हो जाता है और प्रबंधन भी आसान हो जाता है [25]।

मध्यम-श्रृंखला ट्राइग्लिसराइड्स आहार (एमसीटीडी)

एमटीसीडी केडी का एक प्रकार है जहां मध्यम-श्रृंखला ट्राइग्लिसराइड्स (एमटीसी) प्रमुख हैं [26]। एमटीसीडी रक्तप्रवाह में ट्राइग्लिसराइड्स का तेजी से अवशोषण प्रदान करता है। शॉर्ट-चेन फैटी एसिड के लिए लंबी-श्रृंखला फैटी एसिड का प्रतिस्थापन, जो तेजी से चयापचय होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रति किलोकैलोरी अधिक कीटोन बॉडी प्राप्त होती है।

इस प्रक्रिया की उच्च दक्षता के परिणामस्वरूप वसा की कम आवश्यकता होती है, जिससे बड़ी मात्रा में कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन का उपभोग करना संभव हो जाता है [27]। यह एक बुनियादी अंतर है जो आहार के दीर्घकालिक रखरखाव को निर्धारित करता है, क्योंकि यह क्लासिक केडी [28,29] की तुलना में कम सख्त है। इसके अलावा, इस प्रकार का आहार माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन में सुधार करता है [30]।

मध्यम-श्रृंखला ट्राइग्लिसराइड्स आहार (एमसीटीडी)

एमटीसीडी केडी का एक प्रकार है जहां मध्यम-श्रृंखला ट्राइग्लिसराइड्स (एमटीसी) प्रमुख हैं [26]। एमटीसीडी रक्तप्रवाह में ट्राइग्लिसराइड्स का तेजी से अवशोषण प्रदान करता है। शॉर्ट-चेन फैटी एसिड के लिए लंबी-श्रृंखला फैटी एसिड का प्रतिस्थापन, जो तेजी से चयापचय होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रति किलोकैलोरी अधिक कीटोन बॉडी प्राप्त होती है।

इस प्रक्रिया की उच्च दक्षता के परिणामस्वरूप वसा की कम आवश्यकता होती है, जिससे बड़ी मात्रा में कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन का उपभोग करना संभव हो जाता है [27]। यह एक बुनियादी अंतर है जो आहार के दीर्घकालिक रखरखाव को निर्धारित करता है, क्योंकि यह क्लासिक केडी [28,29] की तुलना में कम सख्त है। इसके अलावा, इस प्रकार का आहार माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन में सुधार करता है [30]।

बहुत कम कैलोरी वाला केटोजेनिक आहार (वीएलसीकेडी)

इस आहार पर कार्बोहाइड्रेट का सेवन प्रति दिन 20-50 ग्राम या शायद 10% से कम 2000 किलो कैलोरी प्रति दिन के बीच होता है [31]। व्यक्तिगत भिन्नताओं के कारण, प्रत्येक रोगी इन मैक्रोन्यूट्रिएंट अनुपातों के साथ कीटोसिस प्राप्त नहीं कर सकता है। इस संशोधन का उपयोग उच्च प्रोटीन सामग्री वाले इंडक्शन टोकेटोजेनिक आहार के रूप में किया जा सकता है।

कम ग्लाइसेमिक इंडेक्स उपचार (एलजीआईटी)

लो ग्लाइसेमिक इंडेक्स ट्रीटमेंट (एलजीआईटी) कीटोजेनिक आहार का एक विकल्प है। यह एक उच्च वसा वाला आहार है जिसमें उच्च ग्लाइसेमिक इंडेक्स (जीआई) वाले खाद्य पदार्थों को कम जीआई वाले खाद्य पदार्थों से बदलना मौलिक है।

जीआई इंगित करता है कि संदर्भ कार्बोहाइड्रेट की समान मात्रा की तुलना में भोजन रक्त शर्करा के स्तर को कितना बढ़ाता है [32]। हालाँकि इस आहार से निरंतर कीटोसिस नहीं होता है, लेकिन कार्बोहाइड्रेट चयापचय पर इसका सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। रोगियों के लिए इसकी देखभाल करना आसान है और इसलिए अस्पताल में भर्ती होने के दौरान युवा रोगियों में यह लोकप्रिय है [1]।

चक्रीय केटोजेनिक आहार (सीकेडी)

इसमें क्लासिक केटोजेनिक आहार और उच्च कार्बोहाइड्रेट आहार (45-65% कार्बोहाइड्रेट के साथ) की चक्रीय अवधि शामिल है। उत्तरार्द्ध का उद्देश्य मांसपेशियों में ग्लाइकोजन भंडार को फिर से भरना है [33]।

लक्षित केटोजेनिक आहार (टीकेडी)

इस प्रकार का केटोजेनिक आहार व्यक्ति को केटोसिस की स्थिति को प्रभावित किए बिना प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए गहन शारीरिक गतिविधि के आसपास अधिक कार्बोहाइड्रेट का उपभोग करने की अनुमति देता है [33]।

2. केटोजेनिक आहार से जुड़े मस्तिष्क में चयापचय परिवर्तन

हालाँकि मस्तिष्क शरीर के वजन का लगभग 2% ही बनाता है, यह शरीर में सबसे अधिक ऊर्जा-गहन अंग है। यह ज्ञात है कि न केवल ग्लूकोज मस्तिष्क के लिए ऊर्जा का स्रोत हो सकता है, बल्कि कीटोन भी मस्तिष्क की कुल ऊर्जा जरूरतों का 60% तक पूरा कर सकता है [34]।

अनुसंधान की बढ़ती मात्रा से पता चलता है कि जैव रासायनिक मार्ग परिवर्तन द्वारा केटोजेनिक आहार मस्तिष्क के कार्यों पर सकारात्मक प्रभाव डाल सकता है और न्यूरोलॉजिकल स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए चिकित्सीय लाभ प्रदान कर सकता है। वसा युक्त आहार का उद्देश्य शरीर में केटोसिस की स्थिति को प्रेरित करना है, जिसमें लिपोलिसिस के साथ-साथ केटोजेनेसिस में वृद्धि होती है [35]।

जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, लिवर में फैटी एसिड तीव्रता से ऑक्सीकृत होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण मात्रा में कीटोन बॉडीज (KBs) का निर्माण होता है, जैसे एसीटोएसीटेट (ACA), D(-)3-हाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट (D-HB, - एचबी) और एसीटोन। पहले दो साइट्रिक एसिड चक्र (ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र, टीसीए चक्र) में प्रवेश कर सकते हैं और न्यूरॉन्स द्वारा एटीपी प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।

लीनो एट अल. [36] प्रदर्शित किया गया कि मोनोकार्बोक्सिलेट ट्रांसपोर्टर (एमसीटी) का स्तर, जो रक्त-मस्तिष्क बाधा (बीबीबी) में केबी के परिवहन के लिए जिम्मेदार है, मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट आहार खिलाए गए नियंत्रित जानवरों की तुलना में केडी आहार खाने वाले जानवरों में वृद्धि हुई है। बेंटोर्किया एट अल द्वारा कीटोन निकायों के बढ़ते परिवहन की भी पुष्टि की गई थी। [37] पॉज़िट्रोनमिशन टोमोग्राफी (पीईटी) और 11सी-लेबल एसीए का उपयोग करना।

इस अध्ययन में केडी या भुखमरी से प्रेरित केटोसिस की स्थिति में 11सी-एसीए मस्तिष्क ग्रहण में सात से आठ गुना वृद्धि देखी गई, जबकि नियंत्रित लोगों को कार्बोहाइड्रेट युक्त आहार दिया गया था। इसके बाद, उत्पादित केबी एक्स्ट्राहेपेटिक ऊतकों में एसिटाइल-सीओए में परिवर्तित हो जाते हैं और ऊर्जा स्रोत के रूप में साइट्रिक एसिड चक्र में भाग लेते हैं [38]।

जैसा कि पशु प्रयोगों में दिखाया गया है, कीटोन निकायों से ऊर्जा प्राप्त करने के कई लाभ हैं जो तंत्रिका तंत्र के कार्यों से संबंधित हैं। दूसरों के बीच, उनका परिवर्तन कुल ऊर्जा पूल को बढ़ाता है, जिसका उपयोग न्यूरॉन्स द्वारा न्यूरोट्रांसमीटर का उत्पादन करने के लिए किया जाता है [39]। दिलचस्प बात यह है कि -एचबी लिपोलिसिस को रोकता है, इस प्रकार हाइड्रोक्सीकार्बोक्सिलिक एसिड रिसेप्टर 2 (एचसीए2, प्यूमा-जी) के सक्रियण के माध्यम से हेमोस्टेसिस और केटोजेनेसिस को नियंत्रित करता है [5] , GPR109A).

इस रिसेप्टर को मिसेलैक करने से लिपोलिसिस और केटोजेनेसिस की उच्च तीव्रता दिखाई देती है, जो दर्शाता है कि यह रिसेप्टर -एचबी [40] द्वारा लिपोलिसिस के निषेध के लिए आवश्यक है। नवीनतम शोध से पता चलता है कि केडी एनएडी+/एनएडीएच के अनुपात को बदल सकता है, जिससे एनएडी+ की उपलब्धता बढ़ जाती है। मस्तिष्क में, जिसका सूजन प्रतिक्रिया, डीएनए क्षति की मरम्मत और सर्कैडियन लय विनियमन [14,41] में शामिल सेलुलर मार्गों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

यह केटोजेनिक आहार को उन रोगों के लक्षणों को कम करने में सक्षम बनाता है जिनमें रोगजनन पहले उल्लिखित प्रक्रियाओं से संबंधित है।

2.1. ग्लूकोज चयापचय पर केटोजेनिक आहार का प्रभाव]

जब आहार से कार्बोहाइड्रेट की आपूर्ति अपर्याप्त होती है, तो मस्तिष्क केटोजेनेसिस के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करता है। कई अध्ययनों से संकेत मिलता है कि मस्तिष्क के चयापचय को ग्लूकोज ऑक्सीकरण से कीटोन शरीर के उपयोग में बदलने के लिए अनुकूलन की आवश्यकता होती है [42-44]।

एक बार जब जीव केबी को ऊर्जा के मुख्य स्रोत के रूप में उपयोग करने के लिए अनुकूलित हो जाता है, तो यह मस्तिष्क के उचित कार्य के लिए आवश्यक ऊर्जा का 60-70% तक कवर कर सकता है [34,45]। झांग एट अल द्वारा आयोजित एक अध्ययन और मेटा-विश्लेषण। [46] साबित हुआ कि मस्तिष्क अनुकूलन की दर कीटोसिस की अवधि के साथ-साथ गंभीरता पर भी निर्भर करती है। ज़िल्बर्टर एट अल। [2] विश्लेषण ने निष्कर्ष निकाला कि केबी ग्लाइकोलाइसिस को रोकने के बजाय ग्लूकोज को कम करके कार्य करते हैं।

इस तंत्र के कारण, ग्लूकोज अन्य कार्य करता है जिसमें इसे प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है, यानी, अन्य यौगिकों का जैवसंश्लेषण, जैसे एलेनिन [47] और ग्लूटामेट [48], ग्लाइकोजेनेसिस, और एंटीऑक्सीडेंट संरक्षण [2]। मस्तिष्क में ग्लूकोज का परिवहन तीन द्वारा होता है ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर्स के आइसोफॉर्म (जीएलयूटी):(1) 55 केडीए ग्लूट 1, एंडोथेलियल कोशिकाओं द्वारा व्यक्त, (2) 45 केडीए ग्लूट 1, एस्ट्रोसाइट्स द्वारा व्यक्त, (3) ग्लूट 3, न्यूरॉन्स द्वारा निर्मित [49]।

लीनो एट अल. [36] पता चला कि केटोसिस में डाले गए चूहों के एंडोथेलियल कोशिकाओं और न्यूरोपिल में GLUT1 का स्तर उच्च कार्बोहाइड्रेट आहार खाने वाले समूह की तुलना में बढ़ा हुआ है। मस्तिष्क में ग्लूकोज का बढ़ा हुआ परिवहन इंसुलिन जैसे विकास कारक (IGF1) की क्रिया से भी जुड़ा हो सकता है।

जिन चूहों को ऊर्जा प्रतिबंध के साथ केटोजेनिक आहार दिया गया, उनमें (1) मस्तिष्क के हर हिस्से में इंसुलिन जैसे विकास कारक आईजीएफ1 रिसेप्टर्स की अभिव्यक्ति में वृद्धि देखी गई, (2) आईजीएफ1 बाइंडिंग प्रोटीन, जो पर्किनजे कोशिकाओं में आईजीएफ1प्रोटियोलिसिस को रोकता है, और (3) ग्लूट 1, ग्लूट 3 एमआरएनए [50]।

माउस मस्तिष्क पर IGF1 के प्रभावों पर प्रायोगिक शोध से पता चला है कि यह ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर GLUT1 को एस्ट्रोसाइट कोशिका झिल्ली में स्थानांतरित करने पर इंसुलिन के साथ सहक्रियात्मक रूप से कार्य करता है, जिससे मस्तिष्क में ग्लूकोज के परिवहन में वृद्धि होती है [51]।

साथ ही, केडी [52] द्वारा एस्ट्रोसाइट चयापचय को बढ़ाया जाता है। एस्ट्रोसाइट्स ग्लाइकोलाइसिस और ग्लाइकोजेनोलिसिस को सक्रिय करते हैं, जो इन कोशिकाओं के आवश्यक कार्यों को बनाए रखने के लिए ऊर्जा प्रदान करते हैं, जैसे कि सिनैप्टिक फांक से अतिरिक्त ग्लूटामेट और के + आयनों को हटाना [53]।

2.2. अमीनो एसिड चयापचय और न्यूरोट्रांसमीटर संश्लेषण पर केटोजेनिक आहार का प्रभाव; ग्लूटामेट-ग्लूटामाइन चक्र

ग्लूटामेट एक उत्तेजक अमीनो एसिड है और इसलिए सिनैप्टिकगैप में इसकी सांद्रता निम्न स्तर पर रखी जानी चाहिए। इसका परिवहन वेसिकुलर ग्लूटामेट ट्रांसपोर्टर्स (VGLUTs) के माध्यम से किया जाता है। उनकी क्रिया सीएल− आयनों पर निर्भर है, जो एलोस्टेरिक मॉड्यूलेटर के रूप में कार्य करते हैं।

इन आयनों की अनुपस्थिति ग्लूटामेटेरिक परिवहन को रोकती है [54]। जुगे एट अल. [55] प्रदर्शित किया गया कि कीटोन निकाय सीएल-आयन साइट से जुड़कर हिप्पोकैम्पस न्यूरॉन्स में ग्लूटामेट परिवहन के प्रतिवर्ती अवरोध का कारण बनते हैं। एसीए ने सेल चयापचय के अन्य मध्यवर्ती, जैसे -एचबी और पाइरूवेट की तुलना में अधिक मजबूत प्रभाव प्रदर्शित किया।

कार्बोहाइड्रेट में सहवर्ती कमी के साथ वसा-आधारित आहार का लंबे समय तक सेवन एसिटाइल-सीओए के बढ़े हुए उत्पादन के माध्यम से टीसीए चक्र के माध्यम से प्रवाह को बढ़ाता है, और ऑक्सालोएसीटेट के साथ एसिटाइल-सीओए प्रतिक्रिया की गतिविधि को बढ़ाता है [52]।

साइट्रिक एसिड चक्र में एसिटाइल-सीओए के साथ प्रतिक्रिया में इस यौगिक के बढ़ते उपयोग के परिणामस्वरूप, शारीरिक स्थिति की तुलना में ऑक्सालोएसिटेट की कम उपलब्धता के कारण ग्लूटामेट प्राप्त करने का मार्ग भी तेज हो गया है [52]।

इससे प्रतिक्रिया में ग्लूटामेट का एस्पार्टेट में रूपांतरण कम हो जाता है ग्लूटामेट + ऑक्सालोएसिटेट=एस्पार्टेट + -कीटोग्लूटारेट [56] (चित्र 3 देखें)। केटोनिक चूहों पर किए गए अध्ययन से पता चला है कि रक्त और दोनों में ल्यूसीन की सांद्रता अधिक थी। इन जानवरों के अग्रमस्तिष्क में, जबकि ग्लूटामेट और ग्लूटामाइन सांद्रता मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट आहार खाने वाले नियंत्रणों की तुलना में भिन्न नहीं थी [56]।

इसके परिणामस्वरूप एस्ट्रोसाइट्स द्वारा न्यूरॉन्स तक ग्लूटामेट का परिवहन बढ़ सकता है, जिसके लिए अमोनिया अणु [57] की डिलीवरी की आवश्यकता होती है, जो ज्यादातर ल्यूसीन [58] से उत्पन्न होता है। ये अध्ययन उपलब्ध ग्लूटामेट पूल के विस्तार का संकेत देते हैं जो निरोधात्मक न्यूरोट्रांसमीटर गामा-एमिनोब्यूट्रिक एसिड (जीएबीए) के संश्लेषण को बढ़ावा दे सकता है, जैसा कि एसीए की उच्च सांद्रता का उपयोग करके सिनैप्टोसोम पर अध्ययन से पुष्टि की गई है [59]।

इसके अलावा, 13सी-लेबल ग्लूकोज और एसीटेट का उपयोग करके किए गए अध्ययनों से पता चला है कि केटोसिस अवस्था में जीएबीए में पाया गया कार्बन एसीटेट से प्राप्त हुआ था [52]। बढ़ा हुआ GABA/ग्लूटामाइन अनुपात भी देखा गया।

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