ケトジェニックダイエットは記憶力向上に寄与することが知られていますが、その効果をもたらす具体的なメカニズムとは？新たな研究が、その謎に迫りました！
ケトジェニックダイエットは、ダイエット愛好者や批評家の間で議論の的となっていますが、いずれにせよ、このダイエットはマウスの記憶に科学的に証明された影響を与えます。バック研究所とチリ大学の科学者らは、高脂肪低炭水化物のダイエットが年老いたマウスの記憶を向上させる方法を明らかにする中で、シナプス機能を改善する新しい分子シグナル伝達経路を特定しました。この発見は、脳の健康と老化に対するこのダイエットの効果を説明する手助けとなります。2024年6月5日にCell Reports Medicine誌に発表されたこの研究は、「Ketogenic Diet Administration Later in Life Improves Memory by Modifying the Synaptic Cortical Proteome Via the PKA Signaling Pathway in Aging Mice（ケトジェニックダイエットの後期投与が老齢マウスにおけるPKAシグナル伝達経路を介したシナプスコルチカルプロテオームの修飾によって記憶を改善する）」というタイトルのオープンアクセス論文です。この発見は、ケトジェニックダイエットやその副産物を必要とせず、分子レベルで記憶効果をターゲットにする新たな方向性を提供します。
「我々の研究は、ケトジェニックダイエットの効果が脳機能全般に利益をもたらし、老化中のこの機能の維持と改善のための作用メカニズムを提供することを示しています」と、この研究のシニア著者であり、チリ大学の教授であり、脳の健康と代謝に関するゲロサイエンスセンターのディレクターであり、バック研究所の客員教授であるクリスチャン・ゴンザレス・ビジャウト博士（Christian González-Billault, PhD）は述べています。
「我々の以前の研究に基づいて、ケトジェニックダイエットが老化マウスの健康寿命と記憶を改善することを示しているが、この新しい研究は、年を取った動物であっても脳の健康を改善できることを示しており、変化が比較的早く起こり始めることを示しています」と、バック研究所のジョン・ニューマン博士（John Newman PhD）も述べています。ニューマン博士は、バック研究所の助教授であり、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の老年医学専門医でもあります。「これは、ケトジェニックダイエットと老化脳に関する最も詳細な研究です。」
一世紀以上前、研究者らは食事量を減らしたラットが長生きすることを観察しました。「我々は今、寿命を操作できるのは特に食べる量を減らすことではなく、実際には細胞内のシグナルが特定の経路をオン・オフすることに関連していることを知っています」とニューマン博士は述べています。これらの経路の多くは、タンパク質のターンオーバーや代謝の制御など、老化に関連しています。
そのシグナルの一部がケトン体であり、アセトアセタート（AcAc）、β-ヒドロキシ酪酸（BHB）、そしてごく少量のアセトンから成ります。これらの分子は肝臓で日常的に生成されます。これらは、カロリー制限、激しい運動、または低炭水化物摂取によってグルコースが不足した場合に増加します。
七年前、ニューマン博士は、ケトジェニックダイエットが成体期のほとんどでマウスにケトン体の増加レベルを曝露させると、彼らが長生きし、健康的に老化するのを助けるという概念の最初の証明を発表しました。「彼らの健康に対する最も顕著な効果は、記憶が保存されていることでした。おそらく彼らが若かった時よりも良かったかもしれません」と彼は述べています。
現在の研究は、ケトジェニックダイエットのどの部分がその効果を持っているのか、またその効果がどのようにして脳の分子レベルで記憶を改善するのかを明らかにすることを目的としており、ゴンザレス・ビジャウト博士がバック研究所の科学者らと協力して主導しました。ケトジェニックダイエットのマウスは、カロリーの90％を脂肪から、10％をタンパク質から摂取し、対照食を与えられたマウスは同じ量のタンパク質ですが脂肪は13％のみでした。試験マウスは「高齢」の2年以上の年齢で、一週間のケトジェニックダイエットを一週間の対照食と交互に与えられ、マウスが過食や肥満になるのを防ぎました。
ゴンザレス・ビジャウト博士は、ケトジェニックダイエットの効果が、年老いた動物における記憶生成、保存、そして取り出しに関与するメカニズムがどれだけうまく機能するかをテストする神経生理学的および行動実験によって実証されたと述べました。これらの実験が、ケトジェニックダイエットが記憶を司るシナプスがどれだけうまく機能するかに利益をもたらすようであることを示したとき、彼らは海馬のこれらのシナプスのタンパク質組成に深く掘り下げました。これは、バック研究所のプロテオミクスおよび質量分析センターを指揮するバーギット・シリング博士（Birgit Schilling, PhD）との協力により行われました。
「驚くべきことに、ケトジェニックダイエットはシナプスのタンパク質に劇的な変化を引き起こしました」とシリング博士は述べています。さらに驚くべきことに、彼女は、変化が比較的短期間のダイエット曝露（ダイエット開始後わずか一週間後にテスト）で始まり、時間が経つにつれてより顕著になったこと（六週間後および一年後に再テスト）を発見しました。
さらなるテストは、シナプスにおいて、シナプス活性に重要な特定のシグナル伝達経路（プロテインキナーゼA）がケトジェニックダイエットによって活性化されることを示しました。単離細胞では、チームは、ケトン体であるBHB（ケトジェニックダイエットによって生成される主要なケトン体）がこの経路を活性化しているように見えることを示しました。これは、ゴンザレス・ビジャウト博士が述べたように、ケトン体（特にBHB）がエネルギー源としてだけでなく、シグナル伝達分子としても重要な役割を果たしているという考えにつながります。
「BHBが唯一の分子ではないことはほぼ確実ですが、これはケトジェニックダイエットとケトン体がどのように機能するかを理解するための重要な部分だと思います」とニューマン博士は述べています。「これは、ケトン体の深い分子メカニズムを老化脳の改善まで繋げた最初の研究です。」
彼は、次のステップはBHB単独で同じ記憶保護が達成できるかどうか、あるいはそのシグナル伝達経路を直接操作することでさらにターゲットを絞ることができるかどうかを確認することだと述べています。「シナプス機能と記憶に対する大きな効果の一部を正しい細胞のシグナル伝達経路を操作するだけで再現できれば、最終的にはケトジェニックダイエットを食べる必要はないでしょう」と彼は述べています。
この研究には、バック研究所のサマ・シャー（Samah Shah）、キャメロン・ヴェーフリッツ（Cameron Wehrfritz）、マサキ・ノムラ（Mitsunori Nomura）、ジョアンナ・ボンズ（Joanna Bons）も参加しています。
謝辞：この研究は、米国国立衛生研究所、チリ国立科学技術開発基金（FONDECYT）、アンデス大学の先進細胞療法のためのインターベンショナル医学センター（IMPACT）、およびチリ国立研究開発機関（ANID）の資金提供を受けて行われました。
この研究は、ケトジェニックダイエットが脳の老化に対してどのように作用するかを深く掘り下げ、そのメカニズムを明らかにしました。BHBがシグナル伝達分子として重要な役割を果たしていることが示され、将来的にはケトジェニックダイエットを必要とせずに記憶力を向上させる新たな方法が見つかる可能性があります。これは、健康寿命の延長に向けた大きな一歩と言えるでしょう。
