认知改善84.62%!44岁是大脑抗衰黄金期,确定不来点“脂肪”拯救宕机大脑?
抗衰这事,你是从什么时候开始的?有人从25岁开始往脸上扎针,有人35岁就已经恨不得把各类补剂当饭吃。但一提到“保养”大脑……大家好像都有点懵圈,有人30岁就开始紧张兮兮地练起数独预防老年痴呆,有人50岁还自信自己的记性堪比备忘录。
所以,大脑抗衰,有没有什么“黄金时间”?
有的!近期,来自纽约州立大学的研究人员在《PNAS》上揭秘了有关大脑衰老的真相:44岁开始加速走下坡路,67岁达到最快衰老速度,90岁趋于平稳。不过,在40-59岁之间的“关键窗口期”进行酮代谢干预,也许能逆转大脑衰老?
有关大脑衰老这件事,学术界一直争论不休,有的专家认为,认知衰退的主因是神经元数量的减少[2],而另一派人则觉得,比起神经元数量的减少,神经元功能的退化(例如突触连接效率降低、神经递质系统失调等)或许才是关键所在[3]。
“公说公有理,婆说婆有理”,到底谁对谁错?分析完1.9万人的脑成像数据后,作者给出了一个更为“出格”的见解:可能还与葡萄糖代谢有关!
神经元的问题还没解决,葡萄糖怎么又掺一脚……不过先看看本次的研究结果:随着年纪增长,大脑功能网络的稳定性存在3个关键节点。
α阶段(图中蓝色α点,约43.7岁):脑网络稳定性开始出现明显下降;
I阶段(图中黄色I点,约66.7岁):稳定性加速恶化;
β阶段(图中红色β1点,约89.7岁):稳定性定格,进入所谓的“平台期”。
图注:随着岁数增长,大脑认知情况出现S型下滑(图中纵坐标为不稳定性,所以是呈向上趋势)
在认知下滑的过程中,科学家们还有意外发现,外周血代谢标志物HbA1c(与糖代谢相关)在α点附近飙升,同时开始出现血管变化(收缩压升高)。
等到了I点后,不仅代谢问题依然存在,血管健康问题还变得更为明显。反倒是代表炎症的C反应蛋白,在整个研究期间没有显著变化。
图注:炎症可能不是早期大脑网络不稳定的驱动因素
……看起来相比“看不见摸不着”的神经细胞与胶质细胞,或许大脑老化与代谢、血管的关联更为强烈?不过还不能妄下定论,看看基因表达分析怎么说。
选取了一批与能量代谢、血管和炎症机制相关的基因(包括葡萄糖转运蛋白GLUT1、GLUT3、GLUT4、酮/乳酸转运蛋白MCT1、MCT2和脂质转运蛋白APOE)后,科学家们对其与大脑衰老之间进行了相关性分析。用不同颜色的“瓷砖”展示了这些基因与大脑衰老之间的关系。
图注:与能量代谢相关的三个基因(GLUT4、MCT2和APOE)显示出与大脑衰老有显著的相关性
观察“彩色瓷砖”,科学家们发现,GLUT4(与胰岛素抵抗相关)基因和APOE基因(涉及脂质转运,其ε4等位基因还会增加阿尔茨海默病的风险)的表达均出现异常,表现出与大脑衰老的正相关性。
葡萄糖代谢与脂质转运出现问题,也难怪大脑会因为缺能量宕机,不过嘛……问题不大,还有个表达量与大脑衰老效果呈负相关的基因:MCT2(神经元乳酸和酮体转运蛋白),能在大脑缺少葡萄糖的时候,通过酮体代谢途径,继续为大脑提供能量。
而且基于前面的讨论,作者还脑洞大开,提出了一个有关神经元代谢,是如何从“弯曲”到“断裂”的假设性模型。解释了为什么大脑功能网络的衰退是S型的,以及为什么大脑能通过酮体代谢获取能量,模型共分为三阶段:
(生酮饮食与大脑之间,派派还有好多内容能说!不过篇幅缘故没法详解,要不来点点下方的小卡片,后台回复关键词 大脑 看看生酮饮食是如何能影响到大脑的吧!)
图注:作者假设的神经元代谢模型
No.1
稳态 (Homeostasis)
早期阶段,神经元能够有效地利用葡萄糖作为能量来源,维持正常的细胞功能。
No.2
代谢压力 (Metabolic Stress)——弯曲(Bending)
而随着年龄增长,神经元会逐渐产生胰岛素抵抗,导致胰岛素介导的葡萄糖摄取、代谢及信号传导效率下降,神经元开始出现能量供应不足与功能紊乱的现象,不过尚未达到不可逆的损伤程度,可以通过及时的代谢干预来恢复神经元功能,稳定大脑网络。
如何干预?没错,就是神经元另辟蹊径,寻找到的其他能量来源……酮体。
图注:大脑能量代谢途径
这里的重点是红色这条线——BHB途径,作为主要的酮体之一,BHB(β-羟基丁酸)进入神经元时,并不经过葡萄糖转运蛋白GLUT家族。特别是在胰岛素抵抗的情况下,BHB能通过MCT2转运蛋白进入神经元,参与酮体代谢,给中年大脑提供“后备隐藏能源”。
光说不“练”假把式,为了看看酮体干预是不是真的能救回神经元,科学家们也招募了101名年龄在21至79岁的健康成年人作为受试者(每位参与者给予 395mg/kg 的BHB与葡萄糖对照)并对其进行代谢干预。
图注:在窗口期(40-60岁)进行酮体干预,能显著逆转大脑老化迹象
结果表明,葡萄糖显然……毫无效果,不过,BHB 却稳定了 20 至 39 岁和 40 至 59 岁年龄组的大脑网络,特别是在40-59岁之间,其效果猛增84.62%!出现显著逆转大脑老化的迹象。
No.3
断裂 (Breaking Point)——细胞死亡 (Cell Death)
如果不干预呢?结果显而易见:神经元最终会因能量严重短缺而发生不可逆的损伤,细胞死亡、大脑网络解体,认知功能下降、引发神经退行性疾病。什么?这时候再补酮体?抱歉,太晚了!
图注:过了窗口期再补充酮体无法影响大脑网络稳定性
所以,面对如此关键的黄金时期(40-60岁),想延缓大脑衰老,预防认知功能下降,有啥法子呢?作者也支了几招:
1、间歇性断食/生酮饮食
2、酮补充剂
间歇性断食/生酮饮食放到一起来说,前者能通过周期性的饥饿状态诱导代谢转换,促使肝脏生成酮体,替代葡萄糖,成为大脑的能量来源[4],而生酮饮食则是通过高脂肪、极低碳水化合物摄入(碳水化合物<10%),诱导身体持续性酮症,为大脑提供新的能量来源[5]。
而对于酮补充剂,咱们可以把它分成两大类:酮盐和酮酯。
酮盐是BHB(β-羟基丁酸)的盐形式,包括饮品、粉末和胶囊等[6]。它易被人体吸收,可以帮你绕过传统生酮饮食的限制,快速提升血液酮水平,直接提供代谢燃料。而且它的成本低,适合初次尝试者(不过注意,用量过大可能会引起消化不适)。
图注:饮品形式的BHB
如果想追求更高状态,不妨试试与乙酸酯组合的BHB—酮酯,它更能增加和维持酮症状态(比酮盐高50%)[7]。不过酮酯通常价格较高,味道也比较强烈……也许会有不好的体验。
图注:三瓶高达117美刀……
当然,聊了这么多关于生酮饮食/补剂的话题,派派还是想说:“生酮虽好,但也别轻易改变自己长时间养成的饮食习惯。”也有研究指出,长期坚持生酮饮食可能会增加男性糖尿病风险,还可能诱发非酒精性脂肪肝、心血管疾病等一系列慢性疾病[8]。
所以,本文的真正价值,还是在于提醒你,抗衰“黄金窗口”很重要,如果在中年时期就发现自己大脑对胰岛素的抵抗在增加,可以及时进行针对性代谢干预,可以大大延缓你认知衰老的步伐。说不定退休后打麻将,你还能靠算牌能力让老朋友们输到怀疑人生!
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参考文献
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[2] Mora, S., & Allodi, I. (2023). Neural circuit and synaptic dysfunctions in ALS-FTD pathology. Frontiers in neural circuits, 17, 1208876. https://doi.org/10.3389/fncir.2023.1208876
[3] Hansen, R. T., 3rd, & Zhang, H. T. (2013). Senescent-induced dysregulation of cAMP/CREB signaling and correlations with cognitive decline. Brain research, 1516, 93–109. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2013.04.033
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[5] Jang, J., Kim, S. R., Lee, J. E., Lee, S., Son, H. J., Choe, W., Yoon, K. S., Kim, S. S., Yeo, E. J., & Kang, I. (2023). Molecular Mechanisms of Neuroprotection by Ketone Bodies and Ketogenic Diet in Cerebral Ischemia and Neurodegenerative Diseases. International journal of molecular sciences, 25(1), 124. https://doi.org/10.3390/ijms25010124
[6] Stubbs, B. J., Koutnik, A. P., Volek, J. S., & Newman, J. C. (2021). From bedside to battlefield: intersection of ketone body mechanisms in geroscience with military resilience. GeroScience, 43(3), 1071–1081. https://doi.org/10.1007/s11357-020-00277-y
[7] Dilliraj, L. N., Schiuma, G., Lara, D., Strazzabosco, G., Clement, J., Giovannini, P., Trapella, C., Narducci, M., & Rizzo, R. (2022). The Evolution of Ketosis: Potential Impact on Clinical Conditions. Nutrients, 14(17), 3613. https://doi.org/10.3390/nu14173613
[8] Crosby, L., Davis, B., Joshi, S., Jardine, M., Paul, J., Neola, M., & Barnard, N. D. (2021). Ketogenic Diets and Chronic Disease: Weighing the Benefits Against the Risks. Frontiers in nutrition, 8, 702802. https://doi.org/10.3389/fnut.2021.702802