Padaczka i dieta “cud”

Od dziesięcioleci już neurolodzy wiedzą, że dieta z wysoką zawartością tłuszczu oraz ekstremalnie uboga w węglowodany może zredukować napady padaczkowe, które opierają się normalnej terapii. Ale w jaki sposób dieta działa, i właściwie dlaczego, pozostawało tajemnicą. I to do tego stopnia, że w 2010 roku, The New York Times Magazine nazwał tę dietę „Epilepsy’s Big, Fat Miracle” (padaczkowy wielki tłusty cud). A teraz, badacze z instytutu Dana-Faber Cancer Institute oraz ze szkoły medycznej Harvard Medical School proponują odpowiedź: odporność na ataki ma być związana z proteiną, która modyfikuje komórkowy metabolizm w mózgu. Badanie zostało opublikowane w przeglądzie naukowym Neuron.

Eksperci oceniają, że odkrycia te mogą posłużyć do opracowania nowych leków antypadaczkowych. Prace przeprowadzili wspólnie profesor biologii komórkowej z instytutu Dana-Faber Cancer Institute, Nika Danial, oraz profesor neurobiologii Gary Yellen, z Harvard Medical School. Głównym autorem jest Alfredo Gimenez - Cassina z Dana-Faber Cancer Institute.

Padaczka jest zaburzeniem neurologicznym, charakteryzującym się powtarzającymi się napadami, tak zwaną „elektryczną burzą” w mózgu, która może objawiać się w konwulsjach, w utracie kontroli motorycznej, a nawet w utracie świadomości. Niektóre przypadki epilepsji można ograniczyć dzięki diecie, która drastycznie zmniejsza poziom zjadanego cukru.

W ten sposób, neurony są niejako zmuszane do zmiany swojej „sposobu odżywiania” – nie zasilają się już cukrem, ponieważ przechodzą na dietę tłustą. A dokładniej, neurony w mózgu zaczynają odżywiać się ciałkami ketonowymi, które są podproduktami tłuszczu.

Dieta ketogeniczna, która naśladuje działanie głodu, została opisana ponad 80 lat temu. Ponownie zainteresowano się nią w latach 90 XX wieku. Ostatnie badania wskazują, że dieta działa, ale nikt nie wie dlaczego.

Powiązanie między metabolizmem i padaczką to wielka zagadka, mówi profesor Gary Yellen, który zna dietę ketogeniczną dzięki swojej żonie, profesor Elizabeth Thiele, kierującej programem Pediatrics Epilepsy Program w szpitalu MassGeneral Hospital for Children. Spotkałem wiele dzieci, których życie całkowicie się zmieniło dzięki tej diecie. Jest ona zaskakująco skuteczna i działa w przypadku większości dzieci, na których nie podziałały standardowe leki przeciwepileptyczne.

Profesor Nika Danial wyjaśnia: wiedzieliśmy, że musimy przyjrzeć się temu powiązaniu między epilepsją a metabolizmem z innej perspektywy.

Jeszcze wcześniej, profesor Danial odkrył zadziwiającą podwójną rolę pewnej proteiny, która jest znana z tego, iż bierze udział w procesie apoptozy (zaprogramowana samobójcza śmierć komórki). Proteina została nazwana BAD, co jest skrótem od angielskiego terminu BCL-2-associated Agonist of Cell Death. Jak się okazuje, reguluje ona również metabolizm glukozy.

Z kolei, Alfredo Gimenez – Cassina odkrył później, że niektóre modyfikacje w proteinie BAD przestawiały metabolizm w komórkach mózgu z glukozy na ciałka ketonowe. Alfredo Gimenez – Cassina wyjaśnia: właśnie wtedy zdaliśmy sobie sprawę z tego, że odkryliśmy w jaki sposób zmiana metabolizmu może być związana z tym, co robi dieta ketogeniczna w mózgu, i to właściwie bez żadnej wdrożonej diety terapeutycznej. Następnie wykazaliśmy, że te same modyfikacje proteiny BAD chronią przed napadami padaczkowymi w eksperymentalnych modelach epilepsji. W dalszym ciągu jednakże nie wiedzieliśmy jak dokładnie to działa.

Profesor Gary Yellen podejrzewał, że odpowiedź może kryć się w potasowych kanałach jonowych. Podczas gdy sodowe i wapniowe kanały jonowe mają tendencję do pobudzania komórek, w tym i neuronów, to potasowe kanały jonowe raczej znoszą elektryczną aktywność komórek. Wcześniejsze badania już powiązały ketonowe ciałka z aktywacją kanałów KATP (ATP-sensitive potassium channels) w neuronach.

Profesor Yellen przypuszczał więc, że ketogeniczna dieta działa, ponieważ ciałka ketonowe dostarczają neuronom wystarczającą ilość paliwa, aby neurony te mogły działać. Ale kiedy zagraża pojawienie się burzy elektrycznej oraz napadów padaczkowych, aktywne kanały KATP mogą tę burzę uciszyć. Ale działanie diety jest zawsze szerokie i złożone, a więc niemożliwe jest wyciąganie definitywnych wniosków.

Działanie, jakie odkryło laboratorium profesora Daniala – czyli zdolność proteiny BAD do zmiany metabolizmu i do wpływania na ataki padaczkowe – oferowało nowe tropy w badaniach nad terapeutycznymi skutkami zmian metabolizmu. Razem już badacze zdecydowali się podążyć tą ścieżką i sprawdzić, czy w przypadku ataków padaczki uda im się odwrócić ochronne działanie diety ketogenicznej.

Udało się. Pracując nad genetycznie zmienionymi myszami, badacze zmodyfikowali proteinę BAD tak, iż redukowała ona metabolizm glukozy, a zwiększała metabolizm ciałek ketonowych w mózgu. Napady padaczkowe były mniejsze, ale korzystne działanie zniknęło, kiedy badacze wyłączyli kanały KATP. A to oznacza, że ścieżka BAD-KATP warunkuje odporność na ataki epilepsji.

Dalsze eksperymenty sugerowały, że to właśnie rola proteiny BAD w metabolizmie się liczy, a nie jej rola w śmierć komórkowej. Oznacza to, że proteina BAD staje się bardzo obiecującym celem dla nowych leków przeciwpadaczkowych.