Studiul privind efectul antiepileptic al dietei ketogenice

Un studiu experimental complex realizat la Facultatea de Medicină a Universității din Virginia a analizat mecanismele moleculare prin care dieta ketogenică exercită efecte anticonvulsivante, concentrându-se asupra rolului β-hidroxibutiratului și al receptorului hidroxi-carboxilic 2 (HCAR2) în controlul excitabilității neuronale hipocampale. Cercetarea demonstrează că efectele antiepileptice acute ale β-hidroxibutiratului sunt mediate direct de HCAR2, oferind o explicație mecanistică solidă pentru eficiența clinică a dietei ketogenice în epilepsia farmacorezistentă.

Idei principale

• Dieta ketogenică este eficientă clinic în epilepsia farmacorezistentă, însă mecanismele sale moleculare rămân incomplet elucidate.
• β-hidroxibutiratul este principalul corp cetonic circulant asociat cu reducerea frecvenței crizelor.
• Receptorul HCAR2 este exprimat în neuronii și microglia hipocampală.
• β-hidroxibutiratul reduce excitabilitatea neuronală și transmisia excitatorie sinaptică prin activarea HCAR2.
• Efectele anticonvulsivante ale β-hidroxibutiratului și niacinei sunt abolite în absența genetică a HCAR2.

Context

Dieta ketogenică, caracterizată prin aport crescut de lipide, aport redus de carbohidrați și aport moderat de proteine, este utilizată din anii 1990 ca terapie eficientă pentru epilepsia rezistentă la tratament medicamentos. Beneficiile sale clinice au fost demonstrate atât la copii, cât și la adulți, iar studii preclinice au confirmat efectele anticonvulsivante în numeroase modele animale.

Corpurile cetonice produse hepatic în condiții de dietă ketogenică – β-hidroxibutiratul, acetoacetatul și acetona – au fost considerate mult timp simple surse alternative de energie neuronală. Totuși, date recente sugerează că acestea acționează și ca molecule de semnalizare capabile să modifice excitabilitatea neuronală, inflamația și plasticitatea sinaptică.

Despre studiu

Studiul a utilizat un design experimental amplu, combinând:

• Analize de expresie moleculară (hibridizare in situ RNAscope și reacție de polimerizare în lanț cantitativă).
• Electrofiziologie unicelulară în secțiuni hipocampale acute.
• Modele comportamentale standardizate.
• Două modele distincte de inducere a crizelor epileptice: kindling hipocampal și status epilepticus.

Au fost utilizate șoareci de tip sălbatic și șoareci cu deleție genetică a HCAR2. Atât masculii, cât și femelele au fost incluși, fără diferențe semnificative între sexe. Investigațiile au fost realizate în condiții de orbire față de genotip, iar analizele statistice au fost riguroase și predefinite.

Rezultate

Distribuția HCAR2 în hipocamp

HCAR2 este exprimat extensiv în hipocamp, atât în neuroni (inclusiv în celulele granulare din girusul dentat), cât și într-un subset de microglie. Această distribuție sugerează un rol dual, neuronal și imun, în reglarea excitabilității și a microambientului inflamator.

HCAR2 este esențial pentru efectele β-hidroxibutiratului asupra excitabilității neuronale

Aplicarea β-hidroxibutiratului (3 mM) a produs:

• Hiperpolarizarea potențialului de repaus neuronal.
• Creșterea pragului de declanșare a potențialului de acțiune.
• Reducerea frecvenței de descărcare neuronală.

Aceste efecte au fost observate exclusiv la șoarecii cu HCAR2 intact. La șoarecii fără HCAR2, β-hidroxibutiratul nu a modificat excitabilitatea neuronală, demonstrând dependența strictă de acest receptor.

Reducerea transmisiei sinaptice excitatorii prin mecanism presinaptic

β-hidroxibutiratul a redus frecvența curenților excitatori postsinaptici spontani, fără a modifica amplitudinea acestora, sugerând un mecanism presinaptic. Acest efect a fost complet absent în neuronii proveniți de la șoareci cu deleție HCAR2.

Funcțiile cognitive și locomotorii nu sunt afectate de absența HCAR2

Testele comportamentale au arătat că șoarecii fără HCAR2 nu prezintă deficite în activitatea locomotorie, anxietate sau memorie, indicând că receptorul nu este esențial pentru funcționarea cognitivă de bază în condiții fiziologice.

HCAR2 mediază efectele anticonvulsivante in vivo

În modelul de kindling hipocampal:

• Șoarecii fără HCAR2 au dezvoltat mai rapid epileptogeneză.
• β-hidroxibutiratul și niacina au redus severitatea și durata crizelor doar la animalele cu HCAR2 intact.

În modelul de status epilepticus:

• β-hidroxibutiratul a redus semnificativ durata și severitatea crizelor la șoarecii cu HCAR2.
• Acest efect a fost complet absent la șoarecii fără HCAR2.

Interpretare și semnificație clinică

Studiul demonstrează că β-hidroxibutiratul nu este doar un metabolit energetic, ci un ligand endogen activ pentru HCAR2, capabil să moduleze direct excitabilitatea neuronală și dinamica rețelelor hipocampale. Prin hiperpolarizarea neuronilor și reducerea transmisiei glutamatergice, semnalizarea β-hidroxibutirat–HCAR2 întărește funcția de „poartă” a girusului dentat, un mecanism-cheie în prevenirea propagării crizelor.

Rezultatele oferă o explicație moleculară coerentă pentru eficiența dietei ketogenice și susțin ideea că agoniștii HCAR2 ar putea reproduce beneficiile anticonvulsivante ale dietei, evitând limitările acesteia legate de tolerabilitate și complianță.

Concluzii

Cercetarea identifică o cale receptor-mediată directă prin care β-hidroxibutiratul stabilizează activitatea neuronală hipocampală. Activarea HCAR2 reprezintă un mecanism central al efectului antiepileptic al dietei ketogenice, cu implicații majore pentru dezvoltarea unor terapii metabolice țintite în epilepsie și alte afecțiuni neurologice caracterizate prin hiperexcitabilitate neuronală.