Enkele jaren geleden werd ik gevraagd deel te nemen aan een tv-programma voor een Duitse zender, met de titel „maakt Paleo eten slimmer?“. Het weinig wetenschappelijke entertainmentprogramma had als opzet na te gaan of bepaalde voedingspatronen de hersenactiviteit stimuleerden.

Ik kreeg de opdracht Paleo te koken voor een testpersoon, die na de maaltijd een IQ-test onderging. De resultaten werden nadien vergeleken werden met een andere proefpersoon die een „normale“ maaltijd had genuttigd. Mijn proefkonijn scoorde lager en het programma concludeerde  dat je van Paleo eten niet slimmer werd.

Hoewel de opzet van het programma verre van wetenschappelijk was, is de vraag wel degelijk interessant. Wat is de invloed van bepaalde voeding op de hersenfunctie? Kunnen we de gezondheid van onze hersenen positief beïnvloeden door bepaalde voedingskeuzes?

Om deze vraag te beantwoorden moeten we begrijpen hoe onze hersenen anatomisch in elkaar zitten.

Wat zijn de bouwstenen van ons brein?

70 tot 80% van het orgaan bestaat uit water, vooral afkomstig uit het bloed dat door de hersenen circuleert.

Het grootste deel van de hersenen wordt gevormd door de neo-cortex. Deze vormt de buitenste laag van de twee hersenhelften. Dit deel van de hersenen is vooral betrokken bij het redeneren, abstract denken en het taalgebruik. Gezien haar omvangrijke functie is het niet verwonderlijk dat de neo-cortex 60% van de hersenmassa uitmaakt.

Het cerebellum of de „kleine hersenen“ die zich achteraan het hoofd bevindt, bevatten echter 50% van de 100 miljard neuronen waar de hersenen over beschikt en staat in voor motoriek en verschillende cognitieve processen zoals de regulatie van angst en plezierreacties. Zowel de neo-cortex als het cerebellum bestaan uit witte en  grijze materie.

Witte materie vormt de infrastructuur van de hersenen en bevat lange zenuw-axonen die de elektrische signalen doorgeven die door de neuronen gebruikt worden voor communicatie. De axonen worden beschermd door een laag myeline die uit vet is opgebouwd. De grijze massa wordt gevormd door de neuronen zelf en door hersencellen die de neuronen voeden.

De grote aanwezigheid van myeline in de hersenen zorgt ervoor dat het brein het vetste orgaan in ons lichaam is. 60% van het vaste hersenweefsel bestaat namelijk uit vet. Omega-3 vetzuren EPA (Eicosapentaeenzuur) en DHA (Docosahexaeenzuur) vormen structurele componenten van de neo-cortex.

Het menselijk brein draait op suiker….

Omdat de hersenen zo rijk zijn aan zenuwcellen is het orgaan een grote energieverbruiker. 20% van ons basale energieverbruik (ongeveer 350 kcal per dag) wordt door de hersenen geconsumeerd. Glucose vormt de primaire energiebron. De helft van onze glucosevoorraad wordt gebruikt voor de hersenfuncties. De cognitieve functies worden dus erg beïnvloed door efficiëntie waarmee de hersenen glucose verbruiken.

Wanneer er te weinig glucose voorhanden is worden niet genoeg neurotransmitters geproduceerd en neemt de communicatie tussen de neuronen af. Bij patiënten met chronische lage bloedsuiker treden bijvoorbeeld concentratiestoornissen en cognitieve problemen op. Een overdaad aan glucose is echter ook niet goed. Recente dierstudies wijzen op de relatie van hoge fructoseconsumptie tot de degeneratie van hersencellen, geheugenverlies en cognitieve stoornissen.

Het schadelijke effect van onevenwichtige bloedsuikerwaarden  op de hersenen is het hoogst bij patiënten met diabetes type 1 en 2. Langdurige diabetes beïnvloedt de connectiviteit van de hersenmaterie en kan zelfs leiden tot de afbraak van hersencellen en het krimpen van de hersenen. Het kan tevens de bloedtoevoer naar de hersenen verstoren wat tot cognitieve moeilijkheden en dementie kan leiden.

….maar kan zonder ook functioneren!

De hersenen hebben per dag zo’n 130 gram glucose nodig, wat echter niet wil zeggen dat we 130 gram koolhydraten moeten consumeren om de optimale functioneren van de hersenen te verzekeren. Glucose wordt in het lichaam niet enkel uit koolhydraten gewonnen.

Evolutionair heeft ons metabolisme zich aangepast aan tijden waarin koolhydraatrijke voeding niet voorhanden was. Zowel lange winters en glaciale tijdperken als geografische ligging zorgden ervoor dat de prehistorische mens naar alle waarschijnlijkheid frequent en voor  langere periodes slechts beperkt toegang vond tot plantaardige voeding, wat de macro-voedingsstoffenbalans in het dieet beïnvloedde.

Data van alle in de 20e en 21e eeuw gedocumenteerde natuurvolkeren tonen dat een jager-verzamelaarsdieet zeer variabel is inzake macro voedingsstofratio’s. De !Kung of de Tanzaniaanse Hadza  leven bijvoorbeeld op een dieet dat grotendeels uit plantaardig voedsel bestaat, terwijl jager-verzamelaars op hogere latitude overleven in een omgeving waar plantaardig voedsel schaars is.

Eskimo’s in Alaska waren tot recente tijden genoodzaakt om vrijwel volledig op rauwe dierlijke voeding te overleven, inclusief de verbranding van hun eigen lichaamsvet. Van hun dagelijkse calorische inname van 3000 kcal kwam 50% uit vet, 30-35% uit eiwitten en 15-20% uit koolhydraten, voornamelijk glycogeen uit vlees.

De hoog variabele jager-verzamelaarsdiëten tonen aan dat de mens hoog adaptief is, en in staat is in goede gezondheid te leven op een dieet dat noodzakelijke micronutriënten levert, ongeacht de macro´s, zolang een reeks andere factoren verzekerd zijn, zoals lichaamsbeweging en -recuperatie.[1]

Wanneer we een langere periode op een dieet leven dat zeer weinig koolhydraten levert kan het lichaam op verschillende manieren energie genereren. Zo kan een  gezond metabolisme makkelijk overschakelen van glucoseverbranding tot het verbranden van ketonen.  Ketonen zijn moleculaire samenstellingen die door de lever gevormd worden uit vetten. De bloed-hersenbarrière is niet doorlaatbaar voor vetten. Ketonen zijn echter wateroplosbaar en kunnen makkelijk door de hersenen opgenomen worden en omgevormd tot myeline en acetyl CoA, een enzyme dat in de citroenzuur cyclus de generatie van ATP realiseert, de voornaamste energie transporteur in alle lichaamscellen.

Beperkte delen van de hersenen kunnen echter enkel maar glucose verbranden, maar daarvoor beschikt het lichaam over een proces waarbij eiwitten omgezet kunnen worden in glucose, met name gluconeogenese. Dit betekent dat terwijl er essentieel behoefte is aan vet en eiwitopname uit dieet, we perfect kunnen overleven op beperkte inname van koolhydraten.

Iedereen wie over een gezond metabolisme beschikt, zal soms in een staat van ketose verkeren, waarbij zich een relatief hoge concentratie aan keto-lichamen in het bloed bevindt. Wanneer je adem en je urine ‘s morgens licht naar acetone ruikt dan is dit wellicht een teken dat je gedurende de nacht over bent gegaan op ketonen als energieleverancier. Ochtend-ketose is een teken van een gezond metabolisme.

Het effect van ketose op de hersenen

Ketogene dieten, die zeer rijk zijn aan vet en laag in koolhydraten en eiwitten, werden doorheen de 20e eeuw ingezet in de bestrijding van epileptische aanvallen. De klassieke ketogene diëten die toegepast werden in de behandeling van epilepsie waren op vlak van hun neurologisch effect succesvol.[2]

Om het effect van ketose op de hersenen te begrijpen is het noodzakelijk de werking van neurotransmitters en hersenenergie te bekijken.

Gamma-amino-boterzuur (GABA) is de voornaamste remmende neurotransmitter in het zenuwstelsel van elk zoogdier.  Mensen met depressie en angststoornissen vertonen lage GABA-waarden.

GABA wordt gemetaboliseerd uit het aminozuur Glutamine. Zouten en esters van glutaminezuur wordt Glutamaat genoemd. Glutamaat is de belangrijkste stimulerende neurotransmitter in het zenuwstelsel van zoogdieren, en is voornamelijk aanwezig in de hersenschors.

Glutamaat kan worden gemetaboliseerd in twee neurotransmitters: Aspartate, een stimulerende neurotransmitter, en het kalmerende GABA. Ketogene dieten hebben een effect op glutamaat-metabolisme en stimuleren de productie van GABA. Een onbalans tussen GABA en Aspartate waarbij neurologische over-stimulatie optreedt wordt gezien als oorzaak voor epileptische aanvallen, maar wordt ook gelinkt aan depressie, insomnia, migraines, angststoornissen, bipolaire stoornis en degeneratieve hersenaandoeningen zoals dementie.

Wetenschappelijke bevindingen tonen aan dat de mitochondriën minder vrije radicalen produceren wanneer ze ketonen in ATP omzetten dan wanneer ze glucose verbranden. Het gebruik van ketonen in plaats van glucose betekent dat aminozuren anders gebruikt worden, wat een onmiddelijk effect heeft op de glutamaat en GABA-waarden.

Een ketogeen dieet betekent ook dat bloedglucose waarden dalen. Laag plasmaglucose wordt geassocieerd met een grotere weerstand tegen epileptische aanvallen en een verlaging van neurologische stress.

Je hersenen lijken dus zeer veel voordeel te halen uit een dieet dat geheel of cyclisch de inname van koolhydraten beperkt.

Daarbij is het wel belangrijk te begrijpen dat de klassieke ketogene dieten zoals toegepast in de klinische studies naar epilepsie op vlak van voedingswaarde veel ruimte voor verbetering lieten. De negatieve bijwerkingen of adverse effecten van deze klassieke ketogene diëten zijn zonder twijfel grotendeels toe te schrijven aan het gebrek aan micronutriënten en het gebruik van ontstekingsstimulerende vetten.

De ketogene diëten, zoals die toegepast werden in de vorige eeuw bevatten vaak grote hoeveelheden verwerkte meervoudig onverzadigde vetzuren uit plantaardige olie en toonden een gebrek aan vezels, antioxidanten en sporenelementen. Recenter onderzoek naar het neurologisch effect van ketogene of high fat/low carb diëten, toont inderdaad dat de gezondheid van de hersenen positief beïnvloed wordt door een herschikking van de macro’s, maar onderstreept eveneens het immens belang van specifieke voedingsstoffen in het kader van een ketogeen of koolhydraat-arm voedingspatroon.

Omega 3 als missing link

Wat bij de toepassing van de klassieke ketogene diëten over het hoofd gezien werd is de evolutionaire rol van de essentiële vetzuren. Omega-3 vormt een oeroude bouwsteen van onze hersenen. De substantiële evolutionaire ontwikkeling van de hersenen vond plaats toen we als hominiden toegang verkregen tot beenmerg en zo ons dieet verrijkten met omega-3 vetzuren. Omega-3 draagt bij tot de constructie van de hersencelmembranen en de vorming van nieuwe hersencellen, en hebben een ontstekingswerende functie. De dierlijke herkomst van Ω3 is essentieel.

Plantaardige bronnen van Ω3 bevatten voornamelijk ALA (alpha-linoleenzuur) wat slechts in zeer beperkte mate kan worden omgezet in EPA en DHA. Bovendien speelt de aanwezigheid van Ω6-vetzuren een remmend effect op de Ω3-absorptie. Plantaardige olie, granen, zaden en vlees van graan gevoederd vee zijn rijk aan Ω6. Het dieet van onze voorouders toonde een ratio Ω3 tot Ω6 van 1:1. In ons modern dieet is die verhouding 1:30.  Dit zorgt ervoor dat bij inschatting 70% van de moderne bevolking een tekort aan omega 3 vertoont. Lage DHA/EPA-waarden worden gelinkt aan geheugenverlies, depressie, bipolaire stoornis, schizofrenie en alzheimer.

Eén van de rijkste bronnen aan DHA/EPA is vette vis en vlees van wild of gras gevoederd vee. Visoliesupplementen zijn riskant, aangezien de onverzadigde vetzuren vaak in het productieproces reeds oxideren. Krill-olie is een betrouwbare uitzondering dankzij de aanwezigheid van de carotenoïde antioxidant Astaxanthine. Bovendien zijn de DHA moleculen in Krill olie verbonden met fosfolipiden waardoor ze sneller door de darmwand worden geabsorbeerd.

Kokosolie en MCT

Recent werd meer inzicht verworven op de functie van middelketen vetzuren inzake energietoevoer naar de hersenen. Vergeleken met de langketen vetzuren die voorkomen in plantaardige oliën zijn MCT´s kleiner en makkelijker afbreekbaar. Ze moeten niet eerst in de lever worden gemetaboliseerd, maar kunnen direct omgezet worden in ATP. Dit maakt ze uitermate geschikt voor absorptie door de spieren en de  hersenen. MCT´s komen in grote hoeveelheid voor in moedermelk en spelen een essentiële rol in de ontwikkeling van de hersenen vanaf de geboorte.

MCT-olie kan worden gewonnen uit kokosolie. De meest effectieve vormen van MCT zijn Caprylzuur (C8) en Caprinezuur (C10). Beide MCT´s komen slechts in kleine hoeveelheden voor in pure kokosolie. Caprylzuur maakt zo´n 6% uit van de vetzuren in kokosolie, wat het de meest zeldzame MCT maakt. Het is echter wel de meest effectieve. Caprylzuur heeft slechts 3 stappen nodig om tot ATP te worden omgezet. Suiker bijvoorbeeld ondergaat 26 metabolische stappen. Dit wil zeggen dat Caprylzuur 3 keer effectiever als hersenbrandstof kan worden gebruikt dan glucose. Bovendien heeft het zeer potente antibacteriële en anti-oxidante eigenschappen.

Dierproeven toonden dat behandeling met caprylzuur de hersenfunctie verbetert en neuronen beschermt.[3] Verrijking van het dieet met kokosolie kan dus bijdragen tot de bescherming van de hersencellen.[4] Een goed MCT-supplement is echter een nog betere keuze.

Gelatine. Food for thought.

Naast GABA is het aminozuur Glycine tevens één van de belangrijkste remmende neurotransmitters. Glycine heeft een sterk neurologisch kalmerend effect. De toediening van glycine bij patiënten die herstellen van een epileptische aanval toonde een versnelde stabilisatie van de zenuwen.

Wetenschappelijk  onderzoek toont het verbazingwekkende regeneratieve effect van glycinesupplementatie op de mitochondriën.[5]  Dit betekent dat een dieet waarbij we het gehele dier consumeren een uitmuntende bescherming tegen celveroudering en gerelateerde degeneratieve hersenziektes biedt. De helft van het proteïne-aandeel van een dier bestaat immer uit gelatine. Het meest voorkomende aminozuur in gelatine is glycine.

Soja of groene kool?

Oestrogeen is een van meest actieve stoffen die GABA-receptoren afremmen. Aangezien Glycine-receptoren structureel gelijken op GABA-receptoren en beiden zeer gelijkende functies hebben op cel ontwikkeling, wordt aangenomen dat oestrogeen ook op glycine-receptoren een afremmende functie heeft. Oestrogeen staat zo in verbinding met versnelde degeneratie van de hersenen.

Terwijl oestrogeen uiteraard in bepaalde mate essentieel is voor verschillende functies worden we echter vaak aan een te hoge hoeveelheid oestrogeen blootgesteld. Niet enkel eten we vaak voeding die hoge concentraties oestrogeen bevat, zoals granen, zaden, peulvruchten en soja producten, maar ook alcoholconsumptie en een gebrek aan lichaamsbeweging leiden tot een verminderde afbraak van oestrogeen. De grootste boosdoener is echter de conventionele landbouw, die oestrogeen inzet als meest gebruikte pesticide.

Kruisbloemige groentes bevatten phyto-chemicaliën die het schadelijke effect van oestrogeen tegen gaan en rijk zijn aan anti-oxidanten die de bloed-hersen barrière kunnen doorkruisen en in de hersenen accumuleren. Alle soorten kool – van broccoli en bloemkool tot groene kool – zijn uitmuntende geallieerden tegen degeneratieve hersenaandoeningen. Dit geldt trouwens voor alle groenten en fruit die rijk zijn aan antioxidanten.  Betacarotene en antocyanine zijn uitermate celbeschermend en komen voor in bessen, wortels, zoete aardappel, paprika en tomaten. Antioxidante enzymen catalase en glutathione peroxidase in ajuin en knoflook verhinderen de formatie van stoffen die de beschermende bloed-hersenbarrière beschadigen tijdens een herseninfarct.

Belangrijk is dus wel te letten op de herkomst van de gewassen om zeker te zijn dat ze niet met oestrogeen werden behandeld.

 

Onze hersenen zijn gedurende miljoenen jaren ontwikkeld tot een krachtig orgaan met een potentieel dat ons onderscheidde van alle andere diersoorten. Die evolutie voltrok zich op basis van een dieet dat de juiste voedingsstoffen voor dergelijke hersengroei voorzag. Alle moderne wetenschap omtrent voeding die de gezondheid van de hersenen ondersteunt komt terug in de componenten van een paleo-dieet. De vraag of paleo ons intelligenter maakt is hierbij nog steeds niet beantwoord. Doorheen de evolutie schiep het echter wel de voorwaarden tot intelligentie. En vandaag biedt het zonder twijfel de beste bescherming tegen veroudering van de hersencellen.

 

Bronnen