Review

Ketones and brain development: Implications for correcting deteriorating brain glucose metabolism during aging

Cétones et développement du cerveau : applications en vue de compenser la détérioration du métabolisme cérébral du glucose associée au vieillissement

¹ Department of Neurology and Neurosurgery, McGill University, Montréal, Québec, Canada
² Research Center on Aging and the Department of Medicine, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, Canada

^* Correspondence: scott.nugent@mail.mcgill.ca

Received: 26 May 2015
Accepted: 28 May 2015

Abstract

Brain energy metabolism in Alzheimer’s disease (AD) is characterized mainly by temporo-parietal glucose hypometabolism. This pattern has been widely viewed as a consequence of the disease, i.e. deteriorating neuronal function leading to lower demand for glucose. This review will address deteriorating glucose metabolism as a problem specific to glucose and one that precedes AD. Hence, ketones and medium chain fatty acids (MCFA) could be an alternative source of energy for the aging brain that could compensate for low brain glucose uptake. MCFA in the form of dietary medium chain triglycerides (MCT) have a long history in clinical nutrition and are widely regarded as safe by government regulatory agencies. The importance of ketones in meeting the high energy and anabolic requirements of the infant brain suggest they may be able to contribute in the same way in the aging brain. Clinical studies suggest that ketogenesis from MCT may be able to bypass the increasing risk of insufficient glucose uptake or metabolism in the aging brain sufficiently to have positive effects on cognition.

Résumé

Le métabolisme énergétique du cerveau dans la maladie d’Alzheimer (MA) se caractérise principalement par un hypométabolisme du glucose dans les régions temporopariétales. Ce patron métabolique a souvent été considéré comme une conséquence de la maladie c.-à-d. la détérioration de la fonction neuronale mène à une demande plus faible en glucose. Cette revue de littérature portera sur la détérioration du métabolisme cérébral comme un problème spécifique au glucose précédant le développement de la MA. Dans ce contexte, les cétones et les acides gras à chaîne moyenne (AGCM) pourraient être une source d’énergie alternative pour le cerveau vieillissant en compensant la réduction du glucose. Historiquement, les AGCM sous la forme de triglycérides à chaîne moyenne (MCT) alimentaires sont depuis longtemps utilisés en nutrition clinique et sont considérés sécuritaires par les différents organismes de réglementation gouvernementaux. L’importance des cétones pour répondre aux besoins élevés en énergie et en anabolisants du cerveau chez le nourrisson suggère que ceux-ci pourraient être en mesure d’aider le cerveau vieillissant. Des études cliniques ont montrées que la cétogenèse par les MCT permettait de compenser la réduction de la capture et/ou du métabolisme du glucose cérébral associée au vieillissement et ainsi d’apporter des bénéfices cognitifs.