Einfluss exogener Ketone auf Schlafstörungen in gefährdeten Bevölkerungsgruppen (KETO-SLEEP 1)

Der Schlaf ist eine anfällige Zeit, in der ein verminderter Atemantrieb und ein niedriger Muskeltonus der Atemwege gefährliche Atemstörungen verursachen können. Unter obstruktiver Schlafapnoe (OSA) versteht man den intermittierenden Kollaps der oberen Atemwege, der zu O2-Entsättigung und Schlafstörungen führt, wodurch Patienten einem Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Schlaganfall und Tod ausgesetzt sind. Bei einigen adipösen Patienten führt der Schlaf zu einer Ansammlung von Kohlendioxid (CO2), die zu einer Tageshyperkapnie führt, einem Zustand, der als Adipositas-Hypoventilationssyndrom (OHS) bezeichnet wird. Kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck (CPAP) behandelt OSA und OHS, wird jedoch schlecht vertragen und kann Schlafstörungen möglicherweise nicht vollständig beheben.

Veränderungen im Stoffwechsel können zur Kontrolle von OSA oder OHS beitragen. Die Forscher haben kürzlich Ergebnisse der klinischen Studie „Ketogene Diät für OHS“ (KETOHS, NCT04108819) veröffentlicht, die zeigen, dass eine zweiwöchige ketogene Diät (fettreich, wenig Kohlenhydrate) für Patienten mit OSA und OHS den CO2-, Serumbikarbonat- (HCO3)- und Atemwegsspiegel senkte Quotient, nächtliche Hypoxämie(2). KD verbesserte auch die OSA deutlich. Nachdem die Teilnehmer ihre vorherige Diät wieder aufgenommen hatten, kehrte der CO2-Wert auf den Ausgangswert zurück. Die Mechanismen, durch die KD den Schlaf in dieser Population verbessert, könnten mit einer verringerten CO2-Produktion (durch Fettoxidation), einer Verringerung des Körpergewichts oder direkten Auswirkungen von Ketonkörpern auf Schlaf und Atmung zusammenhängen.

Es ist schwierig, KD langfristig einzuhalten, und es gibt mehrere Auswirkungen dieser Diät, die es schwierig machen, die mechanistischen Auswirkungen auf die Atmung zu verstehen. Die Forscher gehen davon aus, dass die Erhöhung des Ketonspiegels im Körper, ohne dass eine ketogene Diät eingehalten werden muss, eine weitere Methode zur Verbesserung der Atmung im Schlaf sein könnte. Tatsächlich beeinflussen einige Medikamente den Säure-Basen-Status (z. B. Acetazolamid oder Sulthiam) verbessern die OSA, vermutlich durch Steigerung und Stabilisierung des Atemantriebs. In dieser Pilotstudie untersuchen die Forscher die Pharmakokinetik, Verträglichkeit und Auswirkungen der Einnahme exogener Ketone (handelsübliche Produkte) auf Schlaf und Atmung.

Das spezifische Ketonprodukt, das auf seinen Einfluss auf Schlaf und Atmung getestet werden soll, ist 1,3-Butandiol (1,3BD) in einer im Handel erhältlichen Formulierung namens „Ketone IQ“. 1,3BD wird von der FDA allgemein als sicher anerkannt (GRAS-zugelassen). 1,3BD wird durch den Leberstoffwechsel in den Ketonkörper Beta-Hydroxybutyrat (BHB) umgewandelt und wurde in mehreren Studien verwendet.

Dieses Projekt wird in zwei Studien durchgeführt, KETO-SLEEP 1 (KS1) und KETO-SLEEP 2 (KS2).

KETO-SLEEP 1: Untersuchen Sie die Pharmakokinetik, Verträglichkeit und Schlafauswirkungen der Einnahme exogener Ketone (EK) vor dem Schlafengehen (n=20, 10 Männer, 10 Frauen). KS1 wird durch Dosisfindung und Bewertung der Verträglichkeit den Grundstein für KS2 und andere Studien legen, in denen exogene Ketone vor dem Schlafengehen verabreicht werden. Patienten mit mittelschwerer bis schwerer OSA (Apnoe-Hypopnoe-Index (AHI) >15)), die sich an CPAP halten, nehmen 30 Minuten vor dem Schlafengehen EK oder Placebo ein. Sie messen den kapillaren BHB-Spiegel vor der Einnahme und 1, 3, 5 Stunden nach der Einnahme sowie beim Aufwachen. Die CPAP-Nutzung wird in allen Nächten beibehalten und die Schlafarchitektur wird mit einem tragbaren EEG überwacht. In Fragebögen wird Feedback zur EK-Bekömmlichkeit, zu gastrointestinalen Nebenwirkungen und zur Schlafqualität eingeholt. Zwei Dosen (20 g und 40 g) Ketone-IQ werden jeweils zwei Nächte lang getestet, wobei eine Nacht zur Messung des BHB-Spiegels und eine andere Nacht zur Gewährleistung eines ununterbrochenen Schlafs verwendet wird.

[KETO-SLEEP 2: Untersuchen Sie die vorläufige Wirksamkeit der Einnahme exogener Ketone vor dem Schlafengehen unter OSA (n=20, 10 Männer, 10 Frauen). KS2 wird die Auswirkungen exogener Ketone, die vor dem Schlafengehen eingenommen werden, auf die Atemwege untersuchen. Patienten mit bekannter OSA werden gebeten, CPAP vorübergehend abzusetzen, eine Technik, die in unserem Labor zur vorübergehenden Auslösung von OSA eingesetzt wird(10). Um die Variabilität des OSA-Schweregrads von Nacht zu Nacht zu berücksichtigen, werden die Forscher eine tragbare Schlafüberwachung verwenden, um Schlaf- und Atemdaten zu sammeln zwei Nächte unter jeder Bedingung. Die jede Nacht zu verabreichende Ketone-IQ-Dosis variiert zwischen 20 und 40 g, abhängig von den Ergebnissen von KS-1.