Los efectos de la dieta cetogénica en el corazón y el cerebro

Fondo:

La dieta cetogénica se ha utilizado durante mucho tiempo en el tratamiento de la epilepsia resistente al tratamiento debido a un efecto inexplicable pero marcadamente reductor en el número de casos de epilepsia. En los últimos años, también se ha prestado más atención al potencial de los cuerpos cetónicos en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares; sin embargo, el efecto de un nivel persistentemente elevado de cuerpos cetónicos circulantes (cetosis) no se ha dilucidado suficientemente. Los cuerpos cetónicos se producen en el hígado a altos niveles de ácidos grasos y actúan como una importante fuente de energía para el cerebro y el corazón durante el ayuno. La producción de energía por el metabolismo de las cetonas requiere menos oxígeno que el metabolismo de la glucosa y los ácidos grasos y, por lo tanto, las sustancias cetónicas pueden ser un sustrato de alta eficiencia energética para el corazón. Las personas resistentes a la insulina y las personas con enfermedades cardíacas tienen dificultad para quemar glucosa en el corazón debido a la condición de resistencia a la insulina y, por lo tanto, dependen de otras fuentes de energía, como los ácidos grasos libres y las cetonas. Debido a que las cetonas ahorran oxígeno en comparación con los ácidos grasos, una dieta cetogénica puede reducir potencialmente la necesidad de oxígeno del corazón en pacientes con arterias coronarias estrechadas.

Un estudio reciente ha demostrado que el corazón absorbe eficazmente los cuerpos cetónicos a pesar de la estimulación máxima con insulina y glucosa. En el estudio, los sujetos sanos aumentaron el nivel de cuerpos cetónicos circulantes a aproximadamente 4 milimolar (mM) con una infusión continua de cetonas, lo que resultó en una reducción del 50 % en el consumo cardíaco de glucosa. Dado que el consumo de ácidos grasos libres en el experimento no cambió y el trabajo general del corazón fue el mismo, hasta el 50% del consumo de energía del corazón fue cubierto por cuerpos cetónicos. Además, los altos niveles de cuerpos cetónicos llevaron a un marcado aumento en el flujo de sangre al corazón.

Las dietas cetogénicas clásicas contienen de 3 a 4 veces más gramos de grasa que la cantidad total de carbohidratos y proteínas. El nivel de la sustancia cetónica aumenta a aproximadamente 7 mM en comparación con ~ 0,1 mM en personas que siguen una "dieta normal". Desafortunadamente, la dieta requiere una dedicación completa al plan de dieta y puede provocar efectos secundarios gastrointestinales desagradables, por lo que existen grandes desafíos para mantener la dieta a lo largo del tiempo.

Por lo tanto, una dieta cetogénica modificada es de gran interés, donde la grasa contribuye con aproximadamente el 65 % de la cantidad total de energía consumida y los cuerpos cetónicos circulantes aumentan a aproximadamente 0,4 mM después de tres semanas de intervención dietética. Todavía no se sabe cuántos niveles altos de cetonas se requieren para lograr un efecto clínicamente protector en los órganos vitales del cuerpo, pero se espera que los niveles de cetonas alcancen el mismo nivel que los pacientes tratados con los medicamentos antidiabéticos, cotransportador de sodio-glucosa (SGLT)-2 inhibidores La inhibición de SGLT-2 ha demostrado en estudios recientes impresionantes efectos protectores cardiovasculares y renales en diabéticos tipo 2, lo que varios investigadores y médicos atribuyen al efecto sobre el nivel elevado de cuerpos cetónicos circulantes. También se ha demostrado que un mayor nivel de cuerpos cetónicos mejora la función cognitiva en pacientes con deterioro cognitivo o enfermedad de Alzheimer leve. Esto puede explicarse potencialmente por un aumento de la perfusión en los vasos sanguíneos del cerebro, que se observa en la cetosis.

La tomografía por emisión de positrones (PET) combinada con una tomografía computarizada (TC) es una modalidad de imagen no invasiva que está bien establecida en la estadificación oncológica y el seguimiento del tratamiento. La técnica también es adecuada para rastrear el destino de los metabolitos, ya que la mayoría de las sustancias o metabolitos se pueden marcar con un isótopo de PET adecuado. PET tiene suficiente resolución espacial y temporal para permitir la cuantificación directa de, p. tasas de absorción y oxidación, y nuestro departamento lo ha utilizado con éxito para evaluar la eficiencia cardíaca, el consumo de oxígeno y el metabolismo de los ácidos grasos. Actualmente, los investigadores están desarrollando y validando un marcador PET para cuerpos cetónicos llamado 11C-hidroxibutirato (11C-3-OHB) para estudios en humanos. Una vez desarrollado, los investigadores podrán detectar cambios en la biodistribución y la cinética de los cuerpos cetónicos durante una dieta cetogénica y occidental estándar.

Objetivo:

El objetivo general del proyecto es investigar si una dieta cetogénica modificada relativamente simple y económica puede ser un tratamiento no farmacológico eficaz para la diabetes tipo 2 y otras personas con riesgo de cardiopatía isquémica. Usando imágenes no invasivas en PET, los investigadores quieren investigar si el metabolismo de las cetonas y los ácidos grasos cambia, así como si aumenta el flujo sanguíneo en el corazón durante la cetosis. Se examinarán muestras de sangre y tejido del músculo esquelético y tejido adiposo para evaluar el efecto de la dieta cetogénica en la sensibilidad a la insulina en estos tejidos, así como la composición de lípidos en la sangre. Además, los investigadores investigarán si la mejora de la función cognitiva observada con la cetosis se debe a un aumento de la perfusión en el cerebro, que puede detectarse combinando PET con 15O-agua con una resonancia magnética (RM).

El tratamiento existente para la diabetes tipo 2 y la cardiopatía isquémica a menudo implica una intervención farmacológica significativa, y los participantes suelen tener dificultades para cumplir con el tratamiento correcto. Esto puede deberse al incumplimiento, pero también a las posibles interacciones y efectos secundarios que puede ocasionar el tratamiento farmacológico, especialmente en caso de enfermedad grave.

Con el proyecto, los investigadores quieren utilizar exámenes cardíacos PET/CT de última generación en un contexto clínico. Por lo tanto, los investigadores esperan que el proyecto resalte la posibilidad de que una dieta cetogénica relativamente simple pueda ser un tratamiento no farmacológico eficaz para la diabetes tipo 2 u otras personas con riesgo de enfermedad cardíaca.

Métodos:

El estudio se realizará como un estudio cruzado aleatorizado y controlado con placebo en 12 participantes obesos sanos (IMC: 28-40 kg/m2) en el grupo de edad de 50-70 años. Antes de la inclusión, se llamará a los participantes para un estudio, que incluye una conversación sobre salud, análisis de sangre, medición de altura, peso, presión arterial y ECG. Cada participante de la prueba se someterá a dos períodos de prueba de tres semanas, durante los cuales deberá seguir resp. una dieta cetogénica/dieta estándar en orden aleatorio con una semana de lixiviación entre períodos de prueba.

Los participantes serán contactados telefónicamente aproximadamente una vez por semana en ambos periodos de estudio para asegurar el cumplimiento de la dieta. Además, los participantes medirán la concentración de cuerpos cetónicos dos veces al día (7 am y 7 pm) con tiras de cetona en un medidor de glucosa manual en su propia casa. Si los participantes aumentan <0,3 mM en cuerpos cetónicos después de una semana de dieta cetogénica, abandonarán el estudio sin más seguimiento.

Al final de cada período de prueba, los participantes de la prueba serán llamados a un día de prueba de tomografías PET y estudios metabólicos. Durante 72 horas hasta los días de prueba, se les pedirá a los sujetos que eviten el alcohol y la actividad física extenuante. Se les controlará la actividad física con un medidor de actividad así como la presión arterial/rigidez vascular con un tensiómetro de 24 horas (24 horas). Además, se les pedirá que ayunen desde kl. 21 de la noche antes de todos los días de prueba. Después de cada período de prueba, los participantes se someterán a una exploración de absorciometría de rayos X de energía dual (DXA) y una resonancia magnética.