Keto-ruokavalio intuboituun tehohoitoon COVID-19 (KICC-COVID19)

Koronavirustauti (COVID-2019) on tuhoisa virussairaus, joka sai alkunsa Kiinan Wuhanista loppuvuodesta 2019. Vahvistettujen tapausten määrä maailmanlaajuisesti on noussut lähes 2 miljoonaan ja yli 125 000 ihmistä on kuollut. Varhaiset tutkimukset Wuhanista raportoivat kuolleisuuden olevan 2–3 prosenttia ja alhaisempi ympäröivissä maakunnissa taudin leviämisen myötä (lähes 0,7 prosenttia vahvistetuista tapauksista). Yksi oletettu syy Wuhanin korkeampaan kuolleisuuteen verrattuna ympäröiviin alueisiin oli COVID-19-tartuntojen nopea "aalto" ennen kuin tauti tunnistettiin ja sosiaalinen etäisyys otettiin käyttöön. Kriittisesti sairaille potilaille kehittyi akuutti hengitysvaikeusoireyhtymä, johon liittyi tulehduksellinen keuhkopöhö ja hengenvaarallinen hypoksemia, joka vaati mekaanista ventilaatiota. Tämä johti merkittävään rasitukseen terveydenhuollon resursseihin, kuten mekaanisten hengityskoneiden saatavuuteen akuutista hengitysvajauksesta kärsivien potilaiden hoitoon. Kun tauti leviää maailmanlaajuisesti, strategiat hengityslaitteen tuen keston lyhentämiseksi COVID-19-potilailla voisivat vähentää merkittävästi näiden henkilöiden ja tulevien potilaiden sairastuvuutta ja kuolleisuutta, jotka tarvitsevat tätä vakavasti rajoitettua hengenpelastusresurssia.

Makroravinteiden koostumuksen muutoksia voidaan käyttää parantamaan hengitystä ja tulehdusta COVID-19-potilailla. Ketogeeninen ruokavalio on runsasrasvainen, vähähiilihydraattinen ja riittävästi proteiinia sisältävä ruokavalio, joka edistää ketoaineiden tuotantoa maksan rasvahappojen aineenvaihdunnan kautta. Runsasrasvaisen ja vähähiilihydraattisen ruokavalion on osoitettu lyhentävän hengityslaitteen tuen kestoa ja osittaisen paineen hiilidioksidia potilailla, joilla on akuutti hengitysvajaus. Siirtyminen glukoosista rasvan hapetukseen alentaa hengitysosamäärää, mikä vähentää syntyvän hiilidioksidin määrää. Tämä vähentää hengityslaitteen tarvetta ja voi parantaa hapetusta alentamalla keuhkorakkuloiden hiilidioksidipitoisuutta, mikä lyhentää viime kädessä mekaaniseen ventilaatioon kuluvaa aikaa. Vuonna 1989 julkaistussa tutkimuksessa verrattiin 10 osallistujaa, jotka intuboitiin akuutin hengitysvajauksen vuoksi ja satunnaistettiin runsasrasvaiselle ja vähähiilihydraattiselle ruokavaliolle, ja 10 osallistujaa, jotka saivat tavanomaista isokalorista, isonityppipitoista ruokavaliota, ja osoitti hiilidioksidin osapaineen alenemisen 16 %. ketogeenisen ruokavalion ryhmässä verrattuna 4 %:n nousuun normaaliruokavalioryhmässä (p=0,003). Runsasrasvaista ruokavaliota saaneiden potilaiden hengityskoneella oli keskimäärin 62 tuntia vähemmän (p = 0,006) verrattuna kontrolliryhmään.

Tutkimuksessa käytetyn runsasrasvaisen ruokavalion rasvan ja proteiinin ja hiilihydraattien suhde grammoina oli 1,2:1. Ketogeenisen ruokavalion, jota on käytetty turvallisesti ja tehokkaasti kroonista epilepsiaa sairastavilla potilailla lähes vuosisadan ajan ja viime aikoina kriittisesti sairailla, intuboiduilla potilailla refraktaarisen ja superrefraktorisen status epilepticuksen hoitoon, on suhde 4:1 (90 % rasvaa kilokalorit). Vaikka 1:1-suhteinen ruokavalio voi aiheuttaa lievän metabolisen ketoosin tilan (tyypillisesti ~ 1 mmol/l ketoruumiin beetahydroksibutyraattia, mitattuna seerumissa), korkeampi 4:1-suhteinen ketogeeninen ruokavalio voi tuottaa korkeampia ketonikehon beetahydroksibutyraattitasoja ja enemmän. nopeasti (jopa 2 mmol/l 24 tunnin sisällä aloittamisesta). Eräässä tutkimuksessa ketogeenisellä ruokavaliolla hoidetuilla lihavilla potilailla raportoitiin, että ketoaineiden tuotannon lisääntyminen korreloi hiilidioksiditasojen alhaisemman osapaineen kanssa. Tuoreempi tutkimus osoitti, että refraktaarista epilepsiaa sairastavilla potilailla hengitysosamäärä pieneni ja rasvahappojen hapettumis lisääntyi ilman muutosta hengitysenergian kulutuksessa pitkäaikaisen ketogeenisen ruokavalion käytön yhteydessä. Nämä havainnot toistettiin terveillä koehenkilöillä, jotka olivat ketogeenistä ruokavaliota kontrolliryhmään verrattuna, ja ketogeenistä ruokavaliota noudattavien potilaiden hiilidioksidin tuotanto ja hiilidioksidin osapaine vähenivät myös merkittävästi. Kirjoittajat päättelivät, että ketogeeninen ruokavalio voi vähentää kehon hiilidioksidivarastoja ja että ketogeenisen ruokavalion käyttö voi olla hyödyllistä potilaille, joilla on hengitysvajaus. Jopa potilailla, joilla ei ole hyperkapniaa (pääasiassa hypoksinen hengitysvajaus), hiilidioksidin tuotannon vähentäminen mahdollistaa hengityksen määrän pienenemisen, mikä on akuutin hengitysvaikeusoireyhtymän hallinnan kulmakivi.

Sen lisäksi, että metabolinen ketoosi vähentää hiilidioksidin osapainetta, se vähentää systeemistä tulehdusta. Tätä mekanismia voitaisiin hyödyntää COVID-19-infektiolle ominaisen sytokiinimyrskyn pysäyttämiseksi. Useat tutkimukset osoittavat, että tulehdusta edistävä sytokiinituotanto on merkittävästi vähentynyt eläimillä, joita ruokitaan ketogeenisellä ruokavaliolla erilaisissa sairausmalleissa. Parkinsonin taudin jyrsijämallissa hiirillä havaittiin merkittävästi alentuneet proinflammatoriset, makrofagien erittämien sytokiinien interleukiini-1β, interleukiini-6 ja tuumorinekroositekijä-alfa tasot yhden viikon ketogeenisen ruokavalion jälkeen. Samoin rotat, joita oli esikäsitelty ketogeenisellä ruokavaliolla ennen injektiota lipopolysakkaridilla kuumeen indusoimiseksi, eivät kokeneet kehon lämpötilan tai interleukiini-1β:n nousua, kun taas merkittävää nousua havaittiin kontrollieläimillä, joita ei ollut esikäsitelty ketogeenisellä ruokavaliolla. NLRP3-välitteisten sairauksien sekä ihmisen monosyyttien hiirimallissa ketonikappaleen beeta-hydroksibutyraatti esti NLRP3-tulehdusvälitteistä interleukiini-1β:n ja interleukiini-18:n tuotantoa. Nämä havainnot on toistettu useissa viimeaikaisissa eläintutkimuksissa ja alustavissa tutkimuksissa ihmisillä. Tämän tutkimuksen hypoteesi on, että metabolisen ketoosin induktion ja hiilihydraattirajoitusten ansiosta ketogeeninen ruokavalio suojaa sytokiinimyrskyltä COVID-19:ssä. Hiilidioksidia alentavien ja tulehdusta ehkäisevien ominaisuuksiensa ansiosta ketogeenisesta ruokavaliosta voi tulla tärkeä osa akuutin hengitysvaikeusoireyhtymän arsenaalia, jolla on välitöntä merkitystä nykyiselle COVID-19-pandemialle.