A ketogén diéta hatásai a szívre és az agyra

Háttér:

A ketogén diétát régóta alkalmazzák a kezelésre rezisztens epilepszia kezelésében, az epilepsziás esetek számát megmagyarázhatatlan, de jelentősen csökkentő hatása miatt. Az elmúlt években a szív- és érrendszeri betegségek kezelésében a ketontestekben rejlő lehetőségekre is fokozott figyelem irányult, azonban a keringő ketontestek tartósan megnövekedett szintjének (ketózis) hatása nem kellően tisztázott. A ketontestek a májban termelődnek magas zsírsavszinten, és fontos energiaforrásként szolgálnak az agy és a szív számára böjt közben. A keton anyagcserével történő energiatermelés kevésbé oxigénigényes, mint mind a glükóz, mind a zsírsav anyagcsere, ezért a keton anyagok rendkívül energiahatékony szubsztrátumot jelenthetnek a szív számára. Az inzulinrezisztens egyének és a szívbetegségben szenvedők nehezen égetik el a glükózt a szívben az inzulinrezisztens állapot miatt, ezért más energiaforrásoktól, például szabad zsírsavaktól és ketonoktól függenek. Mivel a ketonok oxigéntakarékosak a zsírsavakhoz képest, a ketogén diéta potenciálisan csökkentheti a szív oxigénigényét a beszűkült koszorúerekben szenvedő betegeknél.

Egy közelmúltban végzett tanulmány kimutatta, hogy a ketontesteket a szív az inzulinnal és glükózzal történő maximális stimuláció ellenére is hatékonyan szívja fel. A vizsgálatban egészséges alanyok a keringő ketontestek szintjét körülbelül 4 millimolárisra (mM) növelték folyamatos keton infúzióval, ami 50%-kal csökkentette a szív glükózfogyasztását. Mivel a kísérletben a szabad zsírsavak fogyasztása változatlan maradt, és a szív teljes munkája is azonos volt, így a szív energiafelhasználásának akár 50%-át ketontestek fedezték. Ezenkívül a ketontestek magas szintje a szív véráramlásának jelentős növekedéséhez vezetett.

A klasszikus ketogén diéták 3-4-szer annyi gramm zsírt tartalmaznak, mint a szénhidrát és fehérje teljes mennyisége. A ketonanyag szintje körülbelül 7 mM-ra nőtt, szemben a „rendszeres étrendet” tartó emberek ~0,1 mM értékével. Sajnos a diéta teljes odaadást igényel a diétaterv iránt, és kellemetlen gasztrointesztinális mellékhatásokhoz vezethet, így az étrend betartása idővel komoly kihívásokat jelent.

A módosított ketogén diéta ezért nagy érdeklődésre tart számot, ahol a zsírok a teljes elfogyasztott energia körülbelül 65%-át teszik ki, és a keringő ketontestek körülbelül 0,4 mM-ra nőnek három hét diétás beavatkozás után. Egyelőre nem ismert, hogy milyen magas ketonszint szükséges a klinikailag védő hatás eléréséhez a szervezet létfontosságú szerveiben, de a ketonszintek várhatóan elérik majd az antidiabetikus gyógyszerekkel, a nátrium-glükóz kotranszporter (SGLT)-2-vel kezelt betegek szintjét. inhibitorok. Az SGLT-2 gátlása a közelmúltban végzett vizsgálatok során lenyűgöző szív- és érrendszeri és vesevédő hatásokat mutattak ki 2-es típusú cukorbetegeknél, amit számos kutató és klinikus a keringő ketontestek emelkedett szintjére gyakorolt ​​hatásának tulajdonít. Kimutatták, hogy a ketontestek megnövekedett szintje javítja a kognitív funkciókat csökkent kognitív vagy enyhe Alzheimer-kórban szenvedő betegeknél. Ez potenciálisan az agy vérereinek megnövekedett perfúziójával magyarázható, ami ketózisban figyelhető meg.

A pozitronemissziós tomográfia (PET) számítógépes tomográfiával (CT) kombinálva egy non-invazív képalkotó módszer, amely jól bevált az onkológiai stádium meghatározásában és a kezelés monitorozásában. A technika alkalmas a metabolitok sorsának nyomon követésére is, mivel a legtöbb anyag vagy metabolit megfelelő PET-izotóppal jelölhető. A PET elegendő térbeli és időbeli felbontással rendelkezik ahhoz, hogy lehetővé tegye pl. abszorpciós és oxidációs sebességet, és osztályunk sikeresen alkalmazta a szív hatékonyságának, az oxigénfogyasztásnak és a zsírsav-anyagcserének a felmérésére. A kutatók jelenleg fejlesztik és validálják a 11C-hidroxibutirát (11C-3-OHB) nevű ketontestek PET nyomjelzőjét humán vizsgálatokhoz. A kifejlesztést követően a kutatók képesek lesznek kimutatni a ketontestek biológiai eloszlásának és kinetikájának változásait mind a ketogén, mind a standard nyugati étrend során.

Célja:

A projekt átfogó célja annak vizsgálata, hogy egy viszonylag egyszerű és olcsó módosított ketogén diéta lehet-e hatékony nem gyógyszeres kezelés a 2-es típusú cukorbetegség és más ischaemiás szívbetegség kockázatának kitett emberek számára. A PET non-invazív képalkotó vizsgálatával a kutatók azt szeretnék vizsgálni, hogy változik-e a ketonok és zsírsavak metabolizmusa, valamint hogy a szív véráramlása fokozódik-e a ketózis során. A vázizomból és zsírszövetből vett vér- és szövetmintákat megvizsgálják, hogy felmérjék a ketogén diéta hatását ezekben a szövetekben az inzulinérzékenységre, valamint a vér lipidösszetételére. Ezenkívül a kutatók azt is megvizsgálják, hogy a ketózissal megfigyelt javult kognitív funkció vajon az agy megnövekedett perfúziójának köszönhető-e, amely a 15O-víz PET és a mágneses rezonancia (MR) vizsgálattal történő kombinálásával mutatható ki.

A 2-es típusú cukorbetegség és az ischaemiás szívbetegség jelenlegi kezelése gyakran jelentős farmakológiai beavatkozást igényel, és a résztvevők gyakran nehezen tudják betartani a megfelelő kezelést. Ennek oka lehet az előírások be nem tartása, de a gyógyszeres kezelés által okozott lehetséges kölcsönhatások és mellékhatások is, különösen súlyos betegség esetén.

A projekttel a kutatók a tudomány legkorszerűbb PET/CT szívvizsgálatait kívánják klinikai kontextusban hasznosítani. A kutatók ezért azt remélik, hogy a projekt rávilágít arra a lehetőségre, hogy egy viszonylag egyszerű ketogén diéta hatékony, nem gyógyszeres kezelést jelenthet a 2-es típusú cukorbetegségben vagy más szívbetegség kockázatának kitett egyénekben.

Mód:

A vizsgálatot randomizált, placebo-kontrollos keresztezett vizsgálatként hajtják végre 12 egészséges, elhízott résztvevővel (BMI: 28-40 kg/m2), 50-70 éves korcsoportban. A felvétel előtt a résztvevőket behívják egy tanulmányra, amely az egészségről, a vérvizsgálatokról, a magasság-, súly-, vérnyomásmérésről és EKG-ról szóló beszélgetést foglal magában. Minden próba résztvevője két háromhetes próbaidőszakon esik át, amely alatt be kell tartania, ill. ketogén diéta / standard diéta véletlenszerű sorrendben, egy hét kimosással a próbaidőszakok között.

A résztvevőket körülbelül hetente egyszer telefonon keresik meg mindkét vizsgálati időszakban az étrend betartása érdekében. Ezenkívül a résztvevők a ketontestek koncentrációját naponta kétszer (7 órakor és 19 órakor) ketoncsíkokkal mérik egy kézi glükózmérőn, saját otthonukban. Ha egy hét ketogén diéta után a résztvevők ketontestje <0,3 mM-tal nő, akkor további nyomon követés nélkül kiesnek a vizsgálatból.

Minden próbaidőszak végén a résztvevőket PET-vizsgálatok és anyagcsere-vizsgálatok próbanapjára hívják. A vizsgálati napokig 72 órán keresztül az alanyokat arra kérik, hogy kerüljék az alkoholt és a megerőltető fizikai aktivitást. Fizikai aktivitásukat aktivitásmérővel, vérnyomásukat / érmerevségüket pedig 24 órás vérnyomásmérővel (24 órás) ellenőrizni fogják. Ezen kívül böjtölést kérnek kl. 21-én este minden tárgyalási nap előtt. Minden próbaidőszak után a résztvevők kettős energiájú röntgenabszorpciós (DXA) vizsgálatot és MR-vizsgálatot kapnak.