ケトジェニックダイエットが心臓と脳に与える影響

バックグラウンド：

ケトジェニックダイエットは、てんかんの症例数に対する原因不明の顕著な減少効果により、治療抵抗性てんかんの治療に長い間使用されてきました。 近年、心血管疾患の治療におけるケトン体の可能性にも注目が集まっていますが、循環ケトン体 (ケトーシス) の持続的な上昇レベルの影響は十分に解明されていません。 ケトン体は高レベルの脂肪酸で肝臓で生成され、断食中の脳と心臓の重要なエネルギー源として機能します. ケトン代謝によるエネルギー産生は、グルコースおよび脂肪酸代謝の両方よりも酸素集約的ではないため、ケトン物質は心臓にとって非常にエネルギー効率の高い基質となり得る. インスリン抵抗性の個人や心臓病の人は、インスリン抵抗性の状態のために心臓でグルコースを燃焼させることが困難であるため、遊離脂肪酸やケトンなどの他のエネルギー源に依存しています. ケトンは脂肪酸と比較して酸素を節約するため、ケトジェニックダイエットは、冠状動脈が狭くなっている患者の心臓の酸素需要を減らす可能性があります.

最近の研究では、インスリンとブドウ糖による最大の刺激にもかかわらず、ケトン体が心臓によって効率的に吸収されることが示されています。 この研究では、健康な被験者は、継続的なケトン注入で循環ケトン体のレベルを約 4 ミリモル (mM) に増加させ、その結果、心臓のグルコース消費が 50% 減少しました。 実験での遊離脂肪酸の消費量は変化せず、心臓の全体的な働きも同じだったので、心臓のエネルギー消費量の 50% までがケトン体によってカバーされました。 さらに、高レベルのケトン体により、心臓への血流が著しく増加しました。

従来のケトジェニック ダイエットには、炭水化物とタンパク質の総量の 3 ～ 4 倍の脂肪グラムが含まれています。 ケトン物質レベルは、「通常の食事」を食べる人の約 0.1 mM と比較して、約 7 mM に増加します。 残念なことに、ダイエットはダイエット計画に完全に専念する必要があり、不快な胃腸の副作用につながる可能性があるため、長期間にわたって食事を維持するには大きな課題があります.

したがって、変更されたケトジェニックダイエットは非常に興味深いものであり、脂肪が消費されるエネルギーの総量の約 65% に寄与し、3 週間の食事介入後に循環ケトン体が約 0.4 mM に増加します。 体の重要な器官で臨床的に保護効果を達成するためにどの程度高いケトンレベルが必要かはまだわかっていませんが、ケトンレベルは、抗糖尿病薬であるナトリウム-グルコース共輸送体 (SGLT)-2 で治療された患者と同じレベルに達すると予想されます。阻害剤。 SGLT-2 阻害は、最近の研究で 2 型糖尿病患者における印象的な心血管および腎臓の保護効果を示しており、これは多くの研究者や臨床医によって、循環ケトン体レベルの上昇に対する効果に起因すると考えられています。 ケトン体レベルの上昇は、認知障害または軽度のアルツハイマー病患者の認知機能を改善することも示されています. これは、ケトーシスで見られる脳の血管の灌流の増加によって説明できる可能性があります.

コンピュータ断層撮影 (CT) スキャンと組み合わせた陽電子放出断層撮影 (PET) は、腫瘍学的病期分類および治療モニタリングにおいて十分に確立されている非侵襲的な画像診断法です。 この技術は、ほとんどの物質または代謝産物を適切な PET 同位体で標識できるため、代謝産物の運命を追跡するのにも適しています。 PET は十分な空間分解能と時間分解能を備えているため、 . 研究者は現在、11C-Hydroxybutyrate (11C-3-OHB) と呼ばれるケトン体の PET トレーサーを人間の研究のために開発し、検証しています。 開発が完了すると、研究者は、ケトジェニックおよび標準的な西洋式食事の両方で、ケトン体の体内分布と動態の変化を検出できるようになります。

目的：

このプロジェクトの全体的な目的は、比較的単純で安価な修正ケトジェニック ダイエットが、2 型糖尿病や虚血性心疾患のリスクがある他の人々の効果的な非薬理学的治療法になり得るかどうかを調査することです。 研究者らは、PET での非侵襲的イメージングを使用して、ケトンと脂肪酸の代謝が変化するかどうか、およびケトーシス中に心臓の血流が増加するかどうかを調査したいと考えています。 骨格筋および脂肪組織からの血液および組織サンプルを調べて、これらの組織のインスリン感受性および血液中の脂質組成に対するケトジェニックダイエットの効果を評価します。 さらに研究者らは、ケトーシスで観察された認知機能の改善が脳内の灌流の増加によるものかどうかを調査します。これは、15O-水 PET と磁気共鳴 (MR) スキャンを組み合わせることで検出できます。

2型糖尿病および虚血性心疾患の既存の治療は、多くの場合、重要な薬理学的介入を伴い、参加者は正しい治療を順守することが困難になることがよくあります. これは、コンプライアンス違反によるものである可能性がありますが、特に深刻な病気の場合に、薬理学的治療が引き起こす可能性のある相互作用や副作用による可能性もあります.

このプロジェクトでは、研究者は最先端の PET/CT 心臓検査を臨床に活用したいと考えています。 したがって、研究者は、このプロジェクトが、比較的単純なケトジェニックダイエットが、2型糖尿病または心臓病のリスクがある他の個人の効果的な非薬理学的治療である可能性を強調することを望んでいます.

方法:

この試験は、50～70 歳のグループの 12 人の健康な肥満の参加者 (BMI: 28～40 kg / m2) を対象に、無作為化プラセボ対照クロスオーバー試験として実施されます。 含まれる前に、参加者は健康、血液検査、身長、体重、血圧、心電図の測定を含む研究のために呼び出されます. 各治験参加者は、3 週間の試用期間を 2 回受けます。 試験期間の間に1週間の浸出を伴うランダムな順序のケトジェニックダイエット/標準ダイエット。

参加者は、食事の順守を確実にするために、両方の研究期間で週に約1回電話で連絡を受けます。 さらに、参加者は 1 日 2 回 (午前 7 時と午後 7 時)、ケトン体の濃度を自宅の携帯型グルコース メーターで測定します。 参加者が 1 週間のケトジェニック ダイエット後にケトン体が 0.3 mM 未満増加した場合、それ以上のフォローアップなしで研究から脱落します。

各試用期間の終わりに、試用参加者は PET スキャンと代謝研究の試用日に呼び出されます。 テスト日までの72時間、被験者はアルコールと激しい身体活動を避けるように求められます. 彼らは、活動量計で身体活動を監視し、24時間血圧計（24時間）で血圧/血管硬化を監視します。 さらに、klから断食するように求められます。 すべての試用日の前夜の21。 各試用期間の後、参加者はデュアル エネルギー X 線吸収法 (DXA) スキャンと MR スキャンを受けます。