실험적 고케톤혈증이 심근 대사에 미치는 영향

배경:

케톤체는 지방산 산화가 증가한 상태에서 간에서 생성되며 단식 및 기아 상태에서 중요한 연료원으로 사용됩니다. 이들은 트리카르복실산 회로에 들어가는 아세틸-CoA로 대사되어 해당과정과 독립적으로 ATP 생산을 가능하게 하고 포도당에 비해 생산된 ATP 1몰당 산소 소비량이 더 적습니다[ref]. 그들의 주요 생리적 기능은 탄수화물 가용성이 감소한 시기에 간외 조직을 위한 대안적인 단백질 절약 에너지원으로 나타나 근육 소모를 방지합니다. 인간의 주요 케톤체는 베타-하이드록시부티레이트(BHB)와 아세토아세테이트입니다. 증가된 케톤 생성은 금식, 기아 및 진성 당뇨병에 공통적인 특징입니다. 케톤은 항경련 활성, 알츠하이머병의 인지 기능 개선, 급성 뇌 손상 및 허혈성 손상의 영향 감소[ref], 신경아교종의 항종양 효과 등 여러 가지 신경 보호 효과가 있는 것으로 나타났습니다. 이것은 현재 케톤의 유일하게 인정된 치료 용도가 간질 치료를 위한 케톤 생성 식이요법의 형태이지만 케톤이 여러 질병에 치료적으로 사용될 수 있다는 제안으로 이어졌습니다.

케톤이 심장에 미치는 영향에 대한 생체 내 연구는 제한적입니다. 지방산은 선호되는 심근 연료 기질이며 수요가 급격하게 증가하는 시기에 포도당 사용이 증가하고 케톤은 적게 사용되는 것으로 알려져 있습니다. 흥미롭게도 돼지의 급성 케톤 주입은 심근 지방산 산화를 억제하는 것으로 보입니다. 체외 연구에서는 케톤이 유일한 에너지원일 때 케톤이 심근의 포도당 흡수를 감소시키고 심근 수축에 영향을 미친다고 제안합니다. 이것은 생체 내에서 더 이상 조사되지 않았습니다. 따라서 케톤이 고케톤혈증 상태에서 심근 대사에 어느 정도 기여할 수 있는지, 그리고 이것이 수축력에 어떤 영향을 미치는지는 불분명합니다.

따라서 현재 프로젝트는 실험적 고케톤혈증 하에서 PET 이미징 및 적절한 방사성 추적자를 사용하여 기능적 매개변수와 함께 에너지 기질의 인간 대뇌 및 심장 흡수를 측정함으로써 위에서 설명한 문제를 해결할 것을 제안합니다.

가설:

1. 이전의 케토적응 없이 혈중 케톤 농도의 급격한 증가는 건강한 사람의 심장 팔미틴산염 및 포도당 흡수를 감소시킬 것입니다.

재료 및 방법

건강한 대상에서 심장 관류 및 18F-FDG 및 11C-팔미테이트 흡수에 대한 급성 케톤 주입의 효과:

연구 모집단: 건강한 지원자 10명. 모든 연구 피험자는 연구 전 1주일 동안 표준화된 식단을 따르도록 지시받을 것입니다. 연구 당일, 그들은 말초 대사 상태를 평가하기 위해 기준선 혈액 샘플, 근육 생검 및 피하 지방 생검과 함께 15O-물에 이어 11C-팔미테이트 및 18F-FDG 추적자를 사용한 기본 동적 심장 PET 스캔을 받게 됩니다. 그런 다음 30분 후에 1-2mM 케톤혈증을 달성하기에 충분한 농도와 속도로 베타하이드록시부티르산나트륨의 정맥 내 주입을 시작합니다(혈액 샘플로 평가). 첫 번째와 동일한 두 번째 동적 PET 스캔은 일정한 속도로 케톤을 지속적으로 주입하면서 수행됩니다. 마지막으로 케톤 주입을 중단하기 전에 스캔 후 두 번째 혈액 샘플 세트, 근육 및 피하 지방 생검을 실시합니다.

관점:

이 연구의 결과는 인간의 심장 대사가 케톤체 증가에 어떻게 반응하는지, 그리고 상당한 기능적 개선이 있는지에 대한 통찰력을 제공할 것으로 기대됩니다. 그것은 당뇨병 및 심부전과 같은 다양한 질병의 치료에 대한 의미와 함께 심장 기능과 관련하여 외인성 케톤 투여 및 금식의 가능한 치료 이점을 더 잘 이해하는 데 기여해야 합니다. 다양한 방사성 핵종 추적자의 동역학에 대한 케톤의 영향에 대한 지식은 또한 혈액 케톤 수치가 상승한 환자에서 진단용 PET 스캔의 적절한 임상적 사용에 중요합니다. 또한, 케톤 PET 추적자의 구현 및 검증을 통해 다양한 조직 및 질병 상태에서 케톤 대사를 직접 측정하는 향후 비침습적 연구를 추가로 수행할 수 있습니다.