Keto-diett for intubert kritisk omsorg COVID-19 (KICC-COVID19)

Koronavirussykdom (COVID-2019) er en ødeleggende virussykdom som oppsto i Wuhan Kina sent i 2019. Antall bekreftede tilfeller over hele verden har nesten nådd 2 millioner og mer enn 125 000 mennesker har dødd. Tidlige studier fra Wuhan rapporterte en dødelighet på 2-3 % med lavere rater i omkringliggende provinser etter hvert som sykdommen spredte seg (nærmere 0,7 % av bekreftede tilfeller). En antatt årsak til den høyere dødeligheten i Wuhan sammenlignet med omkringliggende regioner var den raske "stigningen" av COVID-19-infeksjoner før sykdommen ble identifisert og sosial distansering implementert. Kritisk syke pasienter utviklet akutt respiratorisk distress-syndrom med inflammatorisk lungeødem og livstruende hypoksemi som krevde mekanisk ventilasjon. Dette resulterte i en betydelig belastning på helsevesenets ressurser, slik som tilgjengeligheten av mekaniske ventilatorer for å behandle pasienter med akutt respirasjonssvikt. Ettersom sykdommen sprer seg over hele verden, kan strategier for å redusere varigheten av respiratorstøtte hos pasienter med COVID-19 betydelig redusere sykelighet og dødelighet for disse individene og fremtidige pasienter som trenger denne sterkt begrensede livreddende ressursen.

Endringer i makronæringsstoffsammensetningen kan utnyttes for å forbedre ventilasjon og betennelse hos COVID-19-pasienter. Den ketogene dietten er en diett med høyt fett, lite karbohydrater og tilstrekkelig protein som fremmer ketonkroppsproduksjon gjennom levermetabolisme av fettsyrer. Høyfett, lavkarbodietter har vist seg å redusere varigheten av respiratorstøtte og partialtrykk av karbondioksid hos pasienter med akutt respirasjonssvikt. Bytte fra glukose til fettoksidasjon reduserer respirasjonskvotienten, og reduserer dermed mengden karbondioksid som produseres. Dette reduserer ventilatorbehov og kan forbedre oksygenering ved å senke alveolære karbondioksidnivåer, og til slutt redusere tiden på mekanisk ventilasjon. En studie publisert i 1989 sammenlignet 10 deltakere intubert for akutt respirasjonssvikt og randomisert til en diett med høyt fett og lavt karbohydrat og 10 deltakere som fikk en standard isokalorisk, isonitrogen diett og viste en reduksjon i partialtrykket av karbondioksid på 16 % i ketogen diettgruppe sammenlignet med en økning på 4 % i standard diettgruppen (p=0,003). Pasientene i diettgruppen med høyt fettinnhold hadde et gjennomsnitt på 62 færre timer på respirator (p = 0,006) sammenlignet med kontrollgruppen.

Høyfettdietten som ble brukt i studien hadde et forhold på 1,2:1 fett til protein og karbohydrat kombinert i gram. Den ketogene dietten, som har blitt brukt trygt og effektivt hos pasienter med kronisk epilepsi i nesten ett århundre og nylig hos kritisk syke, intuberte pasienter for behandling av refraktær og super-refraktær status epilepticus, har et forhold på 4:1 (90 % fett). kilokalorier). Mens en diett i forholdet 1:1 kan gi en tilstand av mild metabolsk ketose (typisk ~ 1 mmol/L av ketonkroppen betahydroksybutyrat, målt i serum), kan en høyere 4:1 ketogen diett produsere høyere betahydroksybutyratnivåer i ketonkroppen og mer raskt (opptil 2 mmol/L innen 24 timer etter oppstart). En studie av overvektige pasienter behandlet med ketogen diett rapporterte at økninger i ketonkroppsproduksjon korrelerte med et lavere partialtrykk av karbondioksidnivåer. En nyere studie viste at pasienter med refraktær epilepsi hadde en reduksjon i respiratorisk kvotient og økt fettsyreoksidasjon uten endring i respiratorisk energiforbruk ved kronisk bruk av den ketogene dietten. Disse funnene ble gjentatt hos friske personer på ketogen diett sammenlignet med en kontrollgruppe, og pasienter på ketogen diett hadde også en betydelig reduksjon i karbondioksidproduksjon og partialtrykk av karbondioksid. Forfatterne konkluderte med at en ketogen diett kan redusere karbondioksidlagrene i kroppen og at bruk av en ketogen diett kan være fordelaktig for pasienter med respirasjonssvikt. Selv hos pasienter uten hyperkapni (primært hypoksisk respirasjonssvikt), tillater senking av karbondioksidproduksjonen senking av tidevannsvolumer - en hjørnestein i behandling av akutt respiratorisk distress syndrom.

I tillegg til å redusere partialtrykket av karbondioksid, reduserer metabolsk ketose systemisk betennelse. Denne mekanismen kan utnyttes for å stoppe cytokinstormen som er karakteristisk for COVID-19-infeksjon. Flere studier gir bevis for at pro-inflammatorisk cytokinproduksjon er betydelig redusert hos dyr som er matet med en ketogen diett i en rekke sykdomsmodeller. I en gnagermodell av Parkinsons sykdom ble mus funnet å ha signifikant reduserte nivåer av pro-inflammatoriske, makrofagutskilte cytokiner interleukin-1β, interleukin-6 og Tumornekrosefaktor-alfa etter 1 ukes behandling med en ketogen diett. På samme måte opplevde ikke rotter forbehandlet med en ketogen diett før injeksjon med lipopolysakkarid for å indusere feber en økning i kroppstemperatur eller interleukin-1β, mens signifikante økninger ble sett hos kontrolldyr som ikke var forbehandlet med en ketogen diett. I en musemodell av NLRP3-medierte sykdommer så vel som humane monocytter, hemmet ketonkroppen beta-hydroksybutyrat den NLRP3-inflammasom-medierte produksjonen av interleukin-1β og interleukin-18. Disse funnene har blitt gjentatt i flere nyere dyrestudier og foreløpige studier på mennesker. Hypotesen for denne studien er at gjennom induksjon av metabolsk ketose kombinert med karbohydratrestriksjon, er et ketogent kosthold beskyttende mot cytokinstormen i COVID-19. Med sine karbondioksid-senkende og anti-inflammatoriske egenskaper, kan et ketogent kosthold bli en viktig komponent av akutt respiratorisk distress syndrom arsenal med umiddelbar relevans for den nåværende COVID-19-pandemien.