Dieta ketonowa dla intubowanej intensywnej opieki medycznej COVID-19 (KICC-COVID19)

Choroba koronawirusowa (COVID-2019) to wyniszczająca choroba wirusowa, która powstała w Wuhan w Chinach pod koniec 2019 roku. Liczba potwierdzonych przypadków na całym świecie osiągnęła prawie 2 miliony, a zmarło ponad 125 000 osób. Wczesne badania z Wuhan wykazały śmiertelność na poziomie 2-3% przy niższych wskaźnikach w okolicznych prowincjach w miarę rozprzestrzeniania się choroby (bliżej 0,7% potwierdzonych przypadków). Jedną z hipotetycznych przyczyn wyższej śmiertelności w Wuhan w porównaniu z okolicznymi regionami był szybki „wzrost” zakażeń COVID-19, zanim choroba została zidentyfikowana i wprowadzono dystans społeczny. U pacjentów w stanie krytycznym rozwinął się zespół ostrej niewydolności oddechowej z zapalnym obrzękiem płuc i zagrażającą życiu hipoksemią wymagającą wentylacji mechanicznej. Spowodowało to znaczne obciążenie zasobów opieki zdrowotnej, takie jak dostępność respiratorów mechanicznych do leczenia pacjentów z ostrą niewydolnością oddechową. Ponieważ choroba rozprzestrzenia się na całym świecie, strategie skracania czasu wspomagania respiratorem u pacjentów z COVID-19 mogą znacznie zmniejszyć zachorowalność i śmiertelność tych osób oraz przyszłych pacjentów wymagających tego poważnie ograniczonego zasobu ratującego życie.

Zmiany w składzie makroskładników odżywczych można wykorzystać do poprawy wentylacji i stanu zapalnego u pacjentów z COVID-19. Dieta ketogeniczna to wysokotłuszczowa, niskowęglowodanowa, odpowiednia dieta białkowa, która promuje produkcję ciał ketonowych poprzez wątrobowy metabolizm kwasów tłuszczowych. Wykazano, że diety wysokotłuszczowe i niskowęglowodanowe skracają czas wspomagania respiratora i zmniejszają ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla u pacjentów z ostrą niewydolnością oddechową. Przejście z utleniania glukozy na tłuszcz obniża współczynnik oddechowy, zmniejszając w ten sposób ilość wytwarzanego dwutlenku węgla. Zmniejsza to zapotrzebowanie na respirator i może poprawić natlenienie poprzez obniżenie poziomu dwutlenku węgla w pęcherzykach płucnych, ostatecznie skracając czas wentylacji mechanicznej. W badaniu opublikowanym w 1989 roku porównano 10 uczestników zaintubowanych z powodu ostrej niewydolności oddechowej i losowo przydzielonych do diety wysokotłuszczowej i niskowęglowodanowej oraz 10 uczestników otrzymujących standardową izokaloryczną dietę izoazotową i wykazano spadek ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla o 16% w grupie stosującej dietę ketogeniczną w porównaniu do 4% wzrostu w grupie stosującej standardową dietę (p=0,003). Pacjenci w grupie diety wysokotłuszczowej mieli średnio o 62 godziny mniej na respiratorze (p = 0,006) w porównaniu z grupą kontrolną.

Dieta wysokotłuszczowa zastosowana w badaniu miała stosunek 1,2:1 tłuszczu do białka i węglowodanów łącznie w gramach. Dieta ketogeniczna, która była bezpiecznie i skutecznie stosowana u pacjentów z przewlekłą padaczką przez prawie sto lat, a ostatnio u krytycznie chorych, zaintubowanych pacjentów w leczeniu stanu padaczkowego opornego i superopornego, ma stosunek 4:1 (90% tłuszczu kilokalorie). Podczas gdy dieta w stosunku 1:1 może wywoływać stan łagodnej ketozy metabolicznej (zazwyczaj ~ 1 mmol/l betahydroksymaślanu ciała ketonowego, mierzona w surowicy), dieta ketogeniczna w stosunku 4:1 może powodować wyższy poziom betahydroksymaślanu ciała ketonowego i więcej szybko (do 2 mmol/l w ciągu 24 godzin od rozpoczęcia). Jedno badanie otyłych pacjentów leczonych dietą ketogeniczną wykazało, że wzrost produkcji ciał ketonowych korelował z niższym ciśnieniem parcjalnym poziomu dwutlenku węgla. Nowsze badanie wykazało, że pacjenci z padaczką lekooporną mieli zmniejszenie współczynnika oddechowego i zwiększone utlenianie kwasów tłuszczowych bez zmiany wydatku energetycznego oddechowego przy przewlekłym stosowaniu diety ketogenicznej. Odkrycia te zostały powtórzone u zdrowych osób na diecie ketogenicznej w porównaniu z grupą kontrolną, a pacjenci na diecie ketogenicznej również mieli znaczne zmniejszenie produkcji dwutlenku węgla i ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla. Autorzy doszli do wniosku, że dieta ketogeniczna może zmniejszać zapasy dwutlenku węgla w organizmie i że stosowanie diety ketogenicznej może być korzystne dla pacjentów z niewydolnością oddechową. Nawet u pacjentów bez hiperkapnii (głównie niedotlenieniowej niewydolności oddechowej) obniżenie produkcji dwutlenku węgla pozwala na zmniejszenie objętości oddechowej, co jest podstawą leczenia zespołu ostrej niewydolności oddechowej.

Oprócz zmniejszenia ciśnienia cząstkowego dwutlenku węgla, ketoza metaboliczna zmniejsza ogólnoustrojowe zapalenie. Mechanizm ten można wykorzystać do zatrzymania burzy cytokin charakterystycznej dla zakażenia COVID-19. Kilka badań dostarcza dowodów, że produkcja cytokin prozapalnych jest znacznie zmniejszona u zwierząt karmionych dietą ketogeniczną w różnych modelach chorób. W modelu choroby Parkinsona na gryzoniach stwierdzono, że myszy miały znacząco obniżony poziom prozapalnych, wydzielanych przez makrofagi cytokin interleukiny-1β, interleukiny-6 i czynnika martwicy nowotworu-alfa po 1 tygodniu leczenia dietą ketogeniczną. Podobnie szczury, którym podawano dietę ketogenną przed wstrzyknięciem lipopolisacharydu w celu wywołania gorączki, nie doświadczyły wzrostu temperatury ciała ani interleukiny-1β, podczas gdy u zwierząt kontrolnych, które nie były wcześniej leczone dietą ketogenną, zaobserwowano znaczny wzrost. W mysim modelu chorób, w których pośredniczy NLRP3, jak również ludzkich monocytów, beta-hydroksymaślan ciała ketonowego hamował produkcję interleukiny-1β i interleukiny-18 za pośrednictwem inflamasomu NLRP3. Odkrycia te zostały powtórzone w kilku ostatnich badaniach na zwierzętach i wstępnych badaniach na ludziach. Hipoteza tego badania jest taka, że ​​poprzez indukcję ketozy metabolicznej w połączeniu z ograniczeniem węglowodanów dieta ketogeniczna chroni przed burzą cytokinową w COVID-19. Dzięki swoim właściwościom obniżającym poziom dwutlenku węgla i przeciwzapalnym dieta ketogeniczna może stać się ważnym elementem arsenału zespołu ostrej niewydolności oddechowej, mającym bezpośrednie znaczenie dla obecnej pandemii COVID-19.