Os efeitos da dieta cetogênica no coração e no cérebro

Fundo:

A dieta cetogênica tem sido usada há muito tempo no tratamento da epilepsia resistente ao tratamento devido a um efeito inexplicável, mas marcadamente redutor no número de casos epilépticos. Nos últimos anos, também houve um aumento do foco no potencial dos corpos cetônicos no tratamento de doenças cardiovasculares, no entanto, o efeito de um nível persistentemente elevado de corpos cetônicos circulantes (cetose) não foi suficientemente elucidado. Os corpos cetônicos são produzidos no fígado em altos níveis de ácidos graxos e atuam como uma importante fonte de energia para o cérebro e o coração durante o jejum. A produção de energia pelo metabolismo da cetona é menos intensiva em oxigênio do que o metabolismo da glicose e dos ácidos graxos, e as substâncias cetônicas podem, portanto, ser um substrato de alta eficiência energética para o coração. Indivíduos resistentes à insulina e pessoas com doenças cardíacas têm dificuldade em queimar glicose no coração devido à condição de resistência à insulina e, portanto, dependem de outras fontes de energia, como ácidos graxos livres e cetonas. Como as cetonas são poupadoras de oxigênio em comparação com os ácidos graxos, uma dieta cetogênica pode potencialmente reduzir a necessidade de oxigênio do coração em pacientes com artérias coronárias estreitadas.

Um estudo recente mostrou que os corpos cetônicos são eficientemente absorvidos pelo coração, apesar da estimulação máxima com insulina e glicose. No estudo, indivíduos saudáveis ​​aumentaram o nível de corpos cetônicos circulantes para aproximadamente 4 milimoles (mM) com uma infusão contínua de cetona, o que resultou em uma redução de 50% no consumo cardíaco de glicose. Como o consumo de ácidos graxos livres no experimento permaneceu inalterado e o trabalho geral do coração foi o mesmo, até 50% do consumo de energia do coração foi coberto por corpos cetônicos. Além disso, os altos níveis de corpos cetônicos levaram a um aumento acentuado no fluxo sanguíneo para o coração.

As dietas cetogênicas clássicas contêm 3-4 vezes mais gramas de gordura do que a quantidade total de carboidratos e proteínas. O nível de substância cetônica é aumentado para aproximadamente 7 mM em comparação com ~ 0,1 mM em pessoas que comem uma "dieta regular". Infelizmente, a dieta requer uma dedicação total ao plano alimentar e pode levar a efeitos colaterais gastrointestinais desagradáveis, portanto, há grandes desafios em manter a dieta ao longo do tempo.

Uma dieta cetogênica modificada é, portanto, de grande interesse, na qual a gordura contribui com aproximadamente 65% da quantidade total de energia consumida e os corpos cetônicos circulantes aumentam para aproximadamente 0,4 mM após três semanas de intervenção dietética. Ainda não se sabe quantos níveis elevados de cetona são necessários para alcançar um efeito clinicamente protetor nos órgãos vitais do corpo, mas espera-se que os níveis de cetona atinjam o mesmo nível que os pacientes tratados com medicamentos antidiabéticos, cotransportador sódio-glicose (SGLT)-2 inibidores. A inibição do SGLT-2 mostrou em estudos recentes efeitos protetores cardiovasculares e renais impressionantes em diabéticos tipo 2, o que é atribuído por vários pesquisadores e médicos ao efeito no nível elevado de corpos cetônicos circulantes. Um nível aumentado de corpos cetônicos também demonstrou melhorar a função cognitiva em pacientes com cognição prejudicada ou doença de Alzheimer leve. Isso pode ser potencialmente explicado por um aumento da perfusão nos vasos sanguíneos do cérebro, que é visto na cetose.

A tomografia por emissão de pósitrons (PET) combinada com uma tomografia computadorizada (TC) é uma modalidade de imagem não invasiva que está bem estabelecida no estadiamento oncológico e no monitoramento do tratamento. A técnica também é adequada para rastrear o destino dos metabólitos, pois a maioria das substâncias ou metabólitos pode ser marcada por um isótopo PET adequado. O PET tem resolução espacial e temporal suficiente para permitir a quantificação direta de, e. taxas de absorção e oxidação, e tem sido usado com sucesso por nosso departamento para avaliar a eficiência cardíaca, consumo de oxigênio e metabolismo de ácidos graxos. Os pesquisadores estão atualmente desenvolvendo e validando um PET tracer para corpos cetônicos chamado 11C-Hidroxibutirato (11C-3-OHB) para estudos em humanos. Uma vez desenvolvidos, os investigadores serão capazes de detectar alterações na biodistribuição e na cinética dos corpos cetônicos durante uma dieta cetogênica e uma dieta ocidental padrão.

Propósito:

O objetivo geral do projeto é investigar se uma dieta cetogênica modificada relativamente simples e barata pode ser um tratamento não farmacológico eficaz para diabetes tipo 2 e outras pessoas com risco de doença cardíaca isquêmica. Usando imagens não invasivas de PET, os pesquisadores querem investigar se o metabolismo de cetonas e ácidos graxos muda, bem como se o fluxo sanguíneo aumenta no coração durante a cetose. Amostras de sangue e tecido do músculo esquelético e tecido adiposo serão examinadas para avaliar o efeito da dieta cetogênica na sensibilidade à insulina nesses tecidos, bem como a composição lipídica no sangue. Além disso, os pesquisadores investigarão se a função cognitiva melhorada observada com a cetose se deve a um aumento da perfusão no cérebro, que pode ser detectado pela combinação de PET com água 15O com uma ressonância magnética (RM).

O tratamento existente para diabetes tipo 2 e doença isquêmica do coração geralmente envolve intervenção farmacológica significativa, com os participantes frequentemente tendo dificuldade em aderir ao tratamento correto. Isto pode dever-se ao incumprimento, mas também devido às possíveis interacções e efeitos secundários que o tratamento farmacológico pode provocar, sobretudo em caso de doença grave.

Com o projeto, os pesquisadores querem utilizar exames cardíacos PET/CT de última geração em um contexto clínico. Os pesquisadores, portanto, esperam que o projeto destaque a possibilidade de que uma dieta cetogênica relativamente simples possa ser um tratamento não farmacológico eficaz para diabetes tipo 2 ou outros indivíduos com risco de doença cardíaca.

Métodos:

O estudo será realizado como um estudo cruzado randomizado, controlado por placebo em 12 participantes obesos saudáveis ​​(IMC: 28-40 kg/m2) na faixa etária de 50-70 anos. Antes da inclusão, os participantes serão chamados para um estudo, que inclui uma conversa sobre saúde, exames de sangue, medição de altura, peso, pressão arterial e eletrocardiograma. Cada participante do teste passará por dois períodos de teste de três semanas, durante os quais eles devem seguir resp. uma dieta cetogênica/dieta padrão em ordem aleatória com uma semana de lixiviação entre os períodos experimentais.

Os participantes serão contatados aproximadamente uma vez por semana por telefone em ambos os períodos do estudo para garantir o cumprimento da dieta. Além disso, a concentração de corpos cetônicos será medida pelos participantes duas vezes ao dia (7h e 19h) com tiras de cetona em um medidor de glicose portátil em sua própria casa. Se os participantes aumentarem <0,3 mM em corpos cetônicos após uma semana de dieta cetogênica, eles abandonarão o estudo sem mais acompanhamento.

No final de cada período experimental, os participantes do estudo serão chamados para um dia experimental de PET scans e estudos metabólicos. Por 72 horas até os dias do teste, os participantes serão orientados a evitar álcool e atividades físicas extenuantes. Terão sua atividade física monitorada com medidor de atividade e a pressão arterial/rigidez vascular com monitor de pressão arterial 24 horas (24 horas). Além disso, eles serão solicitados a jejuar de kl. 21 da noite antes de todos os dias de julgamento. Após cada período de teste, os participantes farão uma varredura de absorciometria de raios X de dupla energia (DXA) e uma varredura de RM.