Keto-diet för intuberad Critical Care COVID-19 (KICC-COVID19)

Coronavirusets sjukdom (COVID-2019) är en förödande virussjukdom som uppstod i Wuhan Kina i slutet av 2019. Antalet bekräftade fall över hela världen har nästan nått 2 miljoner och mer än 125 000 människor har dött. Tidiga studier från Wuhan rapporterade en dödlighet på 2-3 % med lägre siffror i omgivande provinser när sjukdomen spred sig (närmare 0,7 % av de bekräftade fallen). En hypoteserad orsak till den högre dödligheten i Wuhan jämfört med omgivande regioner var den snabba "ökningen" av covid-19-infektioner innan sjukdomen identifierades och social distansering genomfördes. Kritiskt sjuka patienter utvecklade akut andnödsyndrom med inflammatoriskt lungödem och livshotande hypoxemi som krävde mekanisk ventilation. Detta resulterade i en betydande påfrestning på hälso- och sjukvårdsresurser såsom tillgången på mekaniska ventilatorer för att behandla patienter med akut andningssvikt. När sjukdomen sprider sig över hela världen kan strategier för att minska varaktigheten av ventilatorstöd hos patienter med COVID-19 avsevärt minska sjukligheten och dödligheten för dessa individer och framtida patienter som behöver denna allvarligt begränsade livräddande resurs.

Förändringar i makronäringsämnessammansättningen kan utnyttjas för att förbättra ventilation och inflammation hos COVID-19-patienter. Den ketogena dieten är en diet med hög fetthalt, låg kolhydrat, adekvat proteindiet som främjar produktionen av ketonkroppar genom levermetabolism av fettsyror. Dieter med hög fetthalt och låg kolhydrathalt har visat sig minska varaktigheten av ventilatorstöd och partialtryck av koldioxid hos patienter med akut andningssvikt. Att byta från glukos till fettoxidation sänker andningskvoten, vilket minskar mängden koldioxid som produceras. Detta minskar behovet av ventilator och kan förbättra syresättningen genom att sänka alveolära koldioxidnivåer, vilket i slutändan minskar tiden för mekanisk ventilation. En studie publicerad 1989 jämförde 10 deltagare intuberade för akut andningssvikt och randomiserade till en diet med hög fetthalt och låg kolhydrathalt och 10 deltagare som fick en isokalorisk, isonitrogen standarddiet och visade en minskning av partialtrycket av koldioxid med 16 % i ketogen dietgrupp jämfört med en ökning på 4 % i standarddietgruppen (p=0,003). Patienterna i dietgruppen med hög fetthalt hade i medeltal 62 timmar färre på ventilator (p = 0,006) jämfört med kontrollgruppen.

Den fettrika dieten som användes i studien hade ett förhållande på 1,2:1 fett till protein och kolhydrater kombinerat i gram. Den ketogena dieten, som har använts säkert och effektivt hos patienter med kronisk epilepsi i nästan ett sekel och på senare tid hos kritiskt sjuka, intuberade patienter för behandling av refraktär och superrefraktär status epilepticus har ett förhållande på 4:1 (90 % fett). kilokalorier). Medan en diet i förhållandet 1:1 kan ge ett tillstånd av mild metabol ketos (vanligtvis ~ 1 mmol/L av ketonkroppens betahydroxibutyrat, mätt i serum), kan en högre ketogen diet i förhållandet 4:1 producera högre betahydroxibutyratnivåer i ketonkroppen och mer snabbt (upp till 2 mmol/L inom 24 timmar efter initiering). En studie av överviktiga patienter som behandlats med ketogen diet rapporterade att ökningar av ketonkroppsproduktionen korrelerade med ett lägre partialtryck av koldioxidnivåer. En nyare studie visade att patienter med refraktär epilepsi hade en minskning av respiratorisk kvot och ökad fettsyraoxidation utan en förändring av respiratorisk energiförbrukning vid kronisk användning av den ketogena kosten. Dessa fynd replikerades hos friska försökspersoner på ketogen diet jämfört med en kontrollgrupp och patienter på en ketogen diet hade också en signifikant minskning av koldioxidutsläpp och partialtryck av koldioxid. Författarna drog slutsatsen att en ketogen diet kan minska koldioxidlager och att användning av en ketogen diet kan vara fördelaktigt för patienter med andningssvikt. Även hos patienter utan hyperkapni (främst hypoxisk andningssvikt) möjliggör sänkning av koldioxidproduktionen sänkning av tidalvolymerna - en hörnsten i hanteringen av akut andnödsyndrom.

Förutom att minska partialtrycket av koldioxid, minskar metabol ketos systemisk inflammation. Denna mekanism kan utnyttjas för att stoppa cytokinstormen som är karakteristisk för COVID-19-infektion. Flera studier ger bevis för att pro-inflammatorisk cytokinproduktion är signifikant reducerad hos djur som matats med en ketogen diet i en mängd olika sjukdomsmodeller. I en gnagarmodell av Parkinsons sjukdom visade sig möss ha signifikant minskade nivåer av pro-inflammatoriska, makrofagutsöndrade cytokiner interleukin-1β, interleukin-6 och tumörnekrosfaktor-alfa efter 1 veckas behandling med en ketogen diet. På samma sätt upplevde inte råttor som förbehandlats med en ketogen diet före injektion med lipopolysackarid för att inducera feber en ökning i kroppstemperatur eller interleukin-1β, medan signifikanta ökningar sågs hos kontrolldjur som inte förbehandlats med en ketogen diet. I en musmodell av NLRP3-medierade sjukdomar såväl som humana monocyter, hämmade ketonkroppens beta-hydroxibutyrat den NLRP3-inflammasommedierade produktionen av interleukin-1β och interleukin-18. Dessa fynd har replikerats i flera nya djurstudier och preliminära studier på människor. Hypotesen för denna studie är att genom induktion av metabol ketos i kombination med kolhydratrestriktion, är en ketogen diet skyddande mot cytokinstormen i COVID-19. Med sina koldioxidsänkande och antiinflammatoriska egenskaper kan en ketogen diet bli en viktig komponent i arsenalen för akut andnödsyndrom med omedelbar relevans för den nuvarande COVID-19-pandemin.