生酮饮食对心脏和大脑的影响

背景：

生酮饮食长期以来一直用于治疗难治性癫痫，因为它对癫痫病例数有无法解释但显着减少的影响。 近年来，人们也越来越关注酮体在心血管疾病治疗中的潜力，然而，循环酮体水平持续升高（酮症）的影响尚未得到充分阐明。 酮体以高水平的脂肪酸在肝脏中产生，在禁食期间作为大脑和心脏的重要能量来源。 酮代谢产生的能量比葡萄糖和脂肪酸代谢消耗的氧气更少，因此酮物质可以成为心脏的高能效底物。 胰岛素抵抗个体和心脏病患者由于胰岛素抵抗状况难以燃烧心脏中的葡萄糖，因此依赖于其他能量来源，例如游离脂肪酸和酮。 由于与脂肪酸相比，酮类更节省氧气，因此生酮饮食可能会降低冠状动脉狭窄患者心脏对氧气的需求。

最近的一项研究表明，尽管用胰岛素和葡萄糖进行了最大程度的刺激，但酮体仍能被心脏有效吸收。 在这项研究中，健康受试者通过连续输注酮体将循环酮体水平提高至约 4 毫摩尔 (mM)，这导致心脏葡萄糖消耗减少 50%。 由于实验中游离脂肪酸的消耗没有变化，心脏的整体做功也没有变化，因此心脏消耗的能量高达50%都被酮体覆盖了。 此外，高水平的酮体导致流向心脏的血液显着增加。

经典生酮饮食所含的脂肪克数是碳水化合物和蛋白质总量的 3-4 倍。 酮物质水平增加到大约 7 mM，而吃“正常饮食”的人为约 0.1 mM。 不幸的是，饮食需要完全专注于饮食计划，并且可能导致令人不快的胃肠道副作用，因此随着时间的推移维持饮食存在重大挑战。

因此，改良的生酮饮食引起了极大的兴趣，其中脂肪占消耗能量总量的大约 65%，并且在三周的饮食干预后，循环酮体增加到大约 0.4 mM。 目前尚不清楚需要多高的酮水平才能对人体重要器官产生临床保护作用，但预计酮水平将达到与接受抗糖尿病药物钠-葡萄糖协同转运蛋白 (SGLT)-2 治疗的患者相同的水平抑制剂。 在最近的研究中，SGLT-2 抑制在 2 型糖尿病患者中显示出令人印象深刻的心血管和肾脏保护作用，许多研究人员和临床医生将其归因于对循环酮体水平升高的影响。 酮体水平的增加也被证明可以改善认知功能受损或轻度阿尔茨海默病患者的认知功能。 这可能可以通过脑血管灌注增加来解释，这在酮症中可见。

正电子发射断层扫描 (PET) 结合计算机断层扫描 (CT) 扫描是一种非侵入性成像方式，已在肿瘤分期和治疗监测中得到广泛应用。 该技术还适用于追踪代谢物的命运，因为大多数物质或代谢物都可以用合适的 PET 同位素标记。 PET 具有足够的空间和时间分辨率，可以直接量化，例如。 吸收率和氧化率，我们部门已成功使用它来评估心脏效率、耗氧量和脂肪酸代谢。 研究人员目前正在开发和验证一种用于人体研究的酮体 PET 示踪剂，称为 11C-羟基丁酸酯 (11C-3-OHB)。 一旦开发完成，研究人员将能够检测生酮饮食和标准西方饮食期间酮体的生物分布和动力学变化。

目的：

该项目的总体目标是研究一种相对简单且廉价的改良生酮饮食是否可以成为 2 型糖尿病和其他有缺血性心脏病风险人群的有效非药物治疗方法。 在 PET 上使用非侵入性成像，研究人员想要研究酮和脂肪酸的代谢是否发生变化，以及在酮症期间心脏的血流量是否增加。 将检查来自骨骼肌和脂肪组织的血液和组织样本，以评估生酮饮食对这些组织中胰岛素敏感性以及血液中脂质成分的影响。 此外，研究人员将调查观察到的酮症认知功能改善是否是由于大脑灌注增加所致，这可以通过将 15O-水 PET 与磁共振 (MR) 扫描相结合来检测。

现有的 2 型糖尿病和缺血性心脏病治疗通常涉及重要的药物干预，参与者通常难以坚持正确的治疗。 这可能是由于不遵守规定，但也可能是由于药物治疗可能引起的相互作用和副作用，特别是在严重疾病的情况下。

通过该项目，研究人员希望在临床环境中使用最先进的 PET/CT 心脏检查。 因此，研究人员希望该项目强调一种可能性，即相对简单的生酮饮食可能是一种有效的非药物治疗 2 型糖尿病或其他有心脏病风险的个体。

方法：

该研究将作为一项随机、安慰剂对照的交叉研究在 50-70 岁年龄组的 12 名健康肥胖参与者（BMI：28-40 kg / m2）中进行。 在纳入之前，参与者将被召集进行一项研究，其中包括关于健康、血液测试、身高、体重、血压和心电图测量的对话。 每个试验参与者将经历两个为期三周的试验期，在此期间他们必须遵循 resp。 随机顺序的生酮饮食/标准饮食，试验期之间有一周的浸出。

在两个研究期间，参与者将大约每周一次通过电话联系，以确保遵守饮食。 此外，参与者每天两次（早上 7 点和晚上 7 点）在自己家中用手持式血糖仪用酮条测量酮体浓度。 如果参与者在生酮饮食一周后酮体增加 <0.3 mM，他们将退出研究而无需进一步随访。

在每个试验期结束时，试验参与者将被要求参加 PET 扫描和代谢研究的试验日。 在测试日之前的 72 小时内，受试者将被要求避免饮酒和剧烈运动。 他们将使用活动计监测身体活动，并使用 24 小时血压监测仪（24 小时）监测血压/血管硬度。 此外，他们将被要求从吉隆坡禁食。 所有审判日之前的晚上 21 点。 在每个试用期后，参与者将进行双能 X 射线吸收测定 (DXA) 扫描和 MR 扫描。