Journal of the American Heart Assocoation, Originally published February 27, 2017
Zusammenfassung
Hintergrund Hohe Konzentrationen von Ketonkörpern sind mit einem verbesserten Überleben verbunden, wie es bei regelmäßiger Bewegung, kalorischer Restriktion und – zuletzt Behandlung mit Natrium-Glukose-verknüpften Transporter 2-Inhibitor-Antidiabetika beobachtet wird. Bei Herzinsuffizienz werden Indizes des Ketonkörperstoffwechsels hochreguliert, was die Energieeffizienz verbessern und den Blutfluss im Skelettmuskel und die Nieren erhöhen kann. Trotzdem ist es unsicher, wie sich Ketonkörper auf die myokardiale Glukoseaufnahme und den Blutfluss beim Menschen auswirken. Unsere Studie wurde daher entworfen, um zu testen, ob die Ketonkörper-Verabreichung beim Menschen die myokardiale Glukoseaufnahme (MGU) reduziert und den myokardialen Blutfluss erhöht.
Methoden und Ergebnisse Acht gesunde Probanden, mit einem durchschnittlichen Alter von 60 Jahren, wurden zufällig zweimal untersucht: (1) Während einer 390 Minuten dauernden Infusion von Na-3-Hydroxybutyrat (KETONE) oder (2) während einer 390 Minuten dauernden Infusion von Kochsalzlösung (SALINE). Gleichzeitigen wurde eine niedrig dosierte hyperinsulinämisch-euglykämische Klammer zur Hemmung der endogenen Ketogenese angewandt. Der myokardiale Blutfluss wurde durch 15O-H2O-Positronenemissionstomographie / Computertomographie, Myokardfettsäuremetabolismus durch 11C-Palmitat-Positronenemissionstomographie / Computertomographie und MGU durch 18F-Fluorodeoxyglucose-Positronenemissionstomographie / Computertomographie gemessen. Ähnliche Euglykämie, Hyperinsulinämie und unterdrückte freie Fettsäuren wurden an beiden Studientagen aufgezeichnet; Na-3-Hydroxybutyrat-Infusion erhöhte zirkulierende Na-3-Hydroxybutyrat-Spiegel von null auf 3,8 ± 0,5 mmol / l. MGU wurde durch Hyperketonämie halbiert (MGU [nmol / g pro Minute]: 304 ± 97 [SALINE] gegenüber 156 ± 62 [KETONE], P <0,01), während bei der Palmitataufnahme Oxidation oder Veresterung keine Effekte beobachtet wurden. Hyperketonämie erhöhte die Herzfrequenz um ≈ 25% und der myokardiale Blutfluss um 75%.
Schlussfolgerungen Ketonkörper verdrängen MGU und erhöhen den myokardialen Blutfluss bei gesunden Menschen; Diese neuartigen Beobachtungen deuten darauf hin, dass Ketonkörper wichtige Energielieferanten für das Herz darstellen und Vasodilatatoren sind, die therapeutische Potentiale aufweisen können.
Ketone Body Infusion With 3‐Hydroxybutyrate Reduces Myocardial Glucose Uptake and Increases Blood Flow in Humans: A Positron Emission Tomography Study
Abstract
Background High levels of ketone bodies are associated with improved survival as observed with regular exercise, caloric restriction, and—most recently—treatment with sodium–glucose linked transporter 2 inhibitor antidiabetic drugs. In heart failure, indices of ketone body metabolism are upregulated, which may improve energy efficiency and increase blood flow in skeletal muscle and the kidneys. Nevertheless, it is uncertain how ketone bodies affect myocardial glucose uptake and blood flow in humans. Our study was therefore designed to test whether ketone body administration in humans reduces myocardial glucose uptake (MGU) and increases myocardial blood flow.
Methods and Results Eight healthy subjects, median aged 60 were randomly studied twice: (1) During 390 minutes infusion of Na‐3‐hydroxybutyrate (KETONE) or (2) during 390 minutes infusion of saline (SALINE), together with a concomitant low‐dose hyperinsulinemic–euglycemic clamp to inhibit endogenous ketogenesis. Myocardial blood flow was measured by 15O‐H2O positron emission tomography/computed tomography, myocardial fatty acid metabolism by 11C‐palmitate positron emission tomography/computed tomography and MGU by 18F‐fluorodeoxyglucose positron emission tomography/computed tomography. Similar euglycemia, hyperinsulinemia, and suppressed free fatty acids levels were recorded on both study days; Na‐3‐hydroxybutyrate infusion increased circulating Na‐3‐hydroxybutyrate levels from zero to 3.8±0.5 mmol/L. MGU was halved by hyperketonemia (MGU [nmol/g per minute]: 304±97 [SALINE] versus 156±62 [KETONE], P<0.01), whereas no effects were observed on palmitate uptake oxidation or esterification. Hyperketonemia increased heart rate by ≈25% and myocardial blood flow by 75%.
Conclusions Ketone bodies displace MGU and increase myocardial blood flow in healthy humans; these novel observations suggest that ketone bodies are important cardiac fuels and vasodilators, which may have therapeutic potentials.