포도당 수송체 1형 결핍증(G1D)에서 트리헵타노인과 케톤 생성 식단의 조합

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8951(2023) 이 기사 인용

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연료 유입과 대사는 정상적인 신경 활동 중에 손실된 탄소를 보충합니다. 간질, 치매 및 기타 장애에 대해 연구된 케톤 생성 식이요법은 케톤체 파생물에 4개의 탄소 원자가 포함되어 있어 이러한 보충 능력 또는 순 탄소 기증자 능력이 없기 때문에 이러한 보충을 유지하지 못합니다. 그러나 이러한 질병에서 탄소 고갈은 대뇌 플루오로데옥시글루코스-양전자 방출 단층촬영을 통해 종종 추론됩니다. 또한, 케톤 생성 다이어트는 불완전한 치료 효과가 있을 수 있습니다. 이러한 결핍은 보충 연료를 보완하기 위한 동기를 제공합니다. 그러나 포도당을 공급하는 것 외에 임상적으로 충분한 양으로 소비할 수 있는 보충 전구체는 거의 없습니다. 식품 보충제인 트리헵타노인의 대사에서 유래하는 5개 탄소 케톤은 보충작용을 합니다. 트리헵타노인은 탄소 결핍 뇌병증인 포도당 수송체 1형 결핍증(G1D)에 유리한 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 트리헵타노인 성분인 헵타노에이트는 동물의 대사를 위해 케톤 생성 식이 유래 옥타노에이트와 경쟁할 수 있습니다. 또한 신생 포도당 생성을 촉진하여 케톤증을 예방할 수 있습니다. 이러한 불확실성은 케톤 생성의 개인별 차이로 인해 더욱 악화될 수 있습니다. 그러므로 인간의 조사가 필수적이다. 결과적으로, 우리는 임상 및 뇌파 분석, 혈당증, 4탄소 및 5탄소 케톤증을 사용하여 10명의 G1D 개체에서 케톤 생성 식단과 최대 허용 용량의 트리헵타노인의 호환성을 조사했습니다. 트리헵타노인 전 베타-히드록시부티레이트 수준이 2mM보다 큰 대상자 8명 중 4명은 트리헵타노인 후 케톤증이 유의하게 감소한 것으로 나타났습니다. 이 측정값과 다른 측정값의 변화를 통해 동일한 수의 개인 또는 상당한 베타-하이드록시부티레이트 케톤증이 있는 사람의 50%에게 두 가지 치료법이 호환되는 것으로 간주할 수 있었습니다. 이러한 결과는 케톤 생성 식단에 대한 개별화된 보충 강화 변형의 개발을 알려줍니다.

ClinicalTrials.gov 등록 NCT03301532, 첫 등록: 2017년 4월 10일.

뇌 연료 유입 감소 또는 탄소 고갈에 대한 증거는 오랫동안 간질1, 치매2 또는 외상3과 같은 신경학적 장애를 동반하거나 특징지어 왔습니다. 사람의 경우 이는 플루오로데옥시글루코스-양전자 방출 단층촬영(PET)을 통해 간접적으로 추론하거나 뇌 조직의 미세투석을 통해 측정할 수 있습니다. 이러한 질환에서는 다른 영양소에 비해 지질의 비율이 높은 케톤 생성 식단이 치료법으로 사용되거나 임상 조사 대상이 됩니다4. 이러한 과학적, 의학적 관심이 궁극적으로 보편적인 효능과 동일시될 가능성은 낮지만, 단식 케톤증이 간질에 미치는 영향에 대한 최초의 우연한 발견은 생화학적 메커니즘의 특성화를 통해 점차적으로 보완되었습니다. 결과적으로, 오늘날 케톤 생성 식단의 가장 잘 이해되는 가치는 포도당 활용이 저하될 때 트리카르복실산(TCA) 주기에 연료를 공급할 수 있는 대체 기질을 제공하는 것입니다6.

주요 식이 유래 케톤체인 베타-하이드록시부티레이트와 아세토아세테이트는 4개의 탄소를 함유하고 있으며, 대사될 때 우선적으로 2개의 탄소로 구성된 아세틸 조효소 A 분자 2개를 생성합니다. 이 이탄소 분자는 또한 주요 포도당 산화 부산물이기도 합니다. 따라서 포도당 대사의 일부 반응은 아세틸 조효소 A 생성과 그에 따른 TCA 회로로의 흐름 관점에서 케톤체 대사로 대체될 수 있습니다. 그러나 총 뇌 해당과정 플럭스의 상당 부분(아마도 20%에 달함)은 TCA 주기 과정에서 손실된 탄소를 보충하는 보충증으로 별도로 전환됩니다7. 신진대사로 손실된 이 탄소는 궁극적으로 배설 부산물이나 만료된 CO2 가스로 유입됩니다. 대부분의 이용 가능한 보충 플럭스 추정치는 정상적인 뇌를 참조하며 정확한 값은 조사 방법에 따라 다릅니다. 그러나 뇌에서 보충증의 중요성은 주요 보충 반응인 피루브산을 옥살로아세트산으로 전환시키는 것을 촉매하는 효소의 활성이 감소함으로써 명백해집니다. 피루베이트 카르복실라제라고 불리는 이 효소가 결핍된 개인은 신경 조직의 괴사와 함께 뇌병증을 나타낼 수 있습니다8.