Die ketogene Ernährung kann bei der kurzfristigen Behandlung von Typ-2-Diabetes vielversprechendere Ergebnisse zeigen als mediterrane Ernährung

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Metabolitenuntersuchten die Forscher die kurzfristigen Auswirkungen der sehr kalorienarmen ketogenen Ernährung (VLCKD) und der mediterranen Ernährung (MD) auf die Darmmikrobiota (GM) von übergewichtigen Patienten mit neu aufgetretenem Typ-II-Diabetes (T2DM).

Lernen: Dynamik der Darmmikrobiota und klinische Variablen nach ketogener und mediterraner Ernährung bei drogennaiven Patienten mit Typ-2-Diabetes mellitus und Adipositas. Bildnachweis: Foxys Forest Manufacture/Shutterstock

Hintergrund

T2DM führt zu einer erhöhten Sterblichkeit, insbesondere durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD), wobei das Hauptsymptom eine Hyperglykämie ist. Während die genetische Anfälligkeit Menschen dazu prädisponiert, T2DM zu entwickeln, manifestieren sich sitzendes Verhalten, kalorienreiche und schlechte Essgewohnheiten auch als Verlust der glykämischen Homöostase, in der Folge Fettleibigkeit.

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Das Vorhandensein von viszeralem und ektopischem Fett, bewertet anhand des Body-Mass-Index (BMI)-Werts, ist mit Insulinresistenz (IR) verbunden, der Grundlage der T2DM-Pathophysiologie. Eine erhöhte Freisetzung von Leptin aus überschüssigem Fett fördert den Verlust der hypothalamischen Kontrolle über die Energieaufnahme und -ausgabe und den Kohlenhydratstoffwechsel, mit daraus resultierenden Veränderungen der endokrin-metabolischen Regulation und der Nährstoffverteilung (NI). Am wichtigsten ist, dass Fettleibigkeit das Firmicutes/Bacteroides-Verhältnis erhöht und die Diversität der GM, der Bakteriengemeinschaft im Darm, die neben anderen Krankheitszuständen mit der Pathogenese von IR und T2DM in Verbindung steht, verringert.

Das T2DM-Management erfordert einen patientenzentrierten Ansatz, der sich hauptsächlich auf die Verbesserung der Qualität der Ernährung und der Makronährstoffquelle sowie auf körperliche Aktivität und medikamentöse Behandlung konzentriert. Wissenschaftliche Fachgesellschaften haben in den letzten Jahren verschiedene Leitlinien zur ernährungsphysiologischen Behandlung von T2DM entwickelt. Insbesondere die MD, die unverarbeitete pflanzliche Lebensmittel und eine Reduzierung von rotem Fleisch und industriellen Lebensmitteln bevorzugt, ohne eine Lebensmittelkategorie auszuschließen, wird normalerweise empfohlen. Kürzlich haben wissenschaftliche Gesellschaften auch damit begonnen, VLCKD zu fördern, das Kohlenhydrate begrenzt und sie dann schrittweise wieder einführt, mit einem günstigen Ergebnis für Körpergewicht und Stoffwechselparameter.

Studien haben auch GM-Modifikationen mit Fettleibigkeit und Stoffwechselveränderungen in Verbindung gebracht, die typisch für T2DM sind. Obwohl bekannt ist, dass die Ernährung GM beeinflusst, haben nur wenige Studien die Auswirkungen von VLCKD auf GM untersucht, insbesondere bei Patienten mit T2DM.

Über das Studium

In der vorliegenden Studie bewerteten die Forscher die kurzfristigen Auswirkungen zu Studienbeginn (T0), nach zwei (T2) und drei Monaten (T3) NI, insbesondere der VLCKD- und MD-Diät, auf das GM-Profil bei 11 fettleibigen Patienten mit Neubeginn T2DM. Die Studie umfasste zwei Gruppen mit fünf bzw. sechs Patienten, die sich an die kalorienarme MD- (MEDI-Gruppe) bzw. die VLCKD-Diät (KETO-Gruppe) hielten. Das Team bewertete und verglich anthropometrische Messungen [waist circumference (WC), fat mass (FM), fat-free mass (FFM), and phase angle (phA°)], klinische, metabolische, Lebensstil und Lebensqualität (QoL) zu Studienbeginn und nach drei Monaten NI. Außerdem verglichen sie das GM-Profil dieser Patienten nach zwei Monaten NI, zusammen mit einer kurzen anthropometrischen Bewertung.

Ergebnisse

Die aktuellen Studienergebnisse deuteten auf die potenziellen kurzfristigen Vorteile eines VLCKD-Protokolls bei arzneimittelnaiven Patienten mit T2DM und Adipositas hin. Diese Vorteile schienen höher zu sein als die, die bei einem MD in Bezug auf Gewichtsverlust und die Auswirkungen auf GM beobachtet wurden, obwohl weitere Untersuchungen gerechtfertigt sind. Die KETO-Gruppe hatte auch einen positiveren Einfluss auf den intestinalen mikrobiellen Phänotyp. Darüber hinaus zeigte die KETO-Gruppe eine signifikante Verbesserung sowohl der physischen als auch der mentalen synthetischen Werte auf dem QoL-Fragebogen, während die MEDI-Gruppe eine leichte Verringerung aufwies.

Zu Studienbeginn hatten zwei Studiengruppen vergleichbare anthropometrische, klinische oder Lebensstilvariablen zwischen den beiden Studiengruppen. Ebenso blieben alle Alpha- und Beta-Diversity-Indizes während der NI-Implementierung konsistent. Ein Vergleich der Schwankungen zwischen den beiden Gruppen bei T3 zeigte jedoch signifikante Schwankungen. Die Bewertung des Lebensstils hob die Verbesserung der Essgewohnheiten in beiden Gruppen hervor, mit einer Zunahme der Einhaltung von MD, was die tägliche Aufnahme von Fisch und Gemüse signifikant erhöhte. Beachten Sie jedoch, dass beide Gruppen nach drei Monaten NI ein ähnliches Ernährungsprotokoll auf der Grundlage der MD-Prinzipien befolgten. Außerdem wurden zwei Patienten in jeder Studiengruppe, die zu Studienbeginn sesshaft waren, zu T3 mäßig aktiv, obwohl sich der Mittelwert des körperlichen Aktivitätsniveaus während des Interventionszeitraums nicht veränderte.

Die Forscher beobachteten zu Studienbeginn in der KETO-Gruppe eine signifikant größere Gleichmäßigkeit der mikrobiellen Struktur als in der MEDI-Gruppe, obwohl diese Signifikanz im Laufe der Zeit abnahm. Der Reichtum der Artenzahl oder der Shannon-Index, ein mathematischer Ausdruck, der Artenreichtum und Gleichmäßigkeit als Maß für die Alpha-Diversität kombiniert, unterschied sich zwischen den beiden Studiengruppen jedoch nicht signifikant.

Die PERMANOVA-Analyse zeigte einen signifikanten Unterschied in der Beta-Diversität basierend auf der Bray-Curtis-Abstandsmatrix zwischen den GM-Gemeinschaften von KETO und MEDI nur zu Studienbeginn. Die Beta-Diversität basierend auf den ungewichteten und gewichteten UniFrac-Metriken über die beiden Studiengruppen hinweg zeigte keinen statistisch signifikanten Unterschied im Zeitverlauf. Durch das Generalized Linear Mixed-Effects Model bestätigten die Forscher mehrere signifikante mikrobielle Marker, die mit der NI, aber fast ausschließlich mit der KETO-Gruppe assoziiert sind. Sie identifizierten den Verrucomicrobiota-Stamm als Hauptbiomarker in KETO, zusammen mit seinen Mitgliedern Verrucomicrobiae, Verrucomicrobiales, Akkermansiaceae und Akkermansia, beide bei T2 und T3 von NI. Diese nützlichen Taxa zeigten einen signifikanten Anstieg von NI bis zu drei Monaten bei KETO, aber nicht bei MEDI.

Während Clostridia UCG.014 in der KETO-Gruppe zunahm, nahm der Stamm der Firmicutes und Bacteroidota zusammen mit einigen ihrer Mitglieder, wie der Ordnung Bacteroidales und den Gattungen Bacteroides (Bacteroidaceae), Barnesiella (Barnesiellaceae) und Butyricimonas (Marinifilaceae) ab . Im Gegensatz dazu war der Actinobacteroidota-Stamm der einzige Biomarker nach drei Monaten NI in der MEDI-Gruppe. Der Vergleich der gentechnisch veränderten Gemeinschaften zu den Zeitpunkten T2 und T3 in der MEDI-Gruppe zeigte auch starke Assoziationen zwischen dem Firmicutes-Stamm zu T3 und dem Desulfobacterota-Stamm und einer nicht klassifizierten Art aus der Bacteroides-Gattung zu T2.

In Übereinstimmung mit früheren taxonomischen Analysen war die MEDI-Gruppe im Laufe der Zeit nicht mit irgendwelchen Änderungen der Pfade verbunden. Im Gegenteil, die Autoren stellten starke Assoziationen mit der Steroid- und Carotinoid-Biosynthese und nicht-homologen Endverbindungswegen in der KETO-Kohorte fest. Ebenso zeigte die KETO-Gruppe eine starke negative Korrelation zwischen drei anderen biologischen Signalwegen. Diese umfassten die Biosynthese von Penicillin und Cephalosporin, den Abbau von Limonen und Pinen sowie die Abbauwege von Ethylbenzol. Weitere Studien sollten untersuchen, ob die beobachtete Reduktion eine direkte Folge der Ernährung oder des Blutzuckerspiegels war.

Schlussfolgerungen

Bei älteren übergewichtigen Erwachsenen mit T2DM waren verschiedene Arten von moderater körperlicher Betätigung, die nicht mit einem NI assoziiert waren, nicht in der Lage, das Körpergewicht zu reduzieren und den Dysmetabolismus zu verbessern. Tatsächlich haben mehrere randomisierte klinische Studien gezeigt, dass geeignete NI bei körperlicher Aktivität ein Muss sind, um das Körpergewicht signifikant zu reduzieren und den Blutdruck, das Lipidprofil und die glykämische Kontrolle bei älteren Patienten mit T2DM zu verbessern.

In der aktuellen Studie zeigten Patienten sowohl in der MEDI- als auch in der KETO-Gruppe nach drei Monaten NI einen signifikanten Gewichts- und BMI-Verlust. Diejenigen, die VLCKD unterzogen wurden, zeigten jedoch eine deutlich höhere Verringerung des Körpergewichts, BMI, WC und FM als diejenigen, die der MD folgten, ohne signifikanten Unterschied in den FFM-Variationen. Darüber hinaus zeigten T2DM-Patienten nach VLCKD, aber nicht nach LCD, eine deutliche Verringerung der Hämoglobinwerte (HbA1c) und eine signifikante Verbesserung des Essverhaltens und der Lebensqualität. Trotz der potenziellen Vorteile, die mit VLCKD kurzfristig erzielt werden, besteht ein dringender Bedarf an längeren Folgestudien mit größeren Kohorten, um die Verwendung von KD als wirksames Ernährungsmodell im T2DM-Management bei adipösen Menschen zu validieren.

Referenz:

• Andrea Deledda, Vanessa Palmas, Vitor Heidrich, Michele Fosci, Mauro Lombardo, Giulia Cambarau, Alessio Lai, Marietta Melis, Elisabetta Loi, Andrea Loviselli, Aldo Manzin, Fernanda Velluzzi. (2022). Dynamik der Darmmikrobiota und klinische Variablen nach ketogener und mediterraner Ernährung bei drogennaiven Patienten mit Typ-2-Diabetes mellitus und Adipositas. Metaboliten. doi: https://www.mdpi.com/2218-1989/12/11/1092

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