Применение экзогенных кетонов для терапии сердечной недостаточности
- Авторы: Аксенова Ю.О.1, Осмоловская Ю.Ф.1, Жиров И.В.1,2, Бениашвили А.Г.3, Морозова М.А.3, Терещенко С.Н.1
-
Учреждения:
- ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России
- ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России
- ФГБНУ «Научный центр психического здоровья»
- Выпуск: Том 25, № 1 (2023): Болезни сердца и сосудов
- Страницы: 46-51
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/2075-1753/article/view/131640
- DOI: https://doi.org/10.26442/20751753.2023.1.202174
- ID: 131640
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Сердечная недостаточность имеет важное клиническое и экономическое значение и остается серьезной проблемой для здравоохранения в мире. Несмотря на существующие подходы к лечению, уровень заболеваемости и смертности у данных пациентов остается высоким. Прогрессирование сердечной недостаточности сопровождается увеличением метаболизма кетоновых тел. Применение экзогенных кетонов может стать новым терапевтическим подходом к повышению эффективности работы сердца, уменьшению дефицита энергии и улучшению сердечной функции у пациентов с сердечной недостаточностью. В обзоре представлены имеющиеся данные о метаболизме кетоновых тел у пациентов с сердечной недостаточностью, доклинические и клинические исследования, демонстрирующие положительные эффекты терапии экзогенными кетонами в исследованиях на животных моделях и людях с сердечной недостаточностью, описаны потенциальные плюсы и минусы использования этого терапевтического подхода.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Юлия Олеговна Аксенова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России
Email: bonisana@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6546-2535
врач-ординатор отд. заболеваний миокарда и сердечной недостаточности
Россия, МоскваЮлия Фаильевна Осмоловская
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России
Email: bonisana@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7827-2618
зав. отд. заболеваний миокарда и сердечной недостаточности
Россия, МоскваИгорь Витальевич Жиров
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России; ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России
Автор, ответственный за переписку.
Email: izhirov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4066-2661
д-р мед. наук, вед. науч. сотр. отд. заболеваний миокарда и сердечной недостаточности, проф. каф. кардиологии
Россия, Москва; МоскваАллан Герович Бениашвили
ФГБНУ «Научный центр психического здоровья»
Email: izhirov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5149-3760
канд. мед. наук, ст. науч. сотр. лаб. фармакологии
Россия, МоскваМаргарита Алексеевна Морозова
ФГБНУ «Научный центр психического здоровья»
Email: izhirov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7847-2716
д-р мед. наук, проф., зав. лаб. психофармакологии
Россия, МоскваСергей Николаевич Терещенко
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России
Email: izhirov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9234-6129
д-р мед. наук, проф., рук. отд. заболеваний миокарда и сердечной недостаточности
Россия, МоскваСписок литературы
- Mozaffarian D, Benjamin EJ, Go AS, et al. Heart disease and stroke statistics-2016 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 2016;133:e38-60. doi: 10.1161/CIR.0000000000000350
- Neubauer S. The failing heart – an engine out of fuel. N Engl J Med. 2007;356:1140-151. doi: 10.1056/NEJMra063052
- Selvaraj S, Kelly DP, Kenneth B. Margulies Implications of Altered Ketone Metabolism and Therapeutic Ketosis in Heart Failure. Circulation. 2020;141(22):1800-12. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.119.045033
- Bedi KC Jr, Snyder NW, Brandimarto J, et al. Evidence for intramyocardial disruption of lipid metabolism and increased myocardial ketone utilization in advanced human heart failure. Circulation. 2016;133:706-16. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.017545
- Lopaschuk GD, Karwi QG, Tian R, et al. Cardiac Energy Metabolism in Heart Failure. Circ Res. 2021;128(10):1487-513. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.121.318241
- Takahara S, Soni S, Maayah ZH, et al. Ketone therapy for heart failure: Current evidence for clinical use. Cardiovasc Res. 2022;118:97-87. doi: 10.1093/cvr/cvab068
- Puchalska P, Crawford PA. Multi-dimensional roles of ketone bodies in fuel metabolism, signaling, and therapeutics. Cell Metab. 2017;25:262-84. doi: 10.1016/j.cmet.2016.12.022
- Karwi QG, Uddin GM, Ho KL, Lopaschuk GD. Loss of metabolic flexibility in the failing heart. Front Cardiovasc Med. 2018;5:68. doi: 10.3389/fcvm.2018.00068
- Nielsen R, Moller N, Gormsen LC, et al. Cardiovascular effects of treatment with the ketone body 3-hydroxybutyrate in chronic heart failure patients. Circulation. 2019;139:2129-41. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.118.036459
- Horton JL, Davidson MT, Kurishima C, et al. The failing heart utilizes 3-hydroxybutyrate as a metabolic stress defense. JCI Insight. 2019;4:e124079. doi: 10.1172/jci.insight.124079
- Pietschner R, Kolwelter J, Bosch A, et al. Effect of empagliflozin on ketone bodies in patients with stable chronic heart failure. Cardiovasc Diabetol. 2021;20:219. doi: 10.1186/s12933-021-01410-7
- McMurray JJV, Solomon SD, Inzucchi SE, et al. Dapagliflozin in patients with heart failure and reduced ejection fraction. N Engl J Med. 2019;381:1995-2008. doi: 10.1056/NEJMoa1911303
- Murthy MS, Pande SV. Malonyl-CoA binding site and the overt carnitine palmitoyltransferase activity reside on the opposite sides of the outer mitochondrial membrane. Proc Natl Acad Sci U S A. 1987;84(2):378-82. doi: 10.1073/pnas.84.2.378
- Hui S, Ghergurovich JM, Morscher RJ, et al. Glucose feeds the tca cycle via circulating lactate. Nature. 2017;551:115-8. doi: 10.1038/nature24057
- Ho KL, Karwi QG, Wagg C, et al. Ketones can become the major fuel source for the heart but do not increase cardiac efficiency. Cardiovasc Res. 2020. doi: 10.1093/cvr/cvaa143
- Evans M, McClure TS, Koutnik AP, Egan B. Exogenous Ketone Supplements in Athletic Contexts: Past, Present, and Future. Sports Med. 2022;52(Suppl. 1):25-67. doi: 10.1007/s40279-022-01756-2
- Balasse EO, Féry F. Ketone body production and disposal: effects of fasting, diabetes, and exercise. Diabetes Metab Rev. 1989;5:247-70. doi: 10.1002/dmr.5610050304
- Laffel L. Ketone bodies: a review of physiology, pathophysiology and application of monitoring to diabetes. Diabetes Metab Res Rev. 1999;15:412-26. doi: 10.1002/(SICI)1520-7560(199911/12)15:6<412::AID-DMRR72>3.0.CO;2-8
- Fukao T, Lopaschuk GD, Mitchell GA, et al. Pathways and control of ketone body metabolism: on the fringe of lipid biochemistry. Prostaglandins Leukot Essent Fat Acids. 2004;70:243-51. doi: 10.1016/j.plefa.2003.11.001
- Halestrap AP, Wilson MC. The monocarboxylate transporter family – role and regulation. IUBMB Life. 2012;64(2):109-19. doi: 10.1002/iub.572
- Fukao T, Song XQ, Mitchell GA, et al. Enzymes of ketone body utilization in human tissues: protein and messenger RNA levels of succinyl-coenzyme A (CoA):3-ketoacid CoA transferase and mitochondrial and cytosolic acetoacetyl-CoA thiolases. Pediatr Res. 1997;42(4):498-502. doi: 10.1203/00006450-199710000-00013
- Cox PJ, Kirk T, Ashmore T, et al. Nutritional ketosis alters fuel preference and thereby endurance performance in athletes. Cell Metab. 2016;24:256-68. doi: 10.1016/j.cmet.2016.07.010
- Neubauer S. The failing heart – an engine out of fuel. N Engl J Med. 2007;356(11):1140-51. doi: 10.1056/NEJMra063052
- Zhou B, Tian R. Mitochondrial dysfunction in pathophysiology of heart failure. J Clin Invest. 2018;128(9):3716-26. doi: 10.1172/JCI120849
- Shanmugam G, Wang D, Gounder SS, et al. Reductive stress causes pathological cardiac remodeling and diastolic dysfunction. Antioxid Redox Signal. 2020;32:1293-312. doi: 10.1089/ars.2019.7808
- Tsutsui H, Kinugawa S, Matsushima S. Oxidative stress and heart failure. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2011;301:H2181-90. doi: 10.1152/ajpheart.00554.2011
- O’Rourke B, Ashok D, Liu T. Mitochondrial Ca(2+) in heart failure: Not enough or too much? J Mol Cell Cardiol. 2020;151:126-34. doi: 10.1016/j.yjmcc.2020.11.014
- Sheeran FL, Angerosa J, Liaw NY, et al. Adaptations in Protein Expression and Regulated Activity of Pyruvate Dehydrogenase Multienzyme Complex in Human Systolic Heart Failure. Oxid Med Cell Longev. 2019;2019:4532592. doi: 10.1155/2019/4532592
- McCommis KS, Kovacs A, Weinheimer CJ, et al. Nutritional Modulation of Heart Failure in Mitochondrial Pyruvate Carrier-Deficient Mice. Nat Metab. 2020;2(11):1232-47. doi: 10.1038/s42255-020-00296-1
- Bedi KC Jr, Snyder NW, Brandimarto J, et al. Evidence for intramyocardial disruption of lipid metabolism and increased myocardial ketone utilization in advanced human heart failure. Circulation. 2016;133:706-16. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.017545
- Aubert G, Martin OJ, Horton JL, et al. The failing heart relies on ketone bodies as a fuel. Circulation. 2016;133:698-705. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.017355
- Cox PJ, Kirk T, Ashmore T, et al. Nutritional ketosis alters fuel preference and thereby endurance performance in athletes. Cell Metab. 2016;24:256-68. doi: 10.1016/j.cmet.2016.07.010
- Gormsen LC, Svart M, Thomsen HH, et al. Ketone body infusion with 3-hydroxybutyrate reduces myocardial glucose uptake and increases blood flow in humans: A positron emission tomography study. J Am Heart Assoc. 2017;6(3):e005066. doi: 10.1161/JAHA.116.005066
- Nielsen R, Moller N, Gormsen LC, et al. Cardiovascular effects of treatment with the ketone body 3-hydroxybutyrate in chronic heart failure patients. Circulation. 2019;139:2129-41. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.118.036459
- Volek JS, Phinney SD. The Art and Science of Low Carbohydrate Performance: A Revolutionary Program to Extend Your Physical and Mental Performance Envelope. Miami, FL: Beyond Obesity LLC, 2012.
- Shaw DM, Merien F, Braakhuis A, et al. The effect of 1,3-butanediol on cycling time-trial performance. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2019;29:466-73. doi: 10.1123/ijsnem.2018-0284
- Scott BE, Laursen PB, James LJ, et al. The effect of 1,3-butanediol and carbohydrate supplementation on running performance. J Sci Med Sport. 2019;22:702-6. doi: 10.1016/j.jsams.2018.11.027
- Cunnane SC, Courchesne-Loyer A, Vandenberghe C, et al. Can ketones help rescue brain fuel supply in later life? Implications for cognitive health during aging and the treatment of Alzheimer’s disease. Front Mol Neurosci. 2016;9:53. doi: 10.3389/fnmol.2016.00053
- Harvey CJC, Schofield GM, Williden M, McQuillan JA. The effect of medium chain triglycerides on time to nutritional ketosis and symptoms of keto-induction in healthy adults: a randomised controlled clinical trial. J Nutr Metab. 2018;2018:2630565. doi: 10.1155/2018/2630565
- Stubbs BJ, Cox PJ, Kirk T, et al. Gastrointestinal effects of exogenous ketone drinks are infrequent, mild, and vary according to ketone compound and dose. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2019;29:596-603. doi: 10.1123/ijsnem.2019-0014
- Packer M, Anker SD, Butler J, et al. Cardiovascular and renal outcomes with empagliflozin in heart failure. N Engl J Med. 2020;383:1413-24. doi: 10.1056/NEJMoa2022190
- Bonner C, Kerr-Conte J, Gmyr V, et al. Inhibition of the glucose transporter SGLT2 with dapagliflozin in pancreatic alpha cells triggers glucagon secretion. Nat Med. 2015;21:512-7. doi: 10.1038/nm.3828
- Ferrannini E, Baldi S, Frascerra S, et al. Shift to fatty substrate utilization in response to sodium–glucose cotransporter 2 inhibition in subjects without diabetes and patients with type 2 diabetes. Diabetes. 2016;65(5):1190-5. doi: 10.2337/db15-1356
- Lopaschuk GD, Verma S. Mechanisms of cardiovascular benefits of sodium glucose co-transporter 2 (SGLT2) inhibitors. J Am Coll Cardiol Basic Transl Sci. 2020;5:632-44. doi: 10.1016/j.jacbts.2020.02.004
- Vishwanath S, Qaderi V, Steves CJ, et al. Cognitive Decline and Risk of Dementia in Individuals With Heart Failure: A Systematic Review and Meta-analysis. J Card Fail. 2022;28(8):1337-48. doi: 10.1016/j.cardfail.2021.12.014
- Yap NLX, Kor Q, Teo YN, et al. Prevalence and incidence of cognitive impairment and dementia in heart failure – A systematic review, meta-analysis and meta-regression. Hellenic J Cardiol. 2022;67:48-58. doi: 10.1016/j.hjc.2022.07.005
- Poff AM, Moss S, Soliven M, D'Agostino DP. Ketone Supplementation: Meeting the Needs of the Brain in an Energy Crisis. Front Nutr. 2021;8:783659. doi: 10.3389/fnut.2021.783659
![](/img/style/loading.gif)