Ketogenic diets: neurodegenerative and rare diseases

Abstract

The ketogenic diet (KD) is a high-fat, low-carbohydrate, and moderate-protein diet that was first described in 1921, with the goal of mimicking the anticonvulsant effects of fasting. KD causes an increased ketone bodies production, allowing the brain to obtain an alternative fuel to glucose. Recently, its clinical use has expanded notoriously, as well as scientific interest, due to its possible positive effects on various diseases. Based on a bibliographic research, this work aims to analyse the current information on KD and its variants, in addition to review some studies that assess its application in two illnesses: glucose transporter type 1 deficiency syndrome (GLUT1DS) and Alzheimer's disease (AD), as examples of rare and neurodegenerative illness, respectively. On one hand, GLUT1DS is an encephalopathy with a wide spectrum of manifestations, with seizures being the most common. In this disorder, KD-derived ketone bodies represent an efficient alternative energy source. On the other hand, AD is the most frequent cause of dementia and its incidence is expected to increase in the coming decades. Currently, there is no cure, so the neuroprotective effects of ketone bodies may decrease the mitochondrial dysfunction, oxidative stress, and neuroinflammation present in AD. Although overall, both the reported cases of GLUT1DS and preclinical and clinical studies in AD demonstrate clinical benefits with KDs, more research is needed to better understand their role in diverse diseases.

La dieta cetogénica (DC) es una dieta alta en grasas, baja en carbohidratos y moderada en proteínas que fue descrita por primera vez en 1921, con el objetivo imitar los efectos anticonvulsivos del ayuno. La DC provoca un aumento en la producción cuerpos cetónicos, permitiendo al cerebro obtener un combustible alternativo a la glucosa. Recientemente su uso clínico se ha expandido notoriamente, así como también el interés científico, por sus posibles efectos positivos en diversas enfermedades. A partir de una búsqueda bibliográfica, este trabajo pretende analizar la información actual de la DC y sus variantes, y revisar algunos estudios que evalúen su aplicación en dos enfermedades: el síndrome de deficiencia del transportador de glucosa tipo 1 (SDGLUT1) y la enfermedad de Alzheimer (EA), como ejemplos de enfermedad rara y neurodegenerativa, respectivamente. Por una parte, el SDGLUT1 es una encefalopatía con un amplio espectro de manifestaciones, siendo las crisis convulsivas las más comunes. En esta enfermedad, los cuerpos cetónicos representan una eficaz fuente alternativa de energía. Por otra parte, la EA es la causa más común de demencia y se prevé que su incidencia aumente en las próximas décadas. Actualmente, no existe una cura, por tanto, los efectos neuroprotectores de los cuerpos cetónicos podrían disminuir la disfunción mitocondrial, estrés oxidativo y neuroinflamación presentes en la EA. Aunque en general, tanto los casos reportados de SDGLUT1 como los estudios preclínicos y clínicos en EA, demuestran beneficios clínicos con las DCs, se necesita más investigación para comprender mejor su papel en diversas enfermedades.