Modern Pediatrics. Ukraine. (2023). 1(129): 41-50. doi 10.15574/SP.2023.129.41
Писарев А. А.¹, Марушко Ю. В.¹, Курилина Т. В.², Марушко Т. В.^2
1Национальный медицинский университет имени А.А. Богомольца, г. Киев, Украина
²Национальный университет здравоохранения Украины имени П.Л. Шупика, г. Киев

— Для цитирования: Pysariev AO, Marushko YV, Kurilina TV, Мarushko TV. (2022). Application of the ketogenic diet in pediatrics: a range of possibilities Modern Pediatrics. Ukraine. 1(129): 41-50. doi 10.15574/SP.2023.129.41.
Статья поступила в редакцию 30.11.2022 г., принята в печать 07.02.2023 г.

Цель — описать возможности применения кетогенной диеты (КД) в педиатрической популяции с лечебной целью при рефрактерном судорожном синдроме, врожденных нарушениях метаболизма.
Кратко освещены исторические аспекты развития специального медицинского питания для достижения устойчивого кетоза у детей для лечения судорог различного генеза; приведено развитие доказательной базы по эффективности КД у детей. Проведен обзор современных данных о многофакторных механизмах нейропротективных эффектов КД. В частности, рассмотрены отдельные пути модулирования фундаментальных биохимических путей, пресинаптические и постсинаптические изменения везикулярного транспортирования и высвобождения в синапсах эксайтотоксических и тормозных субстратов. Описаны четыре типа КД по распределению белков, жиров и углеводов: классическая, модифицированная диета Аткинса, КД со среднецепочечными триглицеридами и диета с низким гликемическим индексом. Рассмотрены показания и противопоказания для назначения медицинской КД-терапии. Очерчены наиболее соответствующие типу КД возрастные периоды детства для достижения максимальной эффективности. Подробно описаны основные цели этапов подготовки ребенка и семьи к началу диетического лечения, принципы инициации КД, лабораторно-инструментального мониторинга и прекращения КД-терапии. Особое внимание уделено вопросу консультирования ребенка перед началом КД, основным шагам по расчету доли макронутриентов и принципам составления ежедневного питания. Разобраны возможности назначения медицинской КД-терапии вне рефрактерных судорог, в частности, при синдроме дефицита глюкозотрансферазы 1, дефиците пируватдегидрогеназы, митохондриальных расстройствах, сердечной недостаточности, травмах мозга. Представлены имеющиеся специальные продукты для медицинских целей (клиническое питание) для организации медицинской КД-терапии у педиатрических пациентов, особенно первых лет жизни.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Ключевые слова: кетогенная диета, дети, механизмы действия, рефрактерные судороги, метаболические нарушения, показания, принципы назначения.
ЛИТЕРАТУРА

1. Acharya P, Acharya C, Thongprayoon C, Hansrivijit P, Kanduri SR, Kovvuru K et al. (2021). Incidence and Characteristics of Kidney Stones in Patients on Ketogenic Diet: A Systematic Review and Meta-Analysis. Diseases. 9 (2): 39. https://doi.org/10.3390/diseases9020039; PMid:34070285 PMCid:PMC8161846

2. Auvin S. (2021). New developments for dietary treatment of epilepsy after a century of history for the ketogenic diet. Brain Commun. 3 (4): fcab234. https://doi.org/10.1093/braincomms/fcab234; PMid:34704031 PMCid:PMC8536870

3. Branco AF, Ferreira A, Simões RF, Magalhães-Novais S, Zehowski C, Cope E et al. (2016). Ketogenic diets: from cancer to mitochondrial diseases and beyond. Eur J Clin Invest. 46 (3): 285-298. https://doi.org/10.1111/eci.12591; PMid:26782788

4. Cervenka M, Pascual JM, Rho JM, Thiele E, Yellen G, Whittemore V, Hartman AL. (2021). Metabolism-based therapies for epilepsy: new directions for future cures. Ann Clin Transl Neurol. 8 (8): 1730-1737. https://doi.org/10.1002/acn3.51423; PMid:34247456 PMCid:PMC8351378

5. Chida R, Shimura M, Nishimata S, Kashiwagi Y, Kawashima H. (2018). Efficacy of ketogenic diet for pyruvate dehydrogenase complex deficiency. Pediatr Int. 60: 1041-1042. https://doi.org/10.1111/ped.13700; PMid:30407699

6. Clanton RM, Wu G, Akabani G, Aramayo R. (2017). Control of seizures by ketogenic diet-induced modulation of metabolic pathways. Amino Acids. 49: 1-20. https://doi.org/10.1007/s00726-016-2336-7; PMid:27683025

7. Dąbek A, Wojtala M, Pirola L, Balcerczyk A. (2020). Modulation of Cellular Biochemistry, Epigenetics and Metabolomics by Ketone Bodies. Implications of the Ketogenic Diet in the Physiology of the Organism and Pathological States. Nutrients. 12 (3): 788. https://doi.org/10.3390/nu12030788; PMid:32192146 PMCid:PMC7146425

8. Falsaperla R, D'Angelo G, Praticò AD, Mauceri L, Barbagallo M, Pavone P et al. (2020). Ketogenic diet for infants with epilepsy: A literature review. Epilepsy & behavior. 112: 107361. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2020.107361; PMid:33181904

9. Gavrilovici C, Rho JM. (2021). Metabolic epilepsies amenable to ketogenic therapies: Indications, contraindications, and underlying mechanisms. J Inherit Metab Dis. 44 (1): 42-53. https://doi.org/10.1002/jimd.12283; PMid:32654164

10. Greco T, Glenn TC, Hovda DA, Prins ML. (2016). Ketogenic diet decreases oxidative stress and improves mitochondrial respiratory complex activity. Journal of cerebral blood flow and metabolism: official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 36 (9): 1603-1613. https://doi.org/10.1177/0271678X15610584; PMid:26661201 PMCid:PMC5012517

11. Guo Y, Liu X, Li T, Zhao J, Yang Y, Yao Y et al. (2022). Alternate-day ketogenic diet feeding protects against heart failure through preservation of ketogenesis in the liver. Oxid Med Cell Longev. 2022: 4253651. https://doi.org/10.1155/2022/4253651; PMid:35707271 PMCid:PMC9192193

12. Huang L, Li H, Zhong J, Yang L, Chen G, Wang D et al. (2022). Efficacy and Safety of the Ketogenic Diet for Mitochondrial Disease with Epilepsy: A Prospective, Open-labeled, Controlled Study. Front Neurol. 13: 880944. https://doi.org/10.3389/fneur.2022.880944; PMid:35979062 PMCid:PMC9377015

13. Hwang CY, Choe W, Yoon KS, Ha J, Kim SS, Yeo EJ, Kang I. (2022). Molecular Mechanisms for Ketone Body Metabolism, Signaling Functions, and Therapeutic Potential in Cancer. Nutrients. 14 (22): 4932. https://doi.org/10.3390/nu14224932; PMid:36432618 PMCid:PMC9694619

14. Ismayilova N, Leung M-A, Kumar R, Smith M, Williams RE. (2018). Ketogenic diet therapy in infants less than two years of age for medically refractory epilepsy. Seizure. 57: 5-7. https://doi.org/10.1016/j.seizure.2018.02.014; PMid:29524777

15. Kim SH, Shaw A, Blackford R, Lowman W, Laux LC, Millichap JJ, Nordli DR. (2019). The ketogenic diet in children 3 years of age or younger: a 10-year single-center experience. Sci Rep. 9 (1): 8736. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45147-6; PMid:31217425 PMCid:PMC6584655

16. Koppel SJ, Swerdlow RH. (2018). Neuroketotherapeutics: A modern review of a century-old therapy. Neurochem Int. 117: 114-125. https://doi.org/10.1016/j.neuint.2017.05.019; PMid:28579059 PMCid:PMC5711637

17. Kossoff E, Cervenka M. (2020). Ketogenic Dietary Therapy Controversies for Its Second Century. Epilepsy Currents. 20 (3): 125-129. https://doi.org/10.1177/1535759719890337; PMid:31786950 PMCid:PMC7281909

18. Kossoff EH, McGrogan JR, Bluml RM, Pillas DJ, Rubenstein JE, Vining EP. (2006). A modified Atkins diet is effective for the treatment of intractable pediatric epilepsy. Epilepsia. 47: 421-424. https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2006.00438.x; PMid:16499770

19. Kossoff EH, Zupec-Kania BA, Auvin S, Ballaban-Gil KR, Bergqvist C, Blackford AG et al. (2018). Optimal clinical management of children receiving dietary therapies for epilepsy: Updated recommendations of the International Ketogenic Diet Study Group. Epilepsia open. 3 (2): 175-192. https://doi.org/10.1002/epi4.12225; PMid:29881797 PMCid:PMC5983110

20. Lambert B, Neal E. (2020). A guide for the practical implementation of the Classical Ketogenic Diet for the dietary management of epilepsy and neurometabolic disease. Vitaflo International Ltd.: 23. URL: www.nestlehealthscience.com/Vitaflo/VIA.

21. Lima PA, Sampaio LP, Damasceno NR. (2014). Neurobiochemical mechanisms of a ketogenic diet in refractory epilepsy. Clinics. 69: 699-705. https://doi.org/10.6061/clinics/2014(10)09; PMid:25518023

22. Løkken N, Hansen KK, Storgaard JH, Ørngreen MC, Quinlivan R, Vissing J. (2020). Titrating a modified ketogenic diet for patients with McArdle disease: A pilot study. Journal of inherited metabolic disease. 43 (4): 778-786. https://doi.org/10.1002/jimd.12223; PMid:32060930

23. Mu Ch, Tompkins ThA, Rho JM, Scantlebury MH, Shearer J. (2022). Gut-based manipulations spur hippocampal mitochondrial bioenergetics in a model of pediatric epilepsy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Molecular Basis of Disease. 1868 (9): 166446. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2022.166446; PMid:35589071

24. Murugan M, Boison D. (2020). Ketogenic diet, neuroprotection, and antiepileptogenesis. Epilepsy Res. 167: 106444. https://doi.org/10.1016/j.eplepsyres.2020.106444; PMid:32854046 PMCid:PMC7655615

25. Nangia S, Caraballo RH, Kang HC, Nordli DR, Scheffer IE. (2012). Is the ketogenic diet effective in specific epilepsy syndromes? Epilepsy research. 100 (3): 252-257. https://doi.org/10.1016/j.eplepsyres.2012.01.015; PMid:22424762

26. Nordli DR Jr, Kuroda MM, Carroll J, Koenigsberger DY, Hirsch LJ, Bruner HJ, Seidel WT, De Vivo D. (2001). Experience with the ketogenic diet in infants. Pediatrics. 108 (1): 129-133. https://doi.org/10.1542/peds.108.1.129; PMid:11433065

27. Olson CA, Vuong HE, Yano JM, Liang QY, Nusbaum DJ, Hsiao EY. (2018). The Gut Microbiota Mediates the Anti-Seizure Effects of the Ketogenic Diet. Cell. 173 (7): 1728-1741.e13. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.04.027; PMid:29804833 PMCid:PMC6003870

28. Parikh S, Goldstein A, Karaa A, Koenig MK, Anselm I, Brunel-Guitton C et al. (2017). Patient care standards for primary mitochondrial disease: a consensus statement from the Mitochondrial Medicine Society. Genetics in medicine: official journal of the American College of Medical Genetics. 19 (12): 10.1038/gim.2017.107. https://doi.org/10.1038/gim.2017.107; PMid:28749475 PMCid:PMC7804217

29. Poff AM, Rho JM, D'Agostino DP. (2019). Ketone Administration for Seizure Disorders: History and Rationale for Ketone Esters and Metabolic Alternatives. Front. Neurosci. 13: 1041. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.01041; PMid:31680801 PMCid:PMC6803688

30. Qu C, Keijer J, Adjobo-Hermans MJW, van de Wal M, Schirris T, van Karnebeek C et al. (2021). The ketogenic diet as a therapeutic intervention strategy in mitochondrial disease. Int J Biochem Cell Biol. 138: 106050. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2021.106050; PMid:34298163

31. Rezaei S, Abdurahman AA, Saghazadeh A, Badv RS, Mahmoudi M. (2019). Short-term and long-term efficacy of classical ketogenic diet and modified Atkins diet in children and adolescents with epilepsy: A systematic review and meta-analysis. Nutritional neuroscience. 22 (5): 317-334. https://doi.org/10.1080/1028415X.2017.1387721; PMid:29069983

32. Rho JM, Boison D. (2022). The metabolic basis of epilepsy. Nature reviews. Neurology. 18(6): 333-347. https://doi.org/10.1038/s41582-022-00651-8; PMid:35361967

33. Rogawski MA, Löscher W, Rho JM. (2016). Mechanisms of Action of Antiseizure Drugs and the Ketogenic Diet. Cold Spring Harbor perspectives in medicine. 6 (5): a022780. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a022780; PMid:26801895 PMCid:PMC4852797

34. Saris CGJ, Timmers S. (2022). Ketogenic diets and Ketone suplementation: A strategy for therapeutic intervention. Front Nutr. 9: 947567. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.947567; PMid:36458166 PMCid:PMC9705794

35. Scheffer IE, Berkovic S, Capovilla G, Connolly MB, French J, Guilhoto L et al. (2017). ILAE classification of the epilepsies: position paper of the ILAE Commission for Classification and Terminology. Epilepsia. 58 (4): 512-521. https://doi.org/10.1111/epi.13709; PMid:28276062 PMCid:PMC5386840

36. Simeone TA, Simeone KA, Rho JM. (2017). Ketone Bodies as Anti-Seizure Agents. Neurochem Res. 42 (7): 2011-2018. https://doi.org/10.1007/s11064-017-2253-5; PMid:28397070 PMCid:PMC5505793

37. Smith KA, Hendricks BK, DiDomenico JD, Conway BN, Smith TL, Azadi A, Fonkem E. (2022). Ketogenic Metabolic Therapy for Glioma. Cureus. 14 (6): e26457. https://doi.org/10.7759/cureus.26457

38. Sofou K, Dahlin M, Hallböök T, Lindefeldt M, Viggedal G, Darin N. (2017). Ketogenic diet in pyruvate dehydrogenase complex deficiency: short‐ and long‐term outcomes. J Inherit Metab Dis. 40: 237-245. https://doi.org/10.1007/s10545-016-0011-5; PMid:28101805 PMCid:PMC5306430

39. Sourbron J, Thevissen K, Lagae L. (2021). The Ketogenic Diet Revisited: Beyond Ketones. Front Neurol. 12: 720073. https://doi.org/10.3389/fneur.2021.720073; PMid:34393987 PMCid:PMC8363000

40. Tozzi R, Cipriani F, Masi D, Basciani S, Watanabe M, Lubrano C et al. (2022). Ketone Bodies and SIRT1, Synergic Epigenetic Regulators for Metabolic Health: A Narrative Review. Nutrients. 14 (15): 3145. https://doi.org/10.3390/nu14153145; PMid:35956321 PMCid:PMC9370141

41. Tumienė B, Del Toro Riera M, Grikiniene J, Samaitiene-Aleknienė R, Praninskienė R, Monavari AA, Sykut-Cegielska J. (2022). Multidisciplinary Care of Patients with Inherited Metabolic Diseases and Epilepsy: Current Perspectives. eCollection 2022. J Multidiscip Healthc. 15: 553-566. https://doi.org/10.2147/JMDH.S251863; PMid:35387391 PMCid:PMC8977775

42. Van der Louw E, van den Hurk D, Neal E, Leiendecker B, Fitzsimmon G, Dority L et al. (2016). Ketogenic diet guidelines for infants with refractory epilepsy. EJPN. 20 (6): 798-809. https://doi.org/10.1016/j.ejpn.2016.07.009; PMid:27470655

43. Verrotti A, Iapadre G, Di Francesco L, Zagaroli L, Farello G. (2020). Diet in the Treatment of Epilepsy: What We Know So Far. Nutrients. 12 (9): 2645. https://doi.org/10.3390/nu12092645; PMid:32872661 PMCid:PMC7551815

44. Villaluz MM, Lomax LB, Jadhav T, Cross JH, Scheffer IE. (2018). The ketogenic diet is effective for refractory epilepsy associated with acquired structural epileptic encephalopathy. Dev Med Child Neurol. 60: 718-723. https://doi.org/10.1111/dmcn.13687; PMid:29451698

45. Wheless JW. (2008). History of the ketogenic diet. Epilepsia. 49 (8): 3-5. https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2008.01821.x; PMid:19049574

46. Yang H, Shan W, Zhu F, Wu J, Wang Q. (2019). Ketone Bodies in Neurological Diseases: Focus on Neuroprotection and Underlying Mechanisms. Front Neurol. 10: 585. https://doi.org/10.3389/fneur.2019.00585; PMid:31244753 PMCid:PMC6581710

47. Yurista SR, Nguyen CT, Rosenzweig A, de Boer RA, Westenbrink BD. (2021). Ketone bodies for the failing heart: Fuels that can fix the engine? Trends Endocrinol Metab. 32: 814-826. https://doi.org/10.1016/j.tem.2021.07.006; PMid:34456121

48. Zhu H, Bi D, Zhang Y, Kong C, Du J, Wu X, Wei Q, Qin H. (2022). Ketogenic diet for human diseases: the underlying mechanisms and potential for clinical implementations. Signal transduction & targeted therapy. 7 (1): 11. https://doi.org/10.1038/s41392-021-00831-w; PMid:35034957 PMCid:PMC8761750

49. Zweers H, van Wegberg AMJ, Janssen MCH, Wortmann SB. (2021). Ketogenic diet for mitochondrial disease: A systematic review on efficacy and safety. Orphanet J Rare Dis. 16: 295. https://doi.org/10.1186/s13023-021-01927-w; PMid:34217336 PMCid:PMC8254320