Ο ρόλος του μικροβιόκοσμου σε παιδιά με επιληψία που ακολουθούν κετογόνο δίαιτα

Abstract

INTRODUCTION: Changes observed in the gut microbiota and their metabolites following the implementation of a ketogenic diet have been associated with improved seizure control in pediatric patients, supporting the hypothesis of “gut–brain axis” interactions.PURPOSE: To investigate alterations in gut microbiota composition and microbial metabolites following an olive oil–based ketogenic diet in pediatric patients with epilepsy, and to evaluate their potential association with diet efficacy and quality of life. METHODS: A three-month prospective study was conducted to investigate the implementation of an olive oil–based ketogenic diet following the principles of the Mediterranean diet (Mediterranean Ketogenic Diet, MedKD) in pediatric patients with epilepsy, following written informed consent from the parents. One parent per patient was enrolled in the control group. Clinical and anthropometric data were recorded before (T1) and three months after initiation of the diet (T2). Fecal samples were collected from patients (T1, T2) and from parents (T1). The gut microbiota was analyzed using 16S rRNA gene sequencing, while microbial metabolic products, specifically short-chain fatty acids (SCFAs), were analyzed by gas chromatography. In addition, the effectiveness of the MedKD in seizure control was evaluated along with the patients’ quality of life, using the PedsQL questionnaire. RESULTS: The study included 18 patients (aged 2.5–15.5 years) and 17 parents (T1). After 3 months, 13 patients completed the study (T2). Adherence to the MedKD was high, with a mean blood ketone level of 2.6 mmol/L. The diet was also highly effective in controlling epilepsy, with 85% of patients showing a positive response. Anthropometric indices improved, while a minor effect of the MKD on the lipid profile was observed. No significant differences were found in the alpha diversity of microorganisms between parents and children at T1 or among children between T1 and T2, in contrast to the significant difference in beta diversity between children and parents at T1. In patients, compared with parents, microbial populations associated with epilepsy were observed. Τhe class Bacilli, the order Lactobacillales, and the family Streptococcaceae were found in significantly higher abundances, whereas the class Clostridia, the order Oscillospirales, the family Ruminococcaceae, and the genera Ruminococcus and unclassified Lachnospiraceae were present in lower abundance in patients compared with their parents. At T2, an increase in strains belonging to the family Eggerthellaceae and a decrease in the genera Lachnospira, Bifidobacterium, Veillonella and Haemophilus were observed. The main SCFAs remained stable at T2, while increases were noted in branched-chain SCFAs. The overall quality of life of the patients improved significantly following implementation of the MKD. CONCLUSIONS: The MedΚD was associated with high adherence, effectiveness, and improvement in anthropometric indices, with a mild effect on the lipid profile. The overall quality of life of the patients improved. The microbial populations detected in the patients were associated with the impact of epilepsy and possibly with the composition of the MedKD.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Οι αλλαγές που παρατηρούνται στον εντερικό μικροβιόκοσμο (ΕΜ) και στους μεταβολίτες του μετά την εφαρμογή κετογόνου δίαιτας έχουν συσχετισθεί με τη βελτίωση ελέγχου των επιληπτικών επεισοδίων σε παιδιατρικούς ασθενείς, υποστηρίζοντας την υπόθεση των αλληλεπιδράσεων του «άξονα εντέρου-εγκεφάλου». ΣΚΟΠΟΣ: Η διερεύνηση των αλλαγών του ΕΜ μετά την εφαρμογή κετογόνου δίαιτας βασισμένης στο ελαιόλαδο σε παιδιά με επιληψία και η πιθανή επίδρασή τους στην αποτελεσματικότητα της δίαιτας και στην ποιότητα ζωής. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ: Πραγματοποιήθηκε τρίμηνη προοπτική μελέτη εφαρμογής κετογόνου δίαιτας βασισμένης στο ελαιόλαδο και τις αρχές της Μεσογειακής δίαιτας (Μεσογειακή Κετογόνος Δίαιτα, ΜΚΔ) σε παιδιατρικούς ασθενείς με επιληψία, κατόπιν ενυπόγραφης συγκατάθεσης των γονέων. Ένας γονέας ανά ασθενή εντάχθηκε στην ομάδα ελέγχου. Καταγράφηκαν κλινικά δεδομένα και στοιχεία ανθρωπομετρίας πριν (Τ1) και 3 μήνες μετά την έναρξη της δίαιτας (Τ2). Δείγματα κοπράνων συλλέχθηκαν από τους ασθενείς (Τ1, Τ2) και από τους γονείς (Τ1). Ο ΕΜ αναλύθηκε με αλληλούχιση του 16S rRNA γονιδίου και τα προϊόντα μεταβολισμού των μικροοργανισμών (λιπαρά οξέα βραχείας αλύσου – short chain fatty acids, SCFAs) με αέρια χρωματογραφία. Αξιολογήθηκε, επίσης, η αποτελεσματικότητα της ΜΚΔ ως προς τον έλεγχο της επιληψίας, καθώς και η ποιότητα ζωής των ασθενών μέσω του ερωτηματολογίου PedsQL. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Στη μελέτη συμπεριλήφθηκαν 18 ασθενείς (ηλικίας 2.5-15.5 ετών) και 17 γονείς (Τ1). Μετά από 3 μήνες, 13 ασθενείς ολοκλήρωσαν τη μελέτη (Τ2). Η προσκόλληση στην ΜΚΔ ήταν υψηλή με μέση τιμή κετονών αίματος 2.6 mmol/L, όπως επίσης και η αποτελεσματικότητά της ως προς τον έλεγχο της επιληψίας με απόκριση 85% των ασθενών. Οι ανθρωπομετρικοί δείκτες βελτιώθηκαν, ενώ παρατηρήθηκε μικρή επίδραση της ΜΚΔ στο λιπιδαιμικό προφίλ. Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στην α-ποικιλότητα των μικροοργανισμών σε γονείς και παιδιά στο Τ1 και στα παιδιά μεταξύ Τ1 και Τ2, σε αντίθεση με τη σημαντική διαφορά στην β-ποικιλότητα μεταξύ παιδιών και γονέων στο Τ1. Στους ασθενείς, σε σύγκριση με τους γονείς, παρατηρήθηκαν μικροβιακοί πληθυσμοί σχετιζόμενοι με την επιληψία. Η κλάση Bacilli, η τάξη Lactobacillales και η οικογένεια Streptococcaceae ήταν σε σημαντικά υψηλότερες αφθονίες, ενώ η κλάση Clostridia, η τάξη Oscillospirales, η οικογένεια Ruminococcaceae, και τα γένη Ruminococcus και unclassified Lachnospiraceae παρατηρήθηκαν σε χαμηλότερη αφθονία στους ασθενείς, συγκριτικά με τους γονείς τους. Στο Τ2, παρατηρήθηκε αύξηση σε στελέχη της οικογένειας Eggerthellaceae, και μείωση στα γένη Lachnospira, Bifidobacterium, Veillonella και Haemophilus. Τα κύρια SCFAs παρέμειναν σταθερά στο Τ2, ενώ αυξήσεις σημειώθηκαν σε διακλαδισμένα SCFAs. Η συνολική ποιότητα ζωής των ασθενών βελτιώθηκε σημαντικά μετά την εφαρμογή της ΜΚΔ. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: Η ΜΚΔ σχετίσθηκε με υψηλή προσκόλληση, αποτελεσματικότητα και βελτίωση των ανθρωπομετρικών δεικτών, με ήπια επίδραση στο λιπιδαιμικό προφίλ. Η συνολική ποιότητα ζωής των ασθενών βελτιώθηκε. Οι μικροβιακοί πληθυσμοί που ανιχνεύθηκαν στους ασθενείς σχετίσθηκαν με την επίδραση της επιληψίας και πιθανόν τη σύνθεση της ΜΚΔ.