Niekiedy można spotkać się z opiniami, że bycie w stanie ketozy jest niebezpieczne dla zdrowia, ewentualnie nie jest do niczego potrzebne. Czy tego typu opinie mają wsparcie w badaniach? Okazuje się, że nie. Co więcej wiele badań wskazuje, że zwiększanie poziomu ciał ketonowych we krwi (przynajmniej okazyjne) pozwala na uzyskania szeregu unikalnych korzyści.

Artykuł wstępnie został opublikowany w czasopiśmie Muscular Development (numer: listopad/grudzień 2015)

Ciała ketonowe

Substraty energetyczne powstające ze spalania kwasów tłuszczowych: β-hydroksymaślan, acetooctan i aceton

Ketoza

Poziom ciał ketonowych we krwi > 0,5 mmol/L

Ketoza żywieniowa

Ketoza wywołana poprzez zabiegi żywieniowe  – głodzenie lub restrykcję węglowodanów

Kwasica ketonowa

Poziom ciał ketonowych we krwi > 10 mmol/L – obserwowany w przypadku niekontrolowanej cukrzycy (przy niedoborach insuliny)

Keto-adaptacja

Proces umożliwiający zwiększenie wykorzystania lipidowych substratów energetycznych (zwłaszcza ciał ketonowych i triglicerydów wewnątrzmięśniowych)

Dieta bardzo niskowęglowodanowa ketogenna (VLCKD)

Dieta pozwalająca na uzyskania ketozy żywieniowej – najczęściej charakteryzuje się następującymi proporcjami makroskładników: 15-25%, 65-80% i 5-10% – odpowiednio dla białek, tłuszczów i węglowodanów

Egzogenne ciała ketonowe

Suplementy zawierające estry lub sole mineralne ciał ketonowych

 

Właściwości ciał ketonowych

Rozpuszczalne w wodzie cząsteczki, o jakich mowa w tabeli wyżej – ciała ketonowe – posiadają szereg ciekawych właściwości:

Zmniejszają rozpad białek mięśniowych

Antykataboliczny wpływ ciał ketonowych może uwidaczniać się zwłaszcza przy dużym deficycie energetycznym oraz niskim udziale białka i/lub węglowodanów w diecie. W jednym z ciekawszych eksperymentów, zbadano wpływ 3 diet o takiej samej ilości kalorii i białka, ale różnej ilości węglowodanów (30, 60 i 104 g/d) (1). Po 9 tygodniach otyli uczestnicy tej próby stracili odpowiednio 16,2; 12,8 i 11,9 kg. Dodatkowo w grupie spożywającej najmniej węglowodanów (mimo największego ubytku masy ciała), odnotowano najmniejszy ubytek beztłuszczowej masy ciała, zaledwie 5% – badani w tej grupie tracili prawie wyłącznie tłuszcz. W pozostałych grupach utrata beztłuszczowej masy ciała wynosiła odpowiednio 16% i 25%.

Stanowią alternatywne źródło energii dla mózgu

W pierwszych dniach głodzenia lub stosowania VLCKD ciała ketonowe zaspokajają 1/3 zapotrzebowania energetycznego mózgu, po kilku tygodniach 2/3, co stanowi mechanizm adaptacyjny umożliwiający zmniejszenie rozpadu białek mięśniowych. Ciekawostka: ciała ketonowe zaspokajają niemal połowę zapotrzebowania energetycznego mózgu noworodka w pierwszych dniach po porodzie (2, 3).   

Zmniejszają uczucie głodu

Wyniki badań, wskazują, że restrykcja węglowodanów do poziomu umożliwiającego nasilenie produkcji ciał ketonowych sprzyja zmniejszeniu uczucia głodu podczas stosowania diet nastawionych na redukcję tkanki tłuszczowej – nie jest jednak jasne, czy ciała ketonowe wywierają w tym zakresie wpływ bezpośredni (4).

Zapobiegają objawom hipoglikemii

Do poszerzenia wiedzy w tym zakresie znacznie przyczynił się Dr. George Cahill  – w jednym z bardziej ekstremalnych badań poddał on otyłych studentów 40-dniowemu „biblijnemu” postowi. Dodatkowo w trakcie postu podano uczestnikom 20 IU insuliny, co doprowadziło u nich do zmniejszenia poziomu glukozy we krwi do 25 mg/dl! – trudno uwierzyć, ale przy wysokim poziomie ciał ketonowych we krwi nie wiązało się to z objawami hipoglikemii (3). Dla uzyskania lepszej perspektywy obniżenie poziomu glukozy do 25 mg/dl zazwyczaj prowadzi do poważnych objawów hipoglikemii – utraty przytomności i śpiączki.

Wykazują pozytywny wpływ na czynniki ryzyka chorób sercowo-naczyniowych i cukrzycy

W ostatnim czasie opublikowano szereg badań ukazujących korzyści związane z przestrzeganiem VLCKD – przede wszystkim zwiększenie „dobrego” cholesterol frakcji HDL i rozmiarów cząsteczek LDL (szczególnie aterogenne są małe, gęste cząsteczki LDL) oraz obniżenia poziomów triglicerydów, glukozy i insuliny a także poprawę licznym parametrów zapalnych (5, 6). Swoją drogą – ciała ketonowe mogą wywierać bezpośredni wpływ na obniżanie poziomu glukozy i poprawę parametrów lipidowych – niedawno odkryto, że beta-hydroksymaślan jest naturalnym ligandem dla receptora niacyny – PUMA-G – poprzez ten receptor niacyna zmniejsza poziom triglicerydów i „złego” cholesterolu frakcji LDL oraz zwiększa poziom „dobrego” cholesterolu frakcji HDL (7). Poza tym, beta-hydroksymaślan jest endogennym, specyficznym inhibitorem diacetylaz histonów (HDACs) (8). Hamowanie HDACs przez beta-hydroksymaślan prowadzi do zmian w transkrypcji genów, włączając geny odpowiedzialne za kodowanie czynników umożliwiających zmniejszenie stresu oksydacyjnego – FOXO3A i MT2.

Posiadają terapeutyczny wpływ w chorobach neurodegeneracyjnych

W latach 30-tych „dieta ketogenna” (wersje VLCKD stosowane w epilepsji zazwyczaj charakteryzują się większym udziałem tłuszczu niż diety, o których mowa w tym artykule) była cenionym sposobem leczenia padaczki. Wkrótce w efekcie wynalezienia nowych leków, zalecenia dietetyczne w leczeniu padaczki zaczęto postrzegać, jako mało efektywne i niepotrzebne (9). Wykorzystanie diety ketogennej zostało ograniczone do kilku ośrodków w Stanach Zjednoczonych. Sytuacja uległa zmianie za sprawą 20-miesięcznego chłopca o imieniu Charlie Abrahams, cierpiącego na bardzo ciężką postać lekoopornej padaczki. Ojciec Charliego – Jim Abrahams – znany reżyser komedii filmowych (m.in. współreżyser filmów: „Czy leci z nami pilot?” i serii „Naga broń”) znalazł informacje o diecie ketogennej w jednej z książek i postanowił zabrać swojego syna do szpitala Johna Hopkinsa w Baltimore, gdzie dieta ketogenna była stosowana w leczeniu padaczki nieprzerwanie od lat 20-tych. Zaledwie po 4 dniach przestrzegania diety chłopiec przestał mieć napady padaczki. Jim następnie założył Fundację Charliego w celu upowszechnienia wiedzy na temat terapeutycznego wpływu diety ketogennej w leczeniu padaczki. W głównej mierze dzięki tym wydarzeniom obecnie dieta ketogenna nie jest postrzegana, jako terapia ostatniej szansy a jednocześnie bada się terapeutyczne właściwości ciał ketonowych w innych schorzeniach gdzie dochodzi do uszkodzenia i obumierania komórek nerwowych, takich jak: autyzm, choroba Alzheimera, Parkinsona i Lou Gehriga (10).

Wpływają negatywnie na rozwój komórek nowotworowych

Zmniejszenie poziomu insuliny i glukozy oraz zwiększenie poziomu ciał ketonowych we krwi stwarza wyjątkowo niekorzystne warunki do inicjacji i rozwoju nowotworów (11, 12). W jednym z bardziej interesujących eksperymentów, z udziałem pacjentów z zaawansowanymi postaciami nowotworów (m.in. piersi, płuc, jajników i jelit) zaobserwowano, że zwiększenie poziomu ciał ketonowych po 28 dniach przestrzegania VLCKD miało pozytywny związek ze stabilizacją lub częściową remisją nowotworów (13).

Stanowią bardziej wydajne paliwo komórkowe niż glukoza i kwasy tłuszczowe

Po raz pierwszy właściwość ta została odnotowana w badaniach dotyczących mobilności plemników – obecności ciał ketonowych przyczyniała się do zwiększenia mobilności przy jednoczesnym obniżeniu zużycia tlenu (2).

Zwiększają przepływ krwi  

Jedno z ostatnich badań wskazuje, że ciała ketonowe mogą zapobiegać obniżeniu przepływu krwi w mózgu, jaki pojawia się w efekcie starzenia (14). Właściwość ta jest również badana pod kątem wspomagania gojenia ran – ciała ketonowe zwiększają tutaj przepływ krwi a tym samym ilość dostarczanych składników potrzebnych do gojenia rany (15).  

Na zakończenie

Wyżej przedstawione wnioski wskazują na bardzo szeroki potencjał strategii żywieniowych przyczyniających się do zwiększenia poziomu ciał ketonowych we krwi. Mam  tutaj na myśli, zarówno potencjał w zakresie poprawiania stanu zdrowia, jak i korzyści sylwetkowo-wydolnościowe. W kolejnej części przyjrzę się bliżej temu drugiemu aspektowi. Zwrócę również uwagę na praktyczne aspekty dotyczące stosowania VLCKD.

Referencje:

1) Young i wsp. (1971). Effect of body composition and other parameters in obese young men of carbohydrate level of reduction diet. Am J Clin Nutr. 24:290-6.

2) Cahill i Veech (2003). Ketoacids? Good medicine? Trans Am Clin Climatol Assoc. 114: 149-61.

3) Cahill (2006). Fuel metabolism in starvation. Annu Rev Nutr. 26:1-22.

4) Johnstone i wsp. (2008). Effects of a high-protein ketogenic diet on hunger, appetite, and weight loss in obese men feeding ad libitum. Am J Clin Nutr. 87: 44–55.

5) Volek (2008). Dietary carbohydrate restriction induces a unique metabolic state positively affecting atherogenic dyslipidemia, fatty acid partitioning, and metabolic syndrome. Prog Lipid Res. 47:307-18.

6) Paoli i wsp. (2013). Beyond weight loss: a review of the therapeutic uses of very-low-carbohydrate (ketogenic) diets. Eur J Clin Nutr. 67:789-96.

7) Taggart (2005). (D)-beta-Hydroxybutyrate inhibits adipocyte lipolysis via the nicotinic acid receptor PUMA-G. J Biol Chem. 280:26649-52. 

8) Shimazu i wsp. (2013). Suppression of oxidative stress by β-hydroxybutyrate, an endogenous histone deacetylase inhibitor. Science. 339:211-4.

9) Kossoff i Hartman (2012). Ketogenic diets: new advances for metabolism-based therapies. Curr Opin Neurol. 25:173-8. 

10) Newport i wsp. (2015). A new way to produce hyperketonemia: use of ketone ester in a case of Alzheimer’s disease. Alzheimers Dement. 11:99-103. 

11) Poff i wsp. (2014). Ketone supplementation decreases tumor cell viability and prolongs survival of mice with metastatic cancer. Int J Cancer. 1;135:1711-20.

12) Seyfried i wsp. (2014). Cancer as a metabolic disease: implications for novel therapeutics. Carcinogenesis. 35:515-27. 

13) Fine i wsp. (2012). Targeting insulin inhibition as a metabolic therapy in advanced cancer: a pilot safety and feasibility dietary trial in 10 patients. Nutrition. 28:1028-35.

14) Lin i wsp. (2015). Caloric restriction increases ketone bodies metabolism and preserves blood flow in aging brain. Neurobiol Aging. 36:2296-303. 

15) Kesl i wsp. (2014). Sustaining dietary ketosis to improve blood flow and wound healing in young and aged Fisher rats. The FASEB Journal. 734.7.