Dieta ketogeniczna opiera się na znaczącym ograniczeniu spożycia węglowodanów, kiedy głównym źródłem energii stają się tłuszcze. Prowadzi to do stanu ketozy, gdy organizm czerpie energię z ciał ketonowych, potocznie nazywanych ketonami. Czym tak naprawdę są ciała ketonowe? Jak powstają i jak działają? Dlaczego spalanie kwasów tłuszczowych może być korzystne dla organizmu? Więcej dowiesz się w tym artykule.
Czym są ketony i ciała ketonowe oraz jak powstają w organizmie?
Warto zacząć od tego, czym są ciała ketonowe i dlaczego dieta ketogeniczna prowadzi do ich powstawania.
Na keto spożywamy poniżej 50 g (a często nawet poniżej 20 g) węglowodanów dziennie. W takich warunkach zmienia się metabolizm organizmu, ponieważ w klasycznej diecie większość energii pochodzi z węglowodanów. Rozpoczyna się proces ketogenezy. Po kilku dniach ograniczenia spożycia węglowodanów w wątrobie z kwasów tłuszczowych powstają ketony: acetooctan (AcAc), β-hydroksymaślan (BHB) oraz aceton.
Ciała ketonowe mogą być wykorzystywane jako źródło energii, ponieważ podobnie jak glukoza (powstająca w wyniku rozkładu złożonych węglowodanów) mają zdolność przenikania przez barierę krew-mózg. Dzięki temu ketony, które powstają w wątrobie w wyniku rozkładu kwasów tłuszczowych, stają się źródłem energii dla centralnego układu nerwowego. Mogą być wykorzystywane przez tkanki jako źródło energii po przekształceniu ich w acetylo-CoA i włączeniu w cykl Krebsa. Być może pamiętasz z biologii, że cykl Krebsa, zachodzący w mitochondriach, prowadzi następnie do łańcucha oddechowego, w którym powstaje najwięcej ATP, czyli nośnika energii w naszym organizmie. Ketony są związkami, które mogą być wykorzystywane do produkcji energii, ale nasze ciało w pierwszej kolejności korzysta z glukozy.
Jeśli masz do czynienia z cukrzycą, możesz usłyszeć o kwasicy ketonowej, czyli o stanie niebezpiecznym dla zdrowia i życia. Taki stan różni się jednak od kontrolowanej ketozy. Podczas fizjologicznej ketozy stężenie ketonów we krwi osiąga maksymalny poziom 7/8 mmol/L bez zmiany pH. Natomiast w trakcie kwasicy ketonowej u diabetyków stężenie ciał ketonowych przekracza 20mmol/L, a pH znacznie się obniża. U zdrowej osoby nie ma aż tak dużego stężenia ketonów w organizmie, ponieważ są one na bieżąco wykorzystywane przez centralny układ nerwowy. Stan ketozy nie oznacza więc z automatu zakwaszenia organizmu.
Warunki powstawania ketonów w organizmie
Klasyczną dietę ketogeniczną charakteryzuje wysoka zawartość tłuszczów, adekwatna do naszego zapotrzebowania zawartość białka oraz bardzo niewielka ilość węglowodanów. Jadłospis może składać się podczas adaptacji np. z około 90% tłuszczu, 2% węglowodanów i 8% białka. Proporcja tłuszczów do pozostałych składników odżywczych (węglowodany i białko) zazwyczaj wynosi 3:1 lub 4:1. W takich warunkach ciała ketonowe powstają i są wykorzystywane jako źródło energii. Po okresie adaptacji najczęściej nieco zwiększa się zawartość białka i węglowodanów kosztem tłuszczy.
Rola ketonów jako źródła energii
Na klasycznej diecie głównym źródłem energii jest glukoza. Kiedy jednak ograniczamy węglowodany i wyczerpiemy to źródło energii, nasz organizm poszukuje alternatywy. Podczas diety ketogenicznej organizm zaczyna wykorzystywać ciała ketonowe jako główne źródło energii. Badania potwierdzają, że może to przynosić liczne korzyści dla zdrowia. Nasz organizm jest więc w stanie zaadaptować się do wykorzystywania ketonów, które są naprawdę wydajnym źródłem energii. W przeliczeniu na jednostkę tlenu, ciała ketonowe dostarczają więcej energii niż glukoza.
Ketony a odchudzanie: Jak dieta ketogeniczna pomaga w redukcji masy ciała?
Kiedy w organizmie pojawia się niski poziom glukozy, organizm zaczyna ją oszczędzać i preferować ciała ketonowe, jako źródło energii. W związku z niższym poziomem glukozy, spada produkcja insuliny, co hamuje lipogenezę (czyli hamowane jest powstawanie tkanki tłuszczowej) oraz zwiększa się wydzielanie glukagonu. W następstwie tych wszystkich procesów przyspiesza proces lipolizy (rozkładu tkanki tłuszczowej) i powstawania ciał ketonowych, które stają się paliwem dla mitochondriów, czyli części naszych komórek, w których powstaje energia. Dzięki temu, ketoza może przyspieszać proces odchudzania i pomagać szybciej spalać tłuszcz u osób, u których inne diety nie przynosiły skutków.
Dieta z wysoką zawartością tłuszczu i stosunkowo dużą ilością białka jest przede wszystkim sycąca. Dzięki temu łatwiej utrzymać deficyt kaloryczny i chudnąć.
Warto pamiętać, że przy redukcji wagi liczy się przede wszystkim wytrwałość. Na samym początku keto spadek masy ciała wynika głównie z wypłukania glikogenu mięśniowego i zmniejszenia zatrzymywania wody w organizmie. Trzeba o tym pamiętać, bo to jeszcze nie jest sygnał, że dieta zadziałała i możesz wrócić do dawnych nawyków. Najlepsze efekty utrzymują osoby, które zachowują ograniczenie węglowodanów na stałe – chociaż niekoniecznie tak rygorystyczne, jak na początku.
Poziom ketonów we krwi: jak monitorować ketozę?
Poziom ketonów można kontrolować, zarówno wykonując badanie ketonów w moczu, jak i we krwi. Żeby sprawdzić stężenie w krwi, niezbędny jest glukometr ze specjalnymi paskami do badania poziomu ciał ketonowych. Wystarczy nakłuć palec, a następnie nanieść kropelkę krwi na pasek i włożyć go do glukometru. Teraz pozostaje zinterpretować wynik:
- <0,5 mmol/l: nie jesteś w ketozie.
- 0,5-1,5: lekka ketoza, może być pomocna przy odchudzaniu.
- 1,5-3: optymalna ketoza, tutaj czerpiesz maksymalne korzyści z keto.
- >3: za wysoki poziom ciał ketonowych, może oznaczać, że dostarczasz sobie za mało energii i jesteś w stanie głodówki.
- >8: pojawia się ryzyko kwasicy ketonowej, trzeba zgłosić się do lekarza, ponieważ wskazuje na problemy zdrowotne.
Test z krwi ma ten plus, że jest dokładniejszy i pokazuje wynik w czasie rzeczywistym. Najlepiej zrobić badanie wieczorem, po ostatnim posiłku. Warto też pamiętać, że wyróżniamy kilka rodzajów ciał ketonowych. Badanie krwi oznacza ten najważniejszy z nich, czyli BHB (beta-hydroksymaślan).
Badania ciał ketonowych w moczu: jak się do nich przygotować?
Alternatywą dla badania krwi jest test na obecność ciał ketonowych w moczu. Taki test jest tańszy, ponieważ nie musisz mieć glukometru i specjalnych pasków. Niestety ma ten minus, że pokazuje wyniki z pewnym opóźnieniem, a stężenie ketonów np. w ciągu 2 godzin może już być inne. Warto też pamiętać, że w moczu oznaczasz acetooctan, a nie BHB. Przed wykonaniem badania powinno się unikać odwodnienia oraz picia dużej ilości płynów w krótkim czasie, ponieważ to może zakłamać wyniki.
Badanie najlepiej wykonać z pierwszego rannego moczu. Próbkę moczu należy pobrać do czystego, suchego pojemnika i jak najszybciej przeprowadzić test. Ewentualnie można też zwilżyć pasek umieszczając go w strumieniu moczu.
Po wskazanym przez producenta czasie możesz porównać kolor paska z legendą, aby odczytać wynik. U zdrowych osób, które nie są na keto, ketonów w moczu nie ma lub są ich śladowe ilości. Podczas keto adaptacji poziom ciał ketonowych w moczu rośnie z każdym dniem od niskiego, przez średni, nawet do wysokiego. Dzieje się tak, ponieważ organizm dopiero przystosowuje się do ich wykorzystywania. Pamiętaj jednak, że po okresie keto adaptacji poziom ketonów w moczu ponownie spada, ponieważ metabolizm przyzwyczaja się do ciał ketonowych i produkuje ich tyle, ile potrzebuje oraz umie je dobrze wykorzystać. Jeśli więc jesteś na keto dłużej niż miesiąc lub dwa, paski z moczu już nie będą dla Ciebie pomocne.
Objawy i przyczyny ketonurii
U zdrowych osób, które nie przechodzą adaptacji do diety ketogenicznej, nie powinniśmy stwierdzać obecności ketonów w moczu. Jeśli wykrywa się ciała ketonowe w moczu lub ich stężenie we krwi wynosi ponad 0,5 mmol/l, najczęściej jest to wynik niewyrównanej cukrzycy. Obecność ketonów w moczu to tzw. ketonuria, a ich zbyt duże stężenie we krwi to tzw. ketonemia.
Taki stan może pojawić się również w wyniku głodówki, po intensywnych wymiotach, wyczerpujących treningach lub po nadużywaniu alkoholu. Niezamierzona obecność ciał ketonowych w moczu może być spowodowana poważną chorobą, dlatego wymaga konsultacji lekarskiej. Ketony są przydatne nie tylko przy diecie ketogenicznej, ale też w diagnostyce i monitorowaniu cukrzycy.
Ketony a cukrzyca typu 1: co warto wiedzieć?
Nie zawsze ilość ketonów we krwi i moczu jest tylko kwestią przestrzegania diety ketogenicznej. Wzrost ich stężenia może wynikać z nierozpoznanej lub niekontrolowanej cukrzycy typu 1, kiedy pojawia się niedobór insuliny w organizmie.
Natychmiast trzeba wezwać pogotowie lub udać się do szpitala, jeśli pojawiają się takie objawy ketonurii i kwasicy ketonowej, jak:
- Nadmierne pragnienie, odwodnienie,
- Suchość w ustach,
- Częste oddawanie moczu, duża ilość moczu,
- Osłabienie, senność, zawroty głowy,
- Nudności, wymioty, ból brzucha,
- Zapach owoców lub acetonu z ust,
- Problemy z oddychaniem (najpierw szybki, głęboki oddech, a następnie płytki).
Może to być kwasica ketonowa, która jest stanem zagrożenia życia. Nieleczona może prowadzić do utraty przytomności i śpiączki cukrzycowej. Kwasica w swojej początkowej fazie przypomina zatrucie pokarmowe, dlatego warto zachować czujność i w razie niepokojących objawów, kontrolować ciała ketonowe.
U cukrzyków stężenie BHB we krwi nie powinno przekraczać 0,5 mmol/l, a w moczu nie powinny znajdować się ciała ketonowe lub ich śladowe ilości.
Legalny doping: ketony egzogenne w sporcie
Skoro dieta ketogeniczna przynosi tyle korzyści, to czy da się trochę oszukać organizm, podając mu ketony z zewnątrz? Tak, jest to możliwe, ponieważ na rynku dostępne są sole ciał ketonowych. Według niektórych ketony są uważane za legalny doping dla sportowców.
Skąd ta teoria? Przede wszystkim ciała ketonowe mogą przyspieszać regenerację organizmu. Dzieje się tak przede wszystkim, ponieważ mają działanie przeciwzapalne oraz są wydajnym źródłem energii. Dzięki temu mogą być pomocne dla sportowców, którzy intensywnie trenują i brakuje im czasu na odpoczynek lub dochodzą do siebie po urazie.
Nasz organizm wprowadza wzmożoną produkcję ciał ketonowych jako alternatywne źródło energii, gdy brakuje glukozy. Ten mechanizm sprawia więc, że egzogenne ketony mogą poprawiać wytrzymałość u sportowców długodystansowych. Pozwalają zachować zapasy glikogenu oraz zmniejszyć wydzielanie kwasu mlekowego, odpowiedzialnego za tzw. zakwasy. Jako wydajne źródło energii sprawiają, że organizm lepiej ją wykorzystuje.
Póki co, ketony są jednak wykorzystywane przede wszystkim po treningu, aby przyspieszyć regenerację.
Beta-hydroksymaślan (BHB): główne ciało ketonowe
O beta-hydroksymaślanie, czyli kwasie beta-hydroksymasłowym (BHB) mówi się najwięcej, ponieważ stanowi aż 75-80% ciał ketonowych w surowicy. Aceton i kwas acetooctowy występują w znacznie mniejszej ilości.
Badania pokazują, że wraz z kwasem acetylooctowym BHB zmniejsza pobudliwość komórek nerwowych. Jest to jeden z mechanizmów, który może wpływać na poprawę u osób z padaczką po wdrożeniu diety ketogenicznej.
Okazuje się też, że to BHB ma kluczowe znaczenie dla naszego organizmu, jeśli chodzi o produkcję energii. Aceton, jako lotny związek, w dużej mierze usuwany jest przez płuca i energii. To BHB oraz kwas acetooctowy trafiają z wątroby do mitochondriów, gdzie są wykorzystywane do produkcji energii w komórkach naszego ciała.
Warto docenić też działanie BHB, jeśli chodzi o regenerację: badania potwierdzają, że jego podanie od razu po urazie, przyspiesza regenerację mózgu.
Oprócz tego, BHB może wpływać na ekspresję genów w naszym ciele. W praktyce oznacza to, że aktywowane są ścieżki pozwalające unieszkodliwić wolne rodniki tlenowe, które wywołują uszkodzenia DNA. Może to być pomocne również u osób z cukrzycą typu 2 i otyłością, ponieważ w ich organizmie trwa przewlekły stan zapalny. Unieszkodliwienie wolnych rodników i działanie przeciwzapalne, mogą zmniejszyć ryzyko powikłań układu krążenia.
Kolejną możliwością korzyścią jest fakt, że wyższe stężenie BHB we krwi może powodować zwiększone wydzielanie leptyny, czyli hormonu sytości. Dzięki temu łatwiej jest zapanować nad zachciankami i powstrzymać się od przejadania.
Ketony a zdrowie układu nerwowego
Stan ketozy naśladuje głodówkę, z tą różnicą, że nasze ciało otrzymuje energię i jest w stanie funkcjonować. Dieta ketogeniczna powstała, aby pomagać dzieciom chorym na padaczkę lekooporną. Rzeczywiście, badania potwierdzają, że kiedy mózg korzysta głównie z ciał ketonowych, spada częstotliwość napadów padaczkowych, a nawet mogą one całkowicie ustać.
Rosnący poziom ciał ketonowym może być korzystny również dla osób chorych na zespół Alzheimera i inne formy demencji. U takich pacjentów obserwuje się zmniejszoną zdolność mózgu do wykorzystywania energii z glukozy. Przejście do ketozy pozwala więc efektywniej odżywiać mózg i osiągnąć poprawę funkcji poznawczych.
Ketony a metabolizm: Jak wpływają na nasze ciało?
Przestrzeganie diety ketogenicznej pozwala również uporać się ze stresem oksydacyjnym, czyli szkodliwym działaniem wolnych rodników tlenowych. Okazuje się, że niższy poziom glukozy we krwi, pozwala zmniejszyć ryzyko uszkodzeń komórek związanych ze stresem oksydacyjnym. Żeby jednak czerpać korzyści z keto, trzeba pamiętać o jedzeniu dużej ilości owoców i warzyw. Jeśli o tym zapomnisz, niestety mogą pojawić się niedobory witamin i składników mineralnych.
Co ciekawe, keto jest stosowane wspomagająco nawet w leczeniu nowotworów. Podstawowym źródłem energii dla komórek nowotworowych jest glukoza, dlatego gdy zmniejszamy jej ilość do minimum, ich rozwój jest utrudniony. Tymczasem pacjent jest odżywiany, ponieważ czerpie energię z obecności ketonów. Należy jednak podkreślić, że badania w tym zakresie cały czas trwają i nie we wszystkich typach nowotworów taka zależność występuje. Każdorazowo należy skonsultować możliwość stosowania tej diety ze swoim lekarzem prowadzącym.
Podsumowanie: jak ketony wpływają na organizm w diecie ketogenicznej?
Warto umieć interpretować badanie ciał ketonowych oraz zdawać sobie sprawę z ich wpływu na nasz organizm. Jeśli chcesz spróbować keto, będą wskazywać, czy jesteś w stanie ketozy. Jeśli nie – mogą być cenną wskazówką w przypadku cukrzycy i innych chorób metabolicznych, aby skorzystać z pomocy lekarza.
Źródła
- https://www.mp.pl/pacjent/badania_zabiegi/171950,kwas-hydroksymaslowy
- https://www.mp.pl/pacjent/objawy/65985,kwasica-ketonowa
- https://postepybiochemii.ptbioch.edu.pl/index.php/PB/article/download/342/662/2575
- https://www.ptfarm.pl/pub/File/wydawnictwa/b4_07/s+371-374.pdf
- https://apcz.umk.pl/JEHS/article/download/42438/34878/106515
- https://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.agro-25890cab-4df3-4ce2-90d4-72dc3d1db4d9/c/17-27.pdf
