Ali je smiselno hujšati s pomočjo ketoze?

Ketoza je metabolično stanje, za katerega velja povečana koncentracija ketonskih teles v pacientovi krvi.

Ketoza zniža pH krvi, kar lahko vodi do metabolične acidoze, ki v končni fazi lahko povzroči smrt. Pri pomanjkanju glukoze v človeškem telesu, ki predstavlja glavni vir energije, lahko ketonska telesa prevzamejo vlogo goriva za izven hepatično tkivo. Ena izmed posledic ketoze je izguba telesne teže, zato je prehranjevanje z malo ogljikovimi hidrati postalo priljubljeno pri osebah, ki želijo shujšati. Ketogena dieta se uporablja tudi pri zdravljenju epileptičnih napadov in pri določenih metaboličnih motnjah. 

Za normalno delovanje celic in organizma je nujno, da se v zunajcelični tekočini vzdružujejo stalne razmere. Acido-bazno stanje organizma ocenimo z merjenjem njihovih poglavitnih uravnavanih koločin: koncentracije H+, parcialnega tlaka CO2 in koncentracije bikarbonatnega iona.

Kislost raztopin in telesnih tekočin izrazimo s pH (pH= -log [H+]). Normalni pH krvi, ki ga vzdržujejo pufri, se giblje v ozkih  mejah (7,35-7,45). Vrednost pH se v krvi lahko zniža (acidoza) ali zviša (alkaloza), kar pa posledično privede do zdravstvenih težav. Pri metabolični acidozi se koncentracija protonov v krvi poveča zaradi motenj v metabolizmu, pojavi pa se lahko pri posameznikih z nezdravljenim diabetesom, ob stradanju ali ob prehrani z veliko proteini in malo ogljikovimi hidrati. Vse naštete metabolične razmere vodijo do ketoze – prekomernega nastanka ketonskih teles.

Ketoza

Ketoza je metabolično stanje v človeškem telesu, ki nastane kot posledica pomanjkanja ogljikovih hidratov in ki posledično vodi do tvorbe ketonskih molekul v procesu presnavljanja maščobe. Pri tem stanju je koncentracija teh spojin v krvi in urinu povečana. Spojine, ki se pri ketozi pojavljajo, se imenujejo ketonska telesa. H ketonskim teles spadajo tri vrste kemijskih spojin, ki so prikazane na sliki 1 : Acetoacetat in β-hidroksibutirat, ki sta sorazmerno močni kislini, ter aceton. Nastanejo kot stranski produkti v času procesa β-oksidacije v mitohondrijih jetrnih celic takrat, ko se zaradi prehitre razgradnje maščobnih kislin sprostijo presežne koncentracije acetil-CoA.

V telesu so mehanizmi pristojni za regulacijo kislinsko-baznega ravnovesja. V primeru motenj v metabolizmu ali hranjenju lahko pride do zdravstvenih težav. Metabolična acidoza se pojavi pri posameznikih z nezdravljenim diabetesom, v primeru stradanja ali ob spremenjeni prehrani. Vse zgoraj naštete metabolične razmere vodijo do ketoze in nastajanja ketonskih teles. 

Ketogeneza, torej nastajanje ketonskih teles v organizmu, je v manjših količinah nujno potrebna za normalno delovanje našega organizma, ko pa je prekomerna, se v telesu poviša koncentracija teh spojin, česar posledica je ketoza. 

Slika 1: Ketonska telesa 

Ketonska telesa se sintetizirajo iz acetil-CoA, predvsem v mitohondrijih jetrnih celic. Sinteza se začne z dvema molekulama aktivirane ocetne kisline, ki je sicer normalen vmesni produkt pri razgradnji maščobnih kislin. Najprej se tvori acetoacetil-CoA, ki nato zreagira z nadaljnjo molekulo acetil-CoA do 3-hidroksi-3-metil-glutaril-CoA (HMG-CoA). Potem sledi reakcija razcepa HMG-CoA skozi acetil-CoA v acetilacetat. Ketonska telesa iz jeter preko membrane hepatocitov difundirajo v kri in se tako porazdelijo po celem telesu. V perifernih tkivih ponovno difundirajo preko membran v celice, kjer se oksidirajo v acetil-CoA, ki nato vstopi v običajen metabolizem (acetil-CoA vstopi v citratni cikel za nadaljno oksidacijo). 

Srce, skeletna mišica, možgani in nekatera druga tkiva lahko namesto glukoze kot gorivo uporabijo acetoacetat in D-β-hidroksibutirat, prav tako tudi celice črevesne mukoze in adipociti (maščobne celice). Ketonska telesa lahko preidejo v placento in tako dosežejo fetus, nekoristna pa so za jetra in rdeče krvne celice, ki ketonskih teles ne morejo uporabiti kot vir energije. 

Hujšanje

Ker je telo prilagojeno posebnim življenjskim razmeram, za vzdrževanje temeljnih funkcij ob začetku hujšanja odreagira s porabo metaboličnega goriva, uskladiščenega v obliki glikogena, maščob in nazadnje beljakovin. Pri hujšanju je vnos energije bistveno manjši od porabe, posledica pa je nezadostna oskrba telesnih celic z viri energije. Na sliki 2 so prikazane spremembe koncentracije glukoze, maščobnih kislin in ketonskih telesc med podaljšanim stradanjem. 

V večini primerov ima vsak posameznik tako zalogo triacilglicerolov, ki bi mu ob popolnem stradanju omogočila preživetje za mesec ali več. Negativna posledica razgradnje maščobnih kislin je nastanek povečanih količin acetil-CoA, kar posledično sproži nastanek ketonskih teles. 

Slika 2: Proces hujšanja

Celokupni jetrni in mišični glikogen, glede na telesno aktivnost, zadoščata za 12 - 18 ur. Ko se koncentracija glikogena in glukoze manjša, začnejo srce, jetra in skeletne mišice uporabljati maščobne kisline kot gorivo, možgani pa za delovanje potrebujejo glukozo ali  ketonska telesca. Po tretjem dnevu stradanja se tretjina energijskih zahtev v možganih pokrije z oksidacijo ketonskih telesc.

Vir energije predstavljajo tudi mišični proteini z oksidacijo aminokislin, vendar preobsežna razgradnja mišičnih proteinov pomeni izgubo pomembnih encimov in mišične mase. Zato skeletne mišice kot vir energije uporabljajo ketonska telesca.

Gre za prilagoditev preko različnih metabolnih poti: β-oksidacija maščobnih kislin, glukoneogeneza in metabolizem ketonskih teles. 

Smrt po dolgotrajnem stradanju načeloma ne nastopi zaradi stradanja, pač pa zaradi pomanjkanja zaloge maščevja ali pomanjkanja proteinov, kar povzroči odpoved respiratornih mišic. 

Sladkorna bolezen

Diabetes mellitus (sladkorna bolezen) je zelo razširjena metabolična bolezen, ki pri  bolnikih nastopi zaradi pomanjkanja učinkov inzulina. Pomanjkanje tega peptidnega hormona vpliva na presnovo ogljikovih hidratov in maščobnih kislin. 

Kadar se ljudje postijo ali stradajo, je preskrba z glukozo za potrebe normalnega metabolizma nezadostna, zato postanejo pomembne druge poti za pridobivanje energije. V primeru sladkorne bolezni, ko je koncetracija glukoze v krvi povišana, je vzrok za motnjo metabolizma v celicah, ki glukoze ne morejo uporabiti zaradi pomanjkanja inzulina (DM tip I) ali pa zaradi motenj v mehanizmu odgovora na inzulin (DM tip II). Tako se metabolični procesi prilagodijo, da se lahko kot gorivo uporablja triacilglicerole. Pri tem postane pomembna tudi pot metabolizma ketonskih teles. Bolniki z nezdravljenim diabetesom tipa I posledično proizvajajo višjo koncentracijo ketonskih telesc, kar vodi v značilno stanje ketoze. 

Ketogena dieta 

Ketogena dieta in njene številne različice v zadnjem času postajajo vedno bolj popularne, razlog pa lahko pripišemo predvsem njihovi učinkovitosti pri izgubi odvečnih kilogramov. Ko govorimo o ketogeni dieti, imamo v mislih način prehranjevanja, kjer ogljikovi hidrati predstavljajo zelo nizek delež in se presnovne poti v telesu preusmerijo v izkoriščanje maščob. Primeren jedilnik za ketogeno dieto je prikazan na sliki 3. 

Slika 3: Primer obrok pri uporabi ketogenske diete 

Ketogena dieta lahko pri ljudjeh povzroči blago ketozo, kot tudi vidimo pri hujšanju. Ljudje, ki se prehranjuje po tej dieti, lahko preverijo stanje ketoze šele po 10 do 12 dneh. Koncentracijo ketonskih telesc lahko določimo v urinu s testnimi trakovi. Normalna raven ketonskih telesc v krvi se giblje okoli 20 µM, zelo povišana koncentracija, kot v primeru ketoze, pa lahko sega do 7000 µM. 

Simptomi: 

• dehidracija – povzroči jo težnja telesa po uravnavanju pH in s tem večjim izločanjem kislin preko urina, s katerim se iz telesa prav tako izloči voda;
• motnje v ravnovesju elektrolitov – s prekomernim uriniranjem se s kislinami v urinu izločajo tudi Na+ in K+ ioni;
• ledvični stres – povzročen s prekomernim uriniranjem;
• težave pri koncentraciji urina;
• slab zadah – neprijeten vonj po acetonu;
• nenadzorovana razgradnja proteinov v mišicah – poraba aminokislin za pridobivanje glukoze.

V takem primeru lahko zelo hitro pride do motenj zavesti, kome in ob neprepoznavi in nezdravljenju stanja lahko tudi do smrti. Zato se je potrebno o ketogeni dieti posvetovati z zdravnikom ali strokovnjakom za prehrano, med samo dieto pa je potrebno uživati veliko proteinov, piti večje količine vode in uživati dovolj vitaminov in soli. 

Zdravljenje s ketogeno dieto

Ketogena dieta je bila prvič uvedena leta 1921 na podlagi opažanj, da so se pri otrocih z epilepsijo, ki so jih 25 dni hranili samo z vodo, epileptični napadi zmanjšali ali celo povsem izzveneli. Takrat so zdravniki domnevali, da ketoni, ki nastajajo ob stradanju, delujejo proti krčem.

Omenjena dieta pomaga tudi pri otrocih s pomanjkanjem encimskega kompleksa piruvat-dehidrogenaze. V tem primeru se lahko ketonska telesca v možganih uporabijo kot gorivo namesto odsotne piruvat-dehidrogenaze, obenem pa lahko prevzamejo vlogo vira citosolne acetil-CoA za sintezo acetilholina (nevrotransmitor). 

Raziskave o ketogeni dieti

Na področju ketoze v povezavi s prehrano je bilo narejenih veliko raziskav. Raziskovalci so prišli do spoznanj, da ketogena dieta ne predstavlja le možne terapije pri epilepsiji in pomanjkanju piruvat-dehidrogenaze, temveč lahko pride v poštev tudi pri zdravljenju drugih obolenj, kot so npr. akne, Parkinsonova bolezen, Alzheimerjeva bolezen in rak. 

V vsakdanjem življenju zdravnikov pa igra ketogena dieta praktično le majhno vlogo, kajti mnenja o učinkih zdravljenja z omenjeno dieto so deljena.