Na pewno większość z Was słyszała już o diecie ketogenicznej, która obecnie zyskuje coraz więcej zwolenników. Przypisuje się jej wiele korzyści – m.in. utratę masy ciała, działanie przeciwzapalne i neuroprotekcyjne. W poniższym tekście postaram się wyjaśnić, na czym polega ta dieta i jak działa na organizm. Dodatkowo dowiemy się, jak osiągnąć stan ketozy oraz w jaki sposób go monitorować, aby osiągnąć pożądane rezultaty.
Co to jest dieta ketogeniczna?
Dieta ketogeniczna jest dietą bardzo niskowęglowodanową i wysokotłuszczową. Taki sposób odżywiania prowadzi do zmiany metabolizmu na taki, który przypomina stan głodówki. W obu przypadkach dochodzi do wzmożonej produkcji ciał ketonowych, które stanowią alternatywne dla glukozy źródło energii. [1] Organizm wchodzi w stan ketozy, o którym opowiem poniżej.
Czym jest ketoza?
Głównym celem diety jest wejście w ketozę – stan metaboliczny organizmu, w którym głównym źródłem energii są tłuszcze oraz powstałe z nich ciała ketonowe. W normalnych warunkach podstawowym źródłem energii jest glukoza. Jednak gdy brakuje węglowodanów, organizm musi sobie radzić inaczej. Fizjologicznie poziom ciał ketonowych we krwi wynosi około 0,05 mmol/l i wzrasta po długotrwałym wysiłku fizycznym czy 24-godzinnym poście. W przypadku głodówki trwającej 1-2 dni dochodzi do łagodnej ketozy z ilością ciał ketonowych około 1-2 mmol/L, a przy dłuższej wzrasta do 6-8 mmol/L. [2].
Podczas stosowania diety ketogenicznej stężenie ciał ketonowych utrzymuje się w zakresie 0,5-3 mmol/L. [3]. Wzrost stężenia ciał ketonowych (nawet do 20 mmol/l) mogą występować także w przebiegu różnych schorzeń, na przykład cukrzycy. Towarzyszy temu spadek pH krwi poniżej 7,3 co prowadzi do kwasicy ketonowej – ciężkiego powikłania cukrzycy, które jest stanem zagrożenia życia. Objawia się m.in. nadmiernym pragnieniem, suchością w jamie ustnej, sennością, nudnościami i wymiotami. [1] Ketoza żywieniowa, w odróżnieniu od kwasicy, nie powoduje zmiany pH krwi. Może być bezpiecznie stosowana u cukrzyków, ponieważ według badań nie jest czynnikiem ryzyka rozwoju kwasicy metabolicznej [4].
Ketozę żywieniową osiągamy wtedy, gdy organizm przy niskiej dostępności węglowodanów dostarczanych z pożywieniem przekierowuje metabolizm na wykorzystanie kwasów tłuszczowych jako głównego źródła energii. Niskie stężenie glukozy we krwi sprawia, że obniżony jest też poziom insuliny. Prowadzi to do uwalniania wolnych kwasów tłuszczowych (FFA) i glicerolu z adipocytów pod wpływem hormonowrażliwej lipazy. [5] Uwolnione FFA podlegają beta-oksydacji w mitochondriach hepatocytów, w wyniku czego powstaje acetylokoenzym A (acetylo-CoA). W normalnych warunkach związek ten zostaje włączony za pośrednictwem szczawiooctanu do cyklu Krebsa. Natomiast przy małej ilości dostarczanych z pożywieniem węglowodanów pula wątrobowego szczawiooctanu jest wykorzystywana w procesie glukoneogenezy, czyli syntezy glukozy. Dlatego nagromadzony acetylo-CoA zostaje wykorzystany do ketogenezy, czyli produkcji ciał ketonowych. [1]
Ketogeneza zachodzi głównie w wątrobie, a w mniejszym stopniu w nerkach. W komórkach produkujących ciała ketonowe obserwuje się wzmożoną ekspresję kluczowego w tym procesie enzymu – syntazy 3-hydroksy-3-metyloglutarylo-CoA (HMGCS2). Do ciał ketonowych należą: aceton, kwas acetooctowy oraz kwas beta-hydroksymasłowy. Jako pierwszy powstaje kwas acetooctowy, który następnie może przekształcić się w procesie dekarboksylacji do acetonu albo ulec redukcji do beta-hydroksymaślanu. Wyprodukowane związki są uwalniane z wątroby do układu krążenia. Jakie są ich dalsze losy? Otóż aceton, jako substancja lotna, jest w głównej mierze usuwany z organizmu przez płuca i nerki, a kwas acetooctowy i beta-hydroksymaślan są transportowane do tkanek pozawątrobowych. W mitochondriach zostają wykorzystane do odtworzenia cząstek acetylo-CoA, które zostaną włączone do cyklu Krebsa i produkcji ATP. [1,6]
Na czym polega dieta ketogeniczna?
Podstawą diety ketogenicznej jest takie obniżenie podaży węglowodanów, które indukuje wzmożoną produkcję ciał ketonowych. Zazwyczaj oznacza to zmniejszenie ilości tych makroskładników do 10% wartości energetycznej diety. Przykładowo, w przypadku całkowitego zapotrzebowania energetycznego wynoszącego 2000 kcal dzienna porcja przyjmowanych węglowodanów nie powinna przekraczać 50 g. [1]. W początkowej fazie diety ketogenicznej powinna zostać zredukowana nawet do 20 g, aby organizm mógł się zaadaptować i wejść w stan ketozy.
Istnieje kilka odmian diety ketogenicznej – klasyczna dieta ketogenna, dieta MCT (średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe, z ang. medium-chain triglycerides), zmodyfikowana dieta Atkinsa oraz dieta oparta na produktach z niskim indeksem glikemicznym. [1]. Najczęściej stosuje się klasyczną dietę ketogenną opartą na długołańcuchowych kwasach tłuszczowych w proporcji 4:1 lub 3:1. Oznacza to, że na każde 4 g lub 3 g tłuszczu przypada 1 g łącznie węglowodanów i białek. W tym wariancie około 86% zapotrzebowania energetycznego pokryte jest przez tłuszcze, 2-4 procent przez węglowodany, a reszta przez białko. Dieta MCT opiera się w większości na średniołańcuchowych kwasach tłuszczowych, a dzienny procentowy udział energii z tłuszczu wynosi 73%. Kolejne dwie odmiany zakładają spożycie większej ilości innych makroskładników. W zmodyfikowanej diecie Atkinsa tłuszcze powinny stanowić 65% dziennego zapotrzebowania energetycznego, a w diecie z niskim indeksem glikemicznym – jedynie 60%. [7]
Podczas diety ketogenicznej powinniśmy spożywać 3 posiłki w ciągu dnia, w regularnych odstępach czasowych, a każdy z nich powinien zawierać podobne ilości makroskładników. Dziennie powinno się wypijać 60-65 ml/kg m.c. płynów. Dla osoby ważącej 75 kg będzie to co najmniej 4,5 l dziennie. Przykładowe produkty, które można spożywać, to przede wszystkim dobrej jakości mięso, ryby i owoce morza, warzywa, oleje i tłuszcze oraz nabiał. Przeciwwskazane są słodycze i wszelkiego rodzaju słodzone napoje, produkty mączne, alkohol oraz owoce (z wyjątkiem borówek, jagód, truskawek, porzeczek, malin oraz jagód). [7]
Jakie są korzyści diety ketogenicznej?
Po pierwsze, dieta ketogeniczna jest skutecznym sposobem na utratę wagi i może stanowić element leczenia otyłości. Ciała ketonowe wpływają na wytwarzanie hormonów regulujących poczucie sytości, takie jak grelina i leptyna, co powoduje spadek apetytu. [8] Według wyników badań naukowych u pacjentów stosujących tę metodę zaobserwowano większy spadek masy ciała, zmniejszenie poziomu trójglicerydów oraz skurczowego ciśnienia krwi w porównaniu z osobami na diecie z obniżoną zawartością tłuszczów. [9]
Dieta ketogeniczna działa również przeciwzapalnie i zmniejsza stres oksydacyjny. Udowodniono, że beta hydroksymaślan hamuje produkcję wolnych rodników i poprawia funkcjonowanie mitochondriów, czyli organelli odpowiedzialnych za oddychanie komórkowe. Poza tym aktywuje szlak AMPK (kinazy białkowej aktywowanej przez AMP), który reguluje czynnik transkrypcyjny NF-KB odpowiedzialny za indukcję ekspresji cytokin prozapalnych. [10] Z kolei według amerykańskich naukowców dieta ketogeniczna modyfikuje skład mikrobiomu jelitowego oraz hamuje aktywność limfocytów promujących stany zapalne [11].
Nie można zapominać o neuroprotekcyjnym wpływie diety ketogenicznej, która znalazła zastosowanie w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, Parkinsona czy stwardnieniu rozsianym. [11] Oddziałuje ona korzystnie na mózg – powoduje wzrost poziomu energii, większą zdolność skupienia oraz zmniejszenie stresu. Mechanizm ten nie został do końca wyjaśniony. Przypuszcza się, że ma to związek z przywróceniem równowagi poziomów dwóch neuroprzekaźników ośrodkowego układu nerwowego – GABA oraz glutaminianu. Glutaminian odpowiada za stymulację organizmu, natomiast GABA jest neuroprzekaźnikiem hamującym. Problemy z koncentracją i zmęczenie mogą być spowodowane nieprawidłowymi proporcjami tych substancji – nadmiarem glutaminianu i zbyt niskiego poziomu GABA. [15] Dodatkowo dieta ketogeniczna zwiększa aktywność czynników neurotroficznych takich jak BDNF, GDNF czy NT-3.
Z powodu swoich właściwości dieta ketogeniczna znajduje obecnie szerokie zastosowanie w medycynie. Wyniki badań naukowych wskazują na to, że jej stosowanie zmniejsza ryzyko wystąpienia wielu chorób, w tym cukrzycy typu 2, hiperlipidemii, chorób wieńcowo-sercowych oraz nowotworów. [12] Korzystne działanie w terapii cukrzycy wiąże się z obniżoną podażą glukozy i spadkiem poziomu insuliny. W konsekwencji dochodzi do wzrostu insulinowrażliwości, poprawy glikemii oraz poziomu Hba1c (hemoglobiny glikowanej, która obrazuje średnie stężenie glukozy we krwi w ciągu ostatnich 2-3 miesięcy). [13]. Oprócz tego dieta ketogeniczna może stanowić element terapii padaczki, alkoholowego stłuszczenia wątroby oraz PCOS. [14].
Jak monitorować ketozę?
Dieta ketogeniczna jest skuteczna tylko wtedy, gdy znajdujemy się w stanie ketozy. Jak możemy to sprawdzić? Służą do tego ketometry, czyli specjalistyczne urządzenia medyczne monitorujące ilość ciał ketonowych (najczęściej beta-hydroksymaślanu) w organizmie. Niektóre z nich mierzą dodatkowo poziom glukozy we krwi, co jest szczególnie istotne u cukrzyków. Pomiar możemy uzyskać z moczu, krwi i wydychanego powietrza. [16]. Najdokładniejszą ocenę stanu ketozy stanowi badanie z krwi. Służą do tego mierniki działające podobnie do glukometrów. Przy pomocy urządzenia nakłuwającego pobieramy próbkę krwi i umieszczamy ją na pasku testowym, a następnie odczytujemy wynik na monitorze. Alternatywną i mniej inwazyjną metodą jest miernik oddechowy ketonów, który mierzy poziom acetonu w wydychanym powietrzu. Z kolei najwygodniejszym, lecz najmniej wiarygodnym sposobem jest użycie jednorazowych pasków do analizy moczu. Pasek wkłada się do próbki moczu, a następnie porównuje się kolor na pasku z umieszczonym na opakowaniu. Uzyskanie najciemniejszego koloru dwa razy z rzędu z reguły oznacza wysoki poziom ciał ketonowych i wymaga potwierdzenia badaniem krwi. [16,17]
Istnieją także systemy ciągłego monitorowania ketonów (CKM, ang. continuous Ketone monitoring). Działają na podobnej zasadzie, co czujniki glukozy stosowane przez osoby z cukrzycą. Niewielkie urządzenie można przykleić np. na ramieniu. Stale śledzi ono poziom beta-hydroksymaślanu (będącego klinicznym wskaźnikiem ketozy i kwasicy ketonowej) w tkance podskórnej czy płynie śródmiąższowym. Jest to bez wątpienia znacznie wygodniejsza i mniej inwazyjna metoda niż pomiary z moczu, krwi czy powietrza. Aby odczytać dane, nie trzeba bowiem stosować dodatkowych narzędzi czy nakłuwać palców – wystarczy zbliżyć smartfon z odpowiednią aplikacją, a urządzenie prześle dane za pomocą sygnału Bluetooth. Wyniki pracy z 2021 roku [18] świadczą o tym, takie czujniki pozwalają na skuteczne i dokładne monitorowanie poziomu ketonów przez okres 14 dni. W tym samym roku odbył się panel ekspercki zorganizowany przez Diabetes Technology Society, organizację non-profit promującą wykorzystanie nowych technologii w celu pomocy pacjentom z cukrzycą. [19] Uczestniczyło w nim 20 specjalistów w zakresie m.in. endokrynologii, edukacji diabetologicznej, chemii klinicznej i bioinżynierii. Podsumowali oni literaturę medyczną również dotyczącą CKM. Uznali, że rola tych systemów w diagnostyce i leczeniu kwasicy ketonowej towarzyszącej cukrzycy wymaga dokładniejszego ustalenia, a także iż potrzeba dalszych badań, by jak najlepiej dostosować możliwości czujników do potrzeb pacjentów. Zgodzili się jednak, że ciągły monitoring ketonów jest przydatną i dokładną metodą. Badania naukowe dotyczące tematu CKM skupiają się głównie na potrzebach pacjentów z cukrzycą. Naukowcy zauważają jednak, że narzędzie to może być użyteczne także dla zdrowych osób stosujących dietę ketogeniczną. [20] Według nich CKM może pozwolić na monitorowanie w czasie rzeczywistym postępów w osiąganiu pożądanego stanu ketozy oraz tego, w jaki sposób określone posiłki mogą wspomóc lub opóźnić ten proces.
Wiemy już, w jaki sposób mierzyć ciała ketonowe, jednak jakie powinno być ich stężenie? Należy dążyć do wartości między 0,5 a 3,0 mmol/l. [21] Przykładowo, wartością optymalną dla procesu spalania tłuszczu i utraty wagi jest około 1,5 mmol/L. Warto pamiętać, że w trakcie procesu adaptacji poziom ketonów może się wahać i pozostawać przez jakiś czas wyższy. Z kolei stężenie powyżej 3,0 mmol/L jest niebezpieczne i stanowi ryzyko wystąpienia kwasicy ketonowej. W takim przypadku należy spożyć trochę węglowodanów, a w razie wystąpienia niepokojących objawów zgłosić się do lekarza. [17]
Jak często powinniśmy monitorować poziom ketonów we krwi? Nie istnieją konkretne wytyczne. To zależy już od nas i celu, który chcemy osiągnąć. Warto sprawdzać poziom ketonów przez kilka pierwszych dni od wprowadzenia diety, aby potwierdzić osiągnięcie stanu ketozy. W celu uzyskania wiarygodnego wyniku należy mierzyć go 3 godziny od ostatniego posiłku. [22] Następnie można zmniejszyć częstotliwość pomiaru do jednego na tydzień lub w razie potrzeby, na przykład aby ocenić reakcję na konkretne produkty spożywcze lub zmiany w spożyciu węglowodanów. [22]
