Z czego czerpiemy życiową energię?
Fundamentem procesów życiowych każdego organizmu jest energia wytwarzana w różnych przemianach metabolicznych, tlenowych i beztlenowych zachodzących w cytoplazmie i mitochondriach komórki. Jednym z podstawowych procesów wytwarzających energię jest glikoliza, podczas której następuje rozszczepienie jednej cząsteczki glukozy do dwóch cząsteczek pirogronianu. Proces ten zachodzi w cytoplazmie komórek. Jest to podstawowe źródło energii dla komórek, które nie mają mitochondriów, np. erytrocyty, leukocyty, oraz dla komórek pracujących w warunkach beztlenowych, np. intensywnie pracujące mięśnie.
Ile węgli? Ile białka? Ile tłuszczu w diecie?
W normalnych warunkach źródłem energii jest głównie glukoza, pochodząca z glikogenu wątrobowego i mięśniowego, których zapasy są odtwarzane z węglowodanów dostarczonych z dietą (skrobia), a także syntezowana de novo w procesie glukoneogenezy w wątrobie. Poziom węglowodanów w diecie powinien pokrywać 45-65% dziennego zapotrzebowania na energię u dorosłej, zdrowej osoby. Dzienna ich podaż nie powinna być niższa niż 130g. Pozostałe makroskładniki powinny kształtować się w następujący sposób: białko 10-20% dziennego zapotrzebowania na energię, a tłuszcze 20-35%.
Keto adaptacja
Na czym polega dieta keto?
W przypadku niedostatecznego dostarczania węglowodanów organizm ma zdolność pozyskiwania energii z tłuszczy, a dokładnie ze spalania kwasów tłuszczowych oraz ze spalania ciał ketonowych, które powstają w procesie lipolizy w wątrobie.
Organizm czerpie energię ze spalania wolnych kwasów tłuszczowych i ciał ketonowych, które powstają w procesie lipolizy w wątrobie w momencie, kiedy jest dostarczane poniżej 130g węglowodanów na dobę. W tym czasie zachodzą zmiany w szlakach metabolicznych, a okres przystosowania się organizmu do zmian nazywa się keto-adaptacją.
Stan ketozy
W pierwszych dniach keto-adaptacji organizm korzysta z materiału zapasowego jakim jest glikogen zmagazynowany w wątrobie i mięśniach.
Poziom ciał ketonowych we krwi przy zwykłej diecie węglowodanowej wynosi od 0,0-0,4 mmol/l, natomiast przy diecie ketonowej od 0,5-7 mmol/l. Zmiany jakie zachodzą w organizmie są niezbędne do przejścia w stan pełnej ketozy, w którym następuje zwiększona produkcja ciał ketonowych: aceton, kwas acetooctowy oraz kwas beta-hydroksymasłowy.
Jak utrzymać stan ketozy?
W związku z małą ilością glukozy proces glikolizy zostaje zminimalizowany, a następuje zwiększenie beta-oksydacji zachodzący w mitochondriach komórki. Okres keto-adaptacji może trwać od kilku tygodni do kilku miesięcy. Zależy to jakie szlaki metaboliczne zostały mocno zakorzenione w organizmie oraz od uwarunkowań fizjologicznych. Ilość zmiennych takich jak: wiek, płeć, stan zdrowia danej osoby, aktywność fizyczna, wrażliwość na insulinę wpływa na proces adaptacji organizmu do stanu ketozy. W diecie ketogenicznej dzienne zapotrzebowanie na energię powinno pochodzić w 75-85% z tłuszczy, z białka w 10-20%, a podaż węglowodanów powinna być na poziomie 50g.
W diecie ketogenicznej zalecana dzienna podaż węglowodanów jest na poziomie 30-50g.
Dieta keto – błonnik w diecie
Bardzo ważną rolę odgrywa błonnik, który wpływa na poziom tłuszczu w organizmie, pomaga kontrolować cukrzycę, zmniejsza ryzyko chorób serca, zwiększa poczucie sytości i sprzyja rozwojowi pożądanych bakterii w układzie pokarmowym (Duncan i in. 2007). Podczas procesu fermentacji błonnika w jelicie grubym wytwarzane są krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA): octan, propionian, maślan, które są też ketogenne.
Dieta keto a Alzheimer
Dieta ketogeniczna ma swoje zastosowanie przy redukcji objawów choroby Alzheimera. Obecnie na Alzheimera, na całym świecie choruje około 37 milionów ludzi. W większości są to osoby po 65 roku życia. Do tej pory nie znaleziono lekarstwa na tą dolegliwość, mimo licznych badań i starań przemysłu farmakologicznego. Objawami choroby Alzheimera są: utrata pamięci, trudność w wykonywaniu zwykłych codziennych czynności, dezorientacja, pogorszenie zdolności oceny sytuacji. Na podstawie badań epidemiologicznych wynika, że osoby chore na cukrzycę są dziesięć razy bardziej zagrożone zapadnięciem na chorobę Alzheimera (Talbot i in 2012). Zarówno przy cukrzycy typu 2 i Alzheimerze występuje insulinooporność, czyli insulina nie jest w stanie transportować glukozy z krwiobiegu do komórek. Przy chorobie Alzheimera problem występuje głównie w mózgu (Kleinridders i in., 2014). Naukowcy odkryli, że we wczesnym stadium Alzheimera mózg wykorzystuje o 45% glukozy mniej (Wilson i Lowery, 2020). W momencie, kiedy mózg nie może efektywnie wykorzystać glukozy z krwi obniża się poziom energii komórkowej w mózgu i zostaje zaburzona jego praca. Glukoza jest głównym źródłem energii dla osób, które są na diecie węglowodanowej. Przy diecie ketogenicznej źródłem energii są kwasy tłuszczowe i ciała ketonowe. Im większe jest stężenie ciał ketonowych we krwi tym efektywniejsze jest ich wykorzystanie przez mózg (Cunnane i in., 2016).
Dieta ketogeniczna a epilepsja
Do jednych z chorób neurodegeneracyjnych zalicza się epilepsję (padaczka). Powoduje ona zaburzenie funkcjonowania komórek nerwowych znajdujących się w mózgu. Przyczyną drgawek może być zaburzenie równowagi pomiędzy neuroprzekaźnikiem pobudzającym, jakim jest glutaminian, a neuroprzekaźnikiem GABA, który zatrzymuje aktywację nerwów. Już w czasach zamierzchłych stosowano okresowe głodówki w przypadku chorób układu nerwowego, w tym epilepsji. Zwolennikiem ich był Hipokrates.
W 1921 roku Wilder opisał korzyści płynące ze stosowania głodówek. Zauważył on również, że ketozę można uzyskać przy dużej podaży produktów bogatych w tłuszcze i ubogich w węglowodany. Przeprowadzono wiele badań odnośnie skuteczności diety ketogenicznej na zmniejszenie częstotliwości napadów padaczkowych, zwłaszcza u dzieci cierpiących na padaczkę lekooporną (Klein i in., 2010). Przed stosowaniem diety ketogenicznej u wielu dzieci zdiagnozowano różne formy padaczki, również te najcięższe jak: padaczka miokologiczna, atoniczna, toniczna (Starbała A. i Bawa H. S., 2007). Efektem stosowania diety było całkowite zahamowanie napadów, w innym przypadku zmniejszenie częstotliwości. Można było zaprzestać podawania leków przeciwpadaczkowych. Dieta ketogeniczna została wykorzystana do prowadzenia dzieci z padaczką niekontrolowaną.
Dieta ketogeniczna a cukrzyca
Dieta ketogeniczna ma swoje zastosowanie przy cukrzycy, gdzie szacuje się, że na cukrzycę na świecie choruje ponad 400 milionów ludzi, gdzie większość stanowi cukrzyca typu 2 (WHO 2014r). Główne czynniki środowiskowe odpowiedzialne za występowanie cukrzycy, a z nią powiązanej otyłości, to złe żywienie i mała aktywność fizyczna.
Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje cukrzycy: cukrzyca typu 1 i typu 2. Niezależnie od rodzaju cukrzycy u chorych występuje zaburzony metabolizm węglowodanów ze względu na oddziaływanie różnych czynników, w tym upośledzonego wydzielania insuliny i insulinooporność.
W cukrzycy typu 1 komórki beta trzustki, które są odpowiedzialne za produkcję insuliny, są niezdolne do jej wytwarzania, co powoduje niedobór insuliny w organizmie. Brak insuliny we krwi uniemożliwia transport glukozy z krwi do komórek. Zagrożeniem stosowania diety ketogenicznej przy cukrzycy typu 1 jest kwasica ketogeniczna, w której zaobserwować można wysoki poziom ciał ketonowych we krwi z utrzymującym się wysokim poziomem glukozy, jest to zjawisko zagrażające życiu. Osoby z cukrzycą typu 1 powinny być pod stałą kontrolą lekarską, zwłaszcza przy wprowadzaniu zmian diety.
Regularne nadużywanie cukru może doprowadzić do problemów z metabolizmem węglowodanów, wynikiem czego jest cukrzyca typu 2. Najlepszym sposobem zapobiegania chorobom metabolicznym, w tym cukrzycy typu 2, jest dieta i aktywność fizyczna. Dieta ketogeniczna spotkała się z sceptycznym przyjęciem, ze względu na wysokotłuszczowy charakter, gdzie cukrzycy typu 2 towarzyszy otyłość, wysoki poziom cholesterolu, podwyższony poziom trójglicerydów. Mimo wszystko dieta ketogeniczna jest trzy razy bardziej skuteczna przy odchudzaniu niż dieta niskotłuszczowa (Samaha i in., 2003).
Dieta keto i jej wpływ na poziom glukozy we krwi
Zmiany jakie zachodzą w organizmie przy stosowaniu diety ketogenicznej pokazują obniżenie poziomu glukozy we krwi, a tym samym obniżenie insuliny, hormonu odpowiedzialnego za transport glukozy do komórek. Zauważono, że dieta ketogeniczna poprawia wrażliwość komórek na insulinę (Wilson i Lowery, 2020) Badania potwierdzają skuteczność działania diety ketogenicznej na obniżenie poziomu glukozy we krwi, mimo wszystko ze względu na wysoką zawartości tłuszczy nie jest popularna i polecana przez lekarzy.
Wpływ diety keto na pracę mózgu
Dieta wysokotłuszczowa pozytywnie wpływa na pracę mózgu, na neurony, na ich metabolizm, na mózg, który składa się w 60% składa się z tłuszczu. Mózg jest również najbardziej energochłonnym organem, mimo tego, że stanowi 2% masy ciała. Jest w stanie wytworzyć energię z ciał ketonowych i jest to wprost proporcjonalnie zależne od stężenia ketonów we krwi. Dla prawidłowego rozwoju i pracy mózgu potrzebne są NNKT (niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe), czyli takie, które nie są syntetyzowane przez organizm, tylko muszą być dostarczone wraz z pożywieniem, należą do nich kwasy tłuszczowe omega-3, omega-6 i omega-9. Ważną rolę odgrywają kwasy tłuszczowe omega-3, których źródłem są ryby i owoce morza. Wśród nich należy wyróżnić kwas DHA (dokozaheksaenowy). Odgrywa on kluczową rolę w rozwoju mózgu i dojrzewania układu nerwowego, również ma wpływ na szybkość procesów myślowych (Pawełczyk A. i in., 2008). Dieta ketogeniczna ma coraz większe znaczenie na etapie prewencji chorób neurodegeneracyjnych, mimo to dokładny mechanizm jej działania na mózg jeszcze nie został do końca wyjaśniony.
Na czym polega dieta keto? – pozytywny wpływ na zdrowie człowieka
Dieta ketogeniczna ma wiele pozytywnych efektów zwłaszcza w chorobach neurodegeneracyjnych, jak również w regulacji poziomu cukru i insuliny. Jest to dieta, która dostarcza uczucie sytości likwiduje uczucie głodu oraz poprawia funkcje kognitywne. Mimo wszystko wymaga jeszcze wielu badań naukowych.