Was sind Ketonkörper?

Ketonkörper, oder einfach Ketone, sind Substanzen, die von der Leber während der Gluconeogenese produziert werden, einem Prozess, der Glukose in Zeiten des Fastens und Hungerns erzeugt. Es gibt drei Ketonkörper, die von der Leber produziert werden. Sie sind Acetoacetat, Beta-Hydroxybutyrat und Aceton. Diese Verbindungen werden bei gesunden Menschen verwendet, um die Zellen des Körpers mit Energie zu versorgen, wenn die Glukose in der Nahrung niedrig ist oder fehlt.

Oben sind die drei Ketonkörper dargestellt. Aceton (links), Acetoacetat (Mitte), Beta-Hydroxybutyrat (rechts).

Warum werden Ketonkörper gebildet?

Wenn der Glukosespiegel im Körper hoch ist, ist er damit beschäftigt, den Überschuss als Fette zu speichern, Proteine aufzubauen und allgemein zu wachsen. Dies wird als der absorptive Zustand bezeichnet. Wenn Sie fasten oder ausgehungert werden, sinkt der Glukosespiegel im Blut schnell ab. Dies veranlasst den Körper, in den postabsorptiven Zustand einzutreten. In diesem Zustand beginnt der Körper, Fett wieder in Fettsäuren und Glykogen in Glukose umzuwandeln und sogar Aminosäuren zur Energiegewinnung abzubauen.

Während Glykogen nur ein Speicherprodukt von Glukose ist und schnell wieder umgewandelt werden kann, wird nur so viel Glykogen im Körper gespeichert (hauptsächlich in der Leber). Sobald diese Speicher aufgebraucht sind, muss der Körper auf andere Abbauprodukte zur Energiegewinnung zurückgreifen. Glücklicherweise können die meisten Körperzellen von Fettsäuren leben, die aus dem Abbau von Fett entstehen. Dies gilt jedoch nicht für das Gehirn und die Leber. Gehirn und Leber bevorzugen Glukose als Energiequelle.

Die Leber muss Aminosäuren, Glycerin, Pyruvat und Laktat in Glukose umwandeln, um das Gehirn weiterhin mit Glukose versorgen zu können. Dieser Prozess wird Gluconeogenese genannt und produziert auch die beiden Ketonkörper Acetoacetat und Beta-Hydroxybutyrat. Diese Ketonkörper werden zusammen mit Glukose in die Blutbahn abgegeben, um das Gehirn zu versorgen. Zu diesem Zeitpunkt haben die Muskeln und andere Organe hauptsächlich auf Fettsäuren zur Energiegewinnung umgeschaltet und die Glukose für das Gehirn aufbewahrt. Dies wird als Glucose Sparing bezeichnet und ist sehr wichtig für Tiere, die lange Fasten- oder Hungerperioden durchlaufen müssen.

Das Gehirn bevorzugt Glucose als Energiequelle, beginnt aber nach etwa 4 Tagen des Hungerns auf Ketonkörper umzustellen. Dies erhöht die Zeit, die ein Organismus ohne Nahrung auskommen kann, kann aber auch negative Nebenwirkungen verursachen. Wenn keine Nahrung gegessen wird, um den Glukosevorrat wieder aufzufüllen, können sich Ketonkörper bilden. Während Ketonkörper von den Nieren entfernt werden, können sie, wenn sie in einer hohen Rate produziert werden, die Niere überfordern.

Wenn dies geschieht, wird Aceton aus dem spontanen Abbau der anderen Ketonkörper im Blut gebildet. Aceton ist eine flüchtige und reaktive Substanz. Wenn es beginnt, sich im Blut anzusammeln, kann es den pH-Wert des Blutes senken, ein Zustand, der Azidose genannt wird. Azidose betrifft fast alle Körpergewebe, reduziert ihre Funktion und bringt die Enzyme des Körpers durcheinander, die auf ein bestimmtes pH-Gleichgewicht angewiesen sind. Ketoazidose oder Azidose, die durch übermäßige Ketonkörper verursacht wird, führt zu Koma oder Tod, wenn sie nicht rückgängig gemacht wird.

Während die Keto-Diät eine effektive Maßnahme zum Abnehmen sein kann, sollte sie am besten unter Aufsicht eines Arztes durchgeführt werden, da sie in vielen Fällen zu Nierensteinen, Knochenbrüchen und verlangsamtem Wachstum bei Kindern führen kann. Während es klar ist, dass eine Keto-Diät Menschen beim Abnehmen helfen kann (und dass sich viele Menschen auf Keto großartig fühlen), sind viele Forscher immer noch besorgt, dass die Diät Probleme bei der Entwicklung des Gehirns verursachen kann, und es wurde gezeigt, dass sie das räumliche Gedächtnis bei Ratten verringert.

Ketonkörper bei Diabetes

Diabetes ist ein Zustand, bei dem der Körper kein Insulin produzieren kann oder will, ein wichtiges Molekül im Glukosezyklus. Insulin signalisiert den Zellen des Körpers, die Glukose im Blut aufzunehmen und zur Energiegewinnung zu nutzen. Bei Menschen mit Diabetes wird dieses Signal nicht empfangen und ohne künstliches Insulin bleibt die Glukose im Blut gefangen. Ohne Glukose in den Zellen beginnt der Körper, Fettsäuren aus dem Blut aufzunehmen, um die Energie bereitzustellen.

Der Mangel an Glukose veranlasst auch die Leber, mit der Herstellung von Glukose zu beginnen. Dabei werden Ketonkörper freigesetzt, genau wie bei einem normalen Menschen. Ein Diabetiker hat jedoch ein zusätzliches Problem. Ketonkörper können zur Energiegewinnung genutzt werden, aber nur, wenn die richtigen Zwischenprodukte vorhanden sind. Diese stammen normalerweise aus dem Abbau von Glukose. Bei einem Diabetiker ist jedoch nur sehr wenig Glukose abgebaut worden. Das bedeutet, dass auch die Ketonkörper nicht zur Energiegewinnung genutzt werden können. Daher bilden sie sich relativ schnell.

Dies führt zu einer plötzlichen und schweren Ketoazidose. Diabetes wird oft durch den Geruch von Aceton oder Früchten im Atem einer Person und stark sauren, acetonhaltigen Urin diagnostiziert. Diese Anzeichen deuten auf eine schwere Ketoazidose hin und können lebensbedrohlich sein. Glücklicherweise lässt eine Dosis Insulin den Blutzuckerspiegel sinken, die benötigten Zwischenprodukte aus dem Abbau der Glukose entstehen und die Ketonkörper werden in kurzer Zeit aus dem System ausgeschieden.

Forscher erforschen die Keto-Diät als eine Möglichkeit, Diabetes zu mildern – allerdings warnen sie, dass Diabetiker, die eine Keto-Diät machen, unter ärztlicher Aufsicht stehen sollten, da die Diät zu dramatischen Schwankungen des Blutzuckerspiegels führen kann, die gefährlich sein können.

Ketonkörper bei Diäten und Hungern

Interessanterweise sind einige neuere Modediäten in die Kritik geraten, weil sie bei Menschen, die sie praktizieren, eine Ketoazidose verursachen. Diese Diäten konzentrieren sich auf wenig Kohlenhydrate und viel Eiweiß. Da Kohlenhydrate komplexe Formen von Glukose sind, wird durch deren Entfernung aus der Ernährung effektiv Glukose aus der Ernährung entfernt. Das funktioniert eine Zeit lang, weil der Körper die benötigte Energie aus Fett gewinnen muss. Ohne Glukose im Blut müssen die Körperzellen wieder von Fettsäuren leben, die aus gespeicherten Triglyceriden stammen. Das Gehirn kann mit diesen Fettsäuren nicht überleben, und die Leber muss Glukoneogenese betreiben, um Glukose für das Gehirn zu produzieren. Dabei bildet sie auch Ketonkörper. Für kurze Zeit ist der Körper in der Lage, seine Energie auf diese Weise zu gewinnen. Aber je niedriger der Glukosespiegel wird, desto weniger Zwischenprodukte werden benötigt, um die Ketonkörper als Energie zu verwerten. Irgendwann werden mehr Ketonkörper gebildet, als genutzt werden können, und sie beginnen sich zu stauen. Sie werden von den Nieren entfernt, aber die Nieren können nur so viel in einem bestimmten Zeitraum entfernen.

Selbst wenn eine Person bei dieser Diät noch isst, macht es der völlige Mangel an Kohlenhydraten dem Körper unglaublich schwer, Schritt zu halten, und es kommt zu einer Azidose. Ähnlich wie bei jemandem mit Diabetes wird der Acetonspiegel im Urin ansteigen und der Atem kann süßlich oder nach Aceton riechen.

Die Schöpfer dieser Diäten nennen dies oft ein „allgemeines Diätproblem“, aber Ketoazidose ist bei gesunden Menschen nicht üblich und Ihren Körper in diesen Zustand zu zwingen, könnte gefährlich sein. Oben sind einige der Symptome aufgelistet, die eine Azidose verursachen kann. Außerdem wurde festgestellt, dass eine Übersäuerung des Blutes zu einer geringeren Kalziumaufnahme aus der Nahrung und Ablagerung in den Knochen führen kann. Das bedeutet, dass Sie sich im Grunde nicht nur selbst aushungern, sondern auch Ihre Knochen schwächen.

Quiz

1. Welche der folgenden ist eine positive Wirkung von Ketonkörpern?
A. Senkt den pH-Wert des Blutes
B. Versorgt die Zellen mit Energie
C. Kann zu Aceton abgebaut werden

2. Warum entstehen Ketonkörper?
A. Zufällig, als Nebenprodukt bei der Bildung von Glukose
B. Um den Blut-pH-Wert zu senken
C. Als Energiequelle, die jederzeit genutzt werden kann

3. Sie beschäftigen sich mit der Bacon-Diät, einer neuen Modeerscheinung, die einige Ihrer Freunde machen. Bei dieser Diät essen Sie zu allen 3 Mahlzeiten nur Speck und trinken zwischendurch nur Wasser. Warum ist das eine schlechte Wahl?
A. Schlechte Wahl? Das klingt doch super!
B. Das überschüssige Eiweiß und der Mangel an Kohlenhydraten werden eine Ketoazidose verursachen.
C. Speck ist teuer