Wat zijn Ketonlichamen?

Ketonlichamen, of kortweg ketonen, zijn stoffen die door de lever worden aangemaakt tijdens de gluconeogenese, een proces waarbij glucose wordt aangemaakt in tijden van vasten en verhongering. Er zijn drie ketonlichamen die door de lever worden geproduceerd. Het zijn acetoacetaat, beta-hydroxybutyraat en aceton. Deze verbindingen worden bij gezonde mensen gebruikt om de lichaamscellen van energie te voorzien wanneer er weinig of geen glucose in de voeding aanwezig is.

Hierboven ziet u de drie ketonlichamen. Aceton (links), acetoacetaat (midden), bètahydroxybutyraat (rechts).

Waarom worden ketonlichamen gevormd?

Wanneer het glucosegehalte in uw lichaam hoog is, is het lichaam druk bezig het overschot op te slaan als vetten, eiwitten aan te maken en in het algemeen te groeien. Dit staat bekend als de absorptietoestand. Wanneer je vast, of wordt uitgehongerd, daalt het glucosegehalte in je bloed snel. Hierdoor gaat het lichaam over op de postabsorptieve toestand. In deze toestand begint het lichaam vet weer om te zetten in vetzuren, glycogeen in glucose, en zelfs aminozuren af te breken voor energie.

Glycogeen is slechts een opslagproduct van glucose en kan snel weer worden omgezet, maar er is maar een beperkte hoeveelheid glycogeen in het lichaam opgeslagen (voornamelijk in de lever). Zodra deze voorraden uitgeput zijn, moet het lichaam zijn toevlucht nemen tot de andere afbraakproducten voor energie. Gelukkig kunnen de meeste cellen in het lichaam overleven op vetzuren, die ontstaan bij de afbraak van vet. Dit geldt echter niet voor de hersenen en de lever. De hersenen en de lever geven de voorkeur aan glucose als energiebron.

De lever moet aminozuren, glycerol, pyruvaat en lactaat omzetten in glucose om de hersenen van glucose te kunnen blijven voorzien. Dit proces wordt gluconeogenese genoemd, en produceert ook de twee ketonlichamen acetoacetaat en beta-hydroxybutyraat. Deze ketonlichamen komen samen met glucose in de bloedbaan terecht om de hersenen te voeden. Op dit punt zijn de spieren en andere organen voornamelijk overgeschakeld op vetzuren voor energie, waarbij de glucose voor de hersenen wordt bewaard. Dit staat bekend als glucosesparing en is zeer belangrijk voor dieren die lange perioden van vasten of verhongering moeten doorstaan.

De hersenen geven de voorkeur aan glucose als energiebron, maar beginnen na ongeveer 4 dagen verhongering over te schakelen op ketonlichamen. Dit verhoogt de tijd dat een organisme zonder voedsel kan, maar het kan ook negatieve bijwerkingen hebben. Als er geen voedsel wordt gegeten om de glucosevoorraad aan te vullen, kunnen ketonlichamen zich gaan opbouwen. Hoewel ketonlichamen door je nieren worden verwijderd, kunnen ze de nieren overweldigen als ze in een hoog tempo worden geproduceerd.

Als dit gebeurt, wordt aceton gevormd uit de spontane afbraak van de andere ketonlichamen in het bloed. Aceton is een vluchtige en reactieve stof. Wanneer het zich in het bloed begint op te hopen, kan het de pH-waarde van het bloed verlagen, een toestand die acidose wordt genoemd. Acidose tast bijna alle lichaamsweefsels aan, vermindert hun functie en verstoort de enzymen van het lichaam, die afhankelijk zijn van een specifieke pH-balans. Ketoacidose, of acidose veroorzaakt door overmatige ketonlichamen, zal leiden tot coma of de dood als het niet wordt omgekeerd.

Hoewel het Keto Dieet een effectieve maatregel kan zijn om gewicht te verliezen, wordt het best gedaan onder toezicht van een arts, omdat het in veel gevallen kan leiden tot nierstenen, botbreuken, en vertraagde groei bij kinderen. Hoewel het duidelijk is dat een Keto Dieet mensen kan helpen gewicht te verliezen (en dat veel mensen zich geweldig voelen op Keto), zijn veel onderzoekers nog steeds bezorgd dat het dieet problemen met de ontwikkeling van de hersenen kan veroorzaken en is aangetoond dat het ruimtelijk geheugen bij ratten vermindert.

Ketonlichamen bij Diabetes

Diabetes is een aandoening waarbij het lichaam geen insuline kan of wil produceren, een belangrijke molecule in de glucosecyclus. Insuline geeft een signaal aan de lichaamscellen om de glucose in het bloed op te nemen en te gebruiken voor energie. Bij mensen met diabetes wordt dit signaal niet ontvangen en zonder kunstmatige insuline blijft de glucose in het bloed gevangen. Zonder glucose in de cellen begint het lichaam vetzuren uit het bloed op te nemen om in de energiebehoefte te voorzien

Het gebrek aan glucose zet de lever er ook toe aan glucose te gaan maken. Als dit gebeurt, komen ketonlichamen vrij, net als bij een normaal persoon. Een diabetespatiënt heeft echter een nog groter probleem. Ketonlichamen kunnen worden gebruikt voor energie, maar alleen als de juiste tussenproducten aanwezig zijn. Deze zijn gewoonlijk afkomstig van de afbraak van glucose. Maar bij een diabetespatiënt is er heel weinig glucose afgebroken. Dit betekent dat zelfs de ketonlichamen niet voor energie kunnen worden gebruikt. Ze beginnen zich dan ook vrij snel op te hopen.

Dit veroorzaakt plotselinge en ernstige ketoacidose. Diabetes wordt vaak gediagnosticeerd door de geur van aceton of fruit in iemands adem en sterk zure, met aceton beladen urine. Deze tekenen wijzen op ernstige ketoacidose en kunnen levensbedreigend zijn. Gelukkig zorgt een dosis insuline ervoor dat de bloedglucosespiegel daalt, de benodigde tussenproducten worden aangemaakt bij de afbraak van glucose, en de ketonlichamen in korte tijd uit het systeem worden verwijderd.

Onderzoekers onderzoeken het keto-dieet als een manier om diabetes te verminderen – hoewel ze waarschuwen dat diabetici op een keto-dieet onder toezicht van een arts moeten staan, omdat het dieet kan leiden tot dramatische schommelingen in de bloedglucosespiegels die gevaarlijk kunnen zijn.

Ketonlichamen in diëten en hongersnood

Interessant is dat sommige recente rage-diëten onder de loep zijn genomen omdat ze ketoacidose veroorzaken bij mensen die ze volgen. Deze diëten richten zich op weinig koolhydraten en veel eiwitten. Omdat koolhydraten complexe vormen van glucose zijn, verwijdert het verwijderen ervan uit het dieet effectief glucose uit het dieet. Dit werkt voor een tijdje omdat het lichaam de benodigde energie uit vet moet halen. Echter, het dieet is in wezen het nabootsen van je lichaam in de hongermodus.

Zonder bloedglucose, zijn de cellen in het lichaam weer verplicht om te overleven van vetzuren, afkomstig van opgeslagen triglyceriden. De hersenen kunnen niet overleven van deze vetzuren, en de lever moet gluconeogenese ondergaan om glucose voor de hersenen te produceren. Terwijl hij dit doet, produceert hij ook ketonlichamen. Gedurende korte perioden kan het lichaam zijn energie op deze manier verkrijgen. Maar naarmate de glucosespiegels dalen, dalen ook de tussenproducten die nodig zijn om ketonlichamen als energie te gebruiken. Uiteindelijk worden er meer ketonlichamen aangemaakt dan er gebruikt kunnen worden, en beginnen ze zich op te hopen. Ze worden door de nieren verwijderd, maar de nieren kunnen in een bepaalde periode maar een beperkte hoeveelheid verwijderen.

Zelfs als iemand nog steeds op deze diëten eet, maakt het volledige gebrek aan koolhydraten het ongelooflijk moeilijk voor het lichaam om het bij te benen, en begint acidose op te treden. Net als bij iemand met diabetes zal het acetongehalte in de urine toenemen en kan de adem zoet of naar aceton ruiken.

De makers van deze diëten noemen dit vaak een “veel voorkomend dieetprobleem”, maar ketoacidose komt niet vaak voor bij gezonde mensen en je lichaam in die toestand dwingen kan gevaarlijk zijn. Hierboven staan enkele van de opgesomde symptomen die acidose kan veroorzaken. Verder is gebleken dat een verzuring van het bloed kan leiden tot minder calciumopname uit de voeding en afzetting in de botten. Dit betekent dat je niet alleen jezelf uithongert, maar ook je botten verzwakt.

Quiz

1. Welk van de volgende is een positief effect van ketonlichamen?
A. Verlaagt de pH van het bloed
B. Voorziet cellen van energie
C. Kan worden afgebroken tot aceton

2. Waarom worden ketonlichamen gemaakt?
A. Per ongeluk, als bijproduct van de aanmaak van glucose
B. Om de pH van het bloed te verlagen
C. Als energiebron om op elk moment te gebruiken

3. Je onderzoekt het Bacon Dieet, een nieuwe rage die sommige van je vrienden aan het doen zijn. Bij dit dieet eet je alle drie de maaltijden alleen spek, en drink je tussendoor alleen water. Waarom is dit een slechte keuze?
A. Slechte keuze? Dit klinkt geweldig!
B. Het teveel aan eiwitten en het tekort aan koolhydraten zal ketoacidose veroorzaken.
C. Bacon is duur