Czym są ciała ketonowe?

Ciała ketonowe, lub po prostu ketony są substancjami produkowanymi przez wątrobę podczas glukoneogenezy, procesu, który tworzy glukozę w czasach postu i głodu. Istnieją trzy ciała ketonowe produkowane przez wątrobę. Są to acetoacetat, beta-hydroksymaślan i aceton. Związki te są wykorzystywane u zdrowych osób do dostarczania energii do komórek ciała, gdy glukoza jest niska lub nieobecna w diecie.

Powyżej znajdują się trzy ciała ketonowe. Aceton (po lewej), acetoacetat (w środku), beta-hydroksymaślan (po prawej).

Dlaczego powstają ciała ketonowe?

Gdy poziom glukozy w organizmie jest wysoki, jest on zajęty przechowywaniem jej nadmiaru w postaci tłuszczów, budową białek i ogólnym wzrostem. Jest to znane jako stan absorpcji. Kiedy pościmy lub jesteśmy głodzeni, poziom glukozy we krwi szybko spada. Powoduje to, że organizm wchodzi w stan postabsorpcyjny. W tym stanie organizm zaczyna przekształcać tłuszcz z powrotem w kwasy tłuszczowe, glikogen w glukozę, a nawet zaczyna rozkładać aminokwasy na energię.

Ponieważ glikogen jest produktem magazynowania glukozy i może być szybko przekształcony z powrotem, tylko tyle glikogenu jest przechowywane w organizmie (głównie w wątrobie). Gdy te zapasy zostaną wyczerpane, organizm musi uciec się do innych produktów rozpadu dla energii. Na szczęście, większość komórek ciała może przetrwać dzięki kwasom tłuszczowym, powstającym z rozpadu tłuszczu. Nie jest to jednak prawdą w przypadku mózgu i wątroby. Mózg i wątroba preferują glukozę jako źródło energii.

Wątroba, aby nadal zaopatrywać mózg w glukozę, musi przekształcać aminokwasy, glicerol, pirogronian i mleczan w glukozę. Proces ten nazywany jest glukoneogenezą, a także wytwarza dwa ciała ketonowe: acetooctan i beta-hydroksymaślan. Uwalnia te ciała ketonowe, wraz z glukozą, do krwiobiegu, aby nakarmić mózg. W tym momencie mięśnie i inne narządy przechodzą głównie na kwasy tłuszczowe dla energii, zachowując glukozę dla mózgu. Jest to znane jako oszczędzanie glukozy i jest bardzo ważne dla zwierząt, które muszą przejść długie okresy postu lub głodu.

Mózg preferuje glukozę jako źródło energii, ale zacznie przełączać się na ciała ketonowe po około 4 dniach głodu. To znacznie zwiększa ilość czasu, jaki organizm może spędzić bez jedzenia, jednak może również zacząć powodować negatywne skutki uboczne. Jeśli jedzenie nie jest spożywane w celu uzupełnienia zapasów glukozy, ciała ketonowe mogą zacząć się gromadzić. Podczas gdy ciała ketonowe są usuwane przez nerki, jeśli są one produkowane w dużych ilościach, mogą one przytłoczyć nerki.

Gdy tak się dzieje, aceton powstaje ze spontanicznego rozpadu innych ciał ketonowych we krwi. Aceton jest substancją lotną i reaktywną. Kiedy zaczyna gromadzić się we krwi, może obniżyć pH krwi, co jest stanem zwanym kwasicą. Kwasica wpływa na prawie wszystkie tkanki ciała, zmniejszając ich funkcje i zakłócając pracę enzymów organizmu, które zależą od określonej równowagi pH. Kwasica ketonowa, lub kwasica spowodowana nadmierną ilością ciał ketonowych, doprowadzi do śpiączki lub śmierci, jeśli nie zostanie odwrócona.

Dieta Keto może być skutecznym środkiem do utraty wagi, ale najlepiej jest to zrobić pod nadzorem lekarza, ponieważ w wielu przypadkach może to prowadzić do kamieni nerkowych, złamań kości i spowolnionego wzrostu u dzieci. Podczas gdy jasne jest, że dieta Keto może pomóc ludziom schudnąć (i że wielu ludzi czuje się świetnie na Keto), wielu badaczy nadal obawia się, że dieta może powodować problemy z rozwojem mózgu i wykazano, że zmniejsza pamięć przestrzenną u szczurów.

Ciała ketonowe w cukrzycy

Cukrzyca jest stanem, w którym organizm nie może lub nie chce produkować insuliny, ważnej cząsteczki w cyklu glukozy. Insulina sygnalizuje komórkom ciała, że mają pobierać glukozę z krwi i wykorzystywać ją do produkcji energii. U osób z cukrzycą sygnał ten nie jest odbierany, a bez sztucznej insuliny glukoza pozostaje uwięziona we krwi. Bez glukozy w komórkach, organizm zaczyna pobierać kwasy tłuszczowe z krwi, aby zapewnić energię.

Brak glukozy również wyzwala wątrobę, aby rozpocząć produkcję glukozy. W związku z tym uwalniane są ciała ketonowe, podobnie jak u zwykłej osoby. Jednak osoba z cukrzycą ma jeszcze większy problem. Ciała ketonowe mogą być wykorzystywane do produkcji energii, ale tylko wtedy, gdy obecni są odpowiedni pośrednicy. Te zazwyczaj pochodzą z rozpadu glukozy. Ale u cukrzyka bardzo mało glukozy zostało rozłożone. Oznacza to, że nawet ciała ketonowe nie mogą być wykorzystane do produkcji energii. W związku z tym, zaczynają się one stosunkowo szybko gromadzić.

To powoduje nagłą i ciężką kwasicę ketonową. Cukrzyca jest często diagnozowana przez zapach acetonu lub owoców w oddechu osoby i wysoce kwaśny, obciążony acetonem mocz. Objawy te wskazują na ciężką kwasicę ketonową i mogą zagrażać życiu. Na szczęście, dawka insuliny pozwoli na obniżenie poziomu glukozy we krwi, wymagane produkty pośrednie zostaną wytworzone z rozkładu glukozy, a ciała ketonowe zostaną usunięte z organizmu w krótkim czasie.

Badacze badają dietę Keto jako sposób na złagodzenie cukrzycy – chociaż ostrzegają, że każdy diabetyk na diecie Keto powinien być pod nadzorem lekarza, ponieważ dieta może prowadzić do drastycznych wahań poziomu glukozy we krwi, które mogą być niebezpieczne.

Ciała ketonowe w diecie i głodówce

Interesująco, niektóre z ostatnich modnych diet znalazły się pod lupą za spowodowanie kwasicy ketonowej u osób, które je stosują. Diety te skupiają się na niskiej zawartości węglowodanów i wysokiej zawartości białka. Ponieważ węglowodany są złożonymi formami glukozy, usunięcie ich z diety skutecznie usuwa glukozę z diety. Działa to przez jakiś czas, ponieważ organizm jest zobowiązany do uzyskania energii, której potrzebuje z tłuszczu. Jednakże, dieta jest zasadniczo naśladuje swoje ciało w trybie głodu.

Bez glukozy we krwi, komórki w organizmie są ponownie wymagane do przetrwania off kwasów tłuszczowych, pochodzących z przechowywanych trójglicerydów. Mózg nie może przetrwać z tych kwasów tłuszczowych, a wątroba musi przejść glukoneogenezę, aby wytworzyć glukozę dla mózgu. Podczas gdy to robi, produkuje również ciała ketonowe. Przez krótki okres czasu organizm jest w stanie pozyskiwać energię w ten sposób. Ale w miarę jak poziom glukozy staje się coraz niższy, zmniejsza się też ilość produktów pośrednich potrzebnych do wykorzystania ciał ketonowych jako energii. W końcu powstaje więcej ciał ketonowych niż może być wykorzystane i zaczynają się one gromadzić. Są one usuwane przez nerki, ale nerki mogą usunąć tylko tyle w danym okresie czasu.

Nawet gdy osoba nadal je na tych dietach, całkowity brak węglowodanów sprawia, że niewiarygodnie trudno jest organizmowi nadążyć i zaczyna występować kwasica. Podobnie jak u osób z cukrzycą, poziom acetonu w moczu wzrasta, a oddech może mieć słodki zapach lub przypominać aceton.

Twórcy tych diet często nazywają to „powszechnym problemem dietetycznym”, ale kwasica ketonowa nie jest powszechna u zdrowych osób i zmuszanie organizmu do tego stanu może być niebezpieczne. Powyżej znajdują się niektóre z wymienionych objawów, które może wywołać kwasica. Ponadto stwierdzono, że kwasica krwi może prowadzić do mniejszego wchłaniania wapnia z diety i odkładania go w kościach. Oznacza to, że nie tylko się głodzisz, ale również osłabiasz swoje kości.

Pytanie

1. Która z poniższych rzeczy jest pozytywnym efektem działania ciał ketonowych?
A. Obniża pH krwi
B. Dostarcza komórkom energii
C. Może ulegać rozkładowi do acetonu

2) Dlaczego powstają ciała ketonowe?
A. Przypadkowo, jako produkt uboczny tworzenia glukozy
B. W celu obniżenia pH krwi
C. Jako źródło energii do wykorzystania w każdej chwili

3. Patrzysz na Dietę Bekonową, nową modę, którą robią niektórzy z twoich przyjaciół. W tej diecie, jesz tylko bekon dla wszystkich 3 posiłków i pić tylko wodę w między czasie. Dlaczego jest to zły wybór?
A. Zły wybór? To brzmi świetnie!
B. Nadmiar białka i brak węglowodanów spowoduje kwasicę ketonową.
C. Bekon jest drogi