Ketoza – Fakty i Mity

Ketoza to stan metaboliczny, w którym organizm pozyskuje energię z kwasów tłuszczowych, a nie z glukozy, w wyniku czego wzrasta poziom ciał ketonowych we krwi.

W normalnych warunkach, nasz organizm wykorzystuje cukry, a konkretnie glukozę jako główne źródło energii. Gdy zabraknie glukozy, organizm przestawia się na pozyskiwanie energii z innych źródeł w procesach glukoneogenezy i ketogenezy. W procesie glukoneogenezy, organizm (głównie wątroba), próbuje uzyskać glukozę z innych substratów niż węglowodany, takich jak aminokwasy, glicerol lub kwas mlekowy. Jednak gdy obniżony poziom glukozy utrzymuje się dłużej, metabolizm musi przestawić się na alternatywne źródła energii, w tym tłuszcz. W przypadku ketozy, to ciała ketonowe (kwas beta-hydroksymasłowy, kwas acetylooctowy i aceton) pochodzące z rozpadu kwasów tłuszczowych stają się głównym źródłem energii. Co ciekawe, ciała ketonowe to nie to samo co ketony. Z chemicznego punktu widzenia, tylko aceton możemy zakwalifikować do grupy ketonów, pozostałe związki mimo że zwierają grupę ketonową, należą do odpowiednio hydroksykwasów i ketokwasów [1].

Kiedy organizm wchodzi w stan ketozy?

Stan ketozy występuje nie tylko podczas stosowania diety ketogenicznej, ale także podczas długiej przerwy w jedzeniu, jak na przykład rano, zaraz po przebudzeniu oraz może wystąpić po intensywnym wysiłku fizycznym (ketoza powysiłkowa). Po całonocnym poście, ciała ketonowe zaspokajają około 2-6 % zapotrzebowania energetycznego, a po 3 dniach głodu, poziom ten wzrasta do nawet 40 %. Stan ketozy utrzymuje się tak długo jak organizm nie otrzymuje węglowodanów.

W skrajnych przypadkach, zwiększona produkcja ciał ketonowych do poziomu nawet 25 mmol/L może prowadzić do ketonemii i kwasicy ketonowej, jednak występuje to głównie u osób z cukrzycą i nie jest możliwe do osiągnięcia po stosowaniu diety ketogenicznej przez osobę zdrową. W przeciwieństwie do kwasicy ketonowej, podczas ketozy odżywczej w krwioobiegu zauważa się zjawisko wzrostu stężenia ciał ketonowych we krwi (> 0.5 mmol/L) przy niskim i stabilnym poziomie glukozy i insuliny. W związku z tym, że stężenie ciał ketonowych utrzymuje się na niskim poziomie, jest to proces bezpieczny i nie prowadzi do zmiany pH krwi. Stąd, u osób stosujących dietę ketogeniczną nie ma ryzyka tzw. „zakwaszenia organizmu”. Nasz układ buforowy krwi doskonale sobie radzi z nawet podwyższonym poziomem ciał ketonowych.

Poziom ciał ketonowych w organizmie regulowany jest przez dwa procesy: produkcję ciał ketonowych (ketogenezę) oraz ich degradację (ketolizę), które są kontrolowane przez insulinę i glukagon. Glukagon przyspiesza produkcję ciał ketonowych, a insulina zwalnia ten proces [1].

Uzyskanie stanu ketozy jest procesem zindywidualizowanym i czas którego potrzebujemy aby osiągnąć ketozę zależy od wielu czynników, m.in.:

• Wieku,
• Poziomu aktywności fizycznej,
• BMI,
• Metabolizmu,
• Poziomu stresu,
• Rodzaju diety przed rozpoczęciem diety ketogenicznej.

Jeżeli przed rozpoczęciem diety ketogenicznej spożywaliśmy duże ilości węglowodanów, osiągnięcie stanu ketozy może trwać dłużej ze względu na duże zapasy glukozy w organizmie, które muszą zostać wyczerpane żeby móc zacząć korzystać z ciał ketonowych.

Z energetycznego punktu widzenia, ciała ketonowe dostarczają więcej energii. Przyjmując adenozynotrifosforan (ATP) za podstawową jednostkę energetyczną organizmu można przyjąć że 100 g glukozy dostarcza 8700 g ATP, podczas gdy 100 g kwasu beta-hydroksymasłowego i kwasu acetylooctowego dostarcza odpowiednio 9400 i 10500 g ATP. Dlatego, podczas stosowania diety ketogenicznej, mimo deficytu kalorycznego, nie czujemy spadku energii.

Innym sposobem wprowadzenia organizmu w stan ketozy jest dostarczenie do organizmu egzogennych ciał ketonowych. Jest to stosowane głównie w sporcie żeby poprawić wydajność wytrzymałościową. Przyjmowanie suplementów zawierających egzogenne ciała ketonowe wywołują stan ketozy odżywczej w ciągu kilku minut bez konieczności ograniczenia węglowodanów w diecie [2,3]. 

Gdy mierzymy poziom ciał ketonowych w krwioobiegu, odpowiada to tylko stężeniu kwasu beta-hydrokymasłowego i acetylooctowego. Aceton, który jest bardzo lotny, bardzo szybko wydalany jest z organizmu z oddechem lub moczem. Stąd u osób, które są w stanie ketozy, może występować specyficzny zapach oddechu i słodkawy zapach moczu.

SPOSOBY POMIARU STANU KETOZY

1. Poziom ciał ketonowych w krwi

Najbardziej wiarygodną metodą określenia stanu ketozy jest pomiar stężenia ciał ketonowych (głównie beta-hydroksymaślanu) w krwioobiegu. Obecnie na rynku dostępne jest wiele modeli aparatów do samodzielnego pomiaru ciał ketonowych, przypominających glukometry. Wymaga to nakłucia palca lancetem i naniesienia próbki na pasek testowy. Jest to metoda dość droga i wymagająca nieprzyjemnego nakłuwania palca.

2. Poziom ciał ketonowych w oddechu

Alternatywą dla powtarzających się nakłuć jest pomiar ciał ketonowych w oddechu. Wymaga tylko dmuchania przez określony czas do ustnika w celu otrzymania wyniku. Tańsze modele urządzeń są niezbyt precyzyjne i pozwalają określić poziom ciał ketonowych na poziomach: brak, niski lub wysoki. Aby uzyskać bardziej precyzyjny wynik, trzeba zainwestować dużo więcej w analizator. Głównym problemem z analizą oddechu jest fakt, że przedstawia zawartość acetonu, który nie jest głównym ciałem ketonowym. Stąd może dojść do zafałszowania wyniku.

3. Poziom ciał ketonowych w moczu

Zdecydowanie najbardziej popularną i najmniej inwazyjną metodą pomiaru ciał ketonowych jest zastosowanie testów paskowych do pomiaru w moczu. W zależności od stężenia ciał ketonowych w moczu, kolor paska zmienia się, co można porównać go do załączonej skali. Mimo, że metoda ta nie jest bardzo precyzyjna, pozwala na codzienne kontrolowanie stanu ketozy w szybki i tani sposób.

Bibliografia:

[1] Drabińska, N., Wiczkowski, W., Piskuła, M.K. (2021) Recent advances in the application
of a ketogenic diet for obesity management. Trends in Food Science & Technology, 110: 28-38. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.080.

[2] Shaw, D.M., Merien, F., Braakhuis, A. et al. (2020) Exogenous Ketone Supplementation
and Keto-Adaptation for Endurance Performance: Disentangling the Effects of Two Distinct
Metabolic States. Sports Med 50, 641–656. https://doi.org/10.1007/s40279-019-01246-y

[3] Poff, A.M., Koutnik, A.P., Egan, B. (2020). Nutritional Ketosis with Ketogenic Diets or
Exogenous Ketones: Features, Convergence, and Divergence. Current Sports Medicine
Reports 19(7), 251-259. https://doi.org/10.1249/JSR.0000000000000732

Dr Natalia Drabińska

Dr Natalia Drabińska to utalentowana i wybitna naukowiec, specjalizująca się w dziedzinie żywienia i biotechnologii. Uzyskała stopień doktora na IRZiBŻ PAN w Olsztynie, gdzie jej interdyscyplinarna praca doktorska dotyczyła zastosowania preparatu fruktooligosacharydów i inuliny jako składnika diety bezglutenowej dzieci z chorobą trzewną.

Obecnie pracuje jako adiunkt na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu oraz w IRZiBŻ PAN, gdzie angażuje się w wiele projektów badawczych związanych z metabolizmem, stanem zapalnym oraz dietami ketogenicznymi. Jest także członkiem kilku towarzystw naukowych, w tym Polskiego Towarzystwa Metabolomicznego oraz European Federation of Food Science and Technology.

Dr Natalia Drabińska to osoba, która z pasją i zaangażowaniem podchodzi do swojej pracy badawczej, a jej wyniki pomagają lepiej zrozumieć wpływ żywienia na organizm ludzki.