Как да определим кетоза FOODPUNK
Кетоза и кетонни тела. Тези два термина са щастливо разхвърляни в света с ниско съдържание на въглехидрати и кето. Можете ли да го измервате по някакъв начин. Но какво всъщност стои зад това? Какво означават тези неща на метаболитно и химическо ниво?
Официалната дефиниция на кетоза е: „Метаболитно състояние, при което концентрацията на кетонните тела в кръвта е над нормалната“. Това още не казва много. Каква е нормалната стойност? Това е стойността, която има средният ядец, когато не гладува дълго време или не яде въглехидрати. Средният ни ядец вероятно е имал руло със сирене само преди час и Snickers точно сега. Яде 3-6 пъти на ден и дори пости всеки ден, а именно когато спи.
Средният ядец като този има концентрация на кетон в кръвта под 0,1 mmol на литър. Това е нормалната стойност и ако имате тази стойност в кръвта си, значи не сте в кетоза. Ако човек е в кетоза, стойностите обикновено са между 2-5 mmol/L. Това е абсолютно физиологично, т.е. здравословно състояние. Между другото, mol и mmol са мерна единица за химиците, подобна на kg и g за готвачите.
Кетонните тела са малки молекули, които осигуряват на органите енергия
В медицината три съединения се наричат кетонни тела: ацетоацетат, β-хидроксибутират и ацетон. Ацетоацетатът е „кетокарбоксилна киселина“, β-хидроксибутиратът е „карбоксилна киселина“, а ацетонът е най-простият „кетон“. Кето карбоксилните киселини, карбоксилните киселини и кетоните са различни видове малки органични молекули. Въглеродните атоми, кислородните атоми и водородните атоми са свързани по различен начин в различните молекули. Важно е в тези връзки да има енергия!
Кетонните тела и кетоните не са еднакви
Кетони е общият термин за всички химични съединения, които имат двойна връзка от въглероден атом до кислороден атом, но само ако не е на ръба на молекулата. Официално се нарича "нетерминална карбонилна група". Има невероятен брой варианти на такива молекули, такива кетони. Но има само три кетонни тела и те получават името си от факта, че всеки ацетоацетат и ацетон имат „нетерминална карбонилна група“ в своята химическа структура. И така: 2 кетонни тела са кетони, но не всички кетони са кетонни тела. (Без значение колко обещаващи са малиновите кетони, те нямат абсолютно нищо общо с кетозата.)
β-хидроксибутиратът химически не е кетон, тъй като кето групата е редуцирана (превърната) в хидроксилна група. Независимо от това, той се брои сред кетонните тела, защото може бързо да се превърне от ацетоацетат и има сравними свойства в организма. Освен това се среща най-често сред кетонните тела и е най-важното кетонно тяло в метаболизма.
Някои кетонни тела се отделят с урината и дъха
β-хидроксибутиратът се превръща от ацетоацетат чрез ензими. Ацетонът, от друга страна, се произвежда чрез спонтанно разграждане на ацетоацетат без ензими. Той е летлив и почти не се използва в метаболизма. Вместо това той се освобождава главно през белите дробове с издишания въздух. Това е отговорно за сладникавия лош дъх.
Кетонните тела също се отделят с урината. Това се нарича кетонурия - елиминиране на кетонни тела в урината. С течение на времето отделянето намалява, тъй като кетонните тела се използват по-добре от органите и тялото би било глупаво просто да изхвърли тези енергийни източници.
Дори и без кетоза, черният дроб постоянно произвежда кетонни тела в малки количества
При нормален, кетогенен метаболизъм при здрави хора, малки количества кетонни тела непрекъснато се синтезират от черния дроб и се консумират от други органи. Концентрацията на ацетоацетон и β-хидроксибутират е около 0,01 mmol на литър кръв след хранене. Дори и след гладуване през нощта, концентрацията им в кръвта все още е относително ниска при 0,1 mmol/L. Повишава се постепенно само когато няма прием на храна и достига 2 mmol/L след около три дни на гладно и около 5 mmol/L след седмица без храна. В тази област се говори за кетоза.
Нивото на кръвната захар е в долния край на физиологичната концентрация по време на кетоза, поддържано чрез глюконеогенеза от аминокиселини и глицерол. Глюконеогенезата е изграждането на глюкоза от молекули, които не са въглехидрати, като аминокиселини от протеини или от глицериновата част на триглицеридите, мазнините.
Кетозата е напълно физиологично метаболитно състояние
Кетозата, физиологично (нормално и здравословно) състояние, при което се избягва храната, не трябва да се бърка с кетоацидоза, патологично (патологично) състояние, което се проявява при захарен диабет и алкохол и може да бъде животозастрашаващо. При неконтролиран диабет тип I кетонната телесна концентрация може да се повиши до 25 mmol/L, което води до опасна кетоацидоза. Буферните механизми на кръвта, които обикновено се грижат за киселинно-алкалния баланс, са претоварени и кръвта става кисела. Ако здравият човек пости или яде много нисковъглехидратна диета, такива вредни стойности не се достигат.
Биохимикът Ханс Кребс (откривателят на цикъла на Кребс, известен още като цитратен цикъл) е първият, който говори за „физиологична кетоза“ като разграничение от диабетната кетоацидоза. Във физиологичен контекст, повишените концентрации на кетон в тялото се появяват не само по време на гладуване, но и при ограничени въглехидрати, така наречените "кетогенни диети".
Малки количества инсулин или глюкоза бързо разрушават кетозата
Метаболитното състояние на кетозата е много крехко и може бързо да бъде спряно чрез даване на инсулин или глюкоза. Особено в ранните дни, когато черният дроб и други органи тепърва започват да се адаптират и се учат да произвеждат и използват кетонни тела. Приемът на въглехидрати води до отделяне на инсулин. Инсулинът инхибира производството на кетонни органи и води до екскреция на кетонни тела с урината. Високото количество протеин също води до секреция на инсулин, но не оказва толкова силно въздействие върху кетозата. Защото, когато протеинът се абсорбира, глюкагонът, антагонистът на инсулина, се освобождава едновременно.
Кетонните тела носят енергия през кръвта
Малките кетонни тела са високоенергийни съединения. В мазнините също има много енергия. Но какво се случва, ако искате да смесите вода и мазнини заедно? Не работи съвсем. Тъй като кръвта ни се състои предимно от вода, също е лоша идея да искаме да разтворим мазнини в нея, за да транспортираме енергия от А до Б Ето защо черният дроб първо превръща мазнините в малки кетонни тела. Тук се набляга на малкото, защото това е една от причините, поради които кетонните тела са водоразтворими. За разлика от мазнините, те лесно могат да се транспортират в кръвта. В еволюцията на хората способността за кетогенеза (производство на кетонни тела) и кетолиза (използване на кетонни тела) направи възможно оцеляването в дълги периоди на глад, тъй като мастните резерви на непрекъснато нарастващите мозъци на човешките предци могат да осигурят енергиен източник.
Cahill GF, Veech RL. 2003. Кетокиселини Добра медицина. Trans Am Clin Climatol Assoc, 114: 149-161.
Fronzo R de, Ferrannini E. 2001. Регулиране на посредническия метаболизъм по време на гладуване и хранене. В: DeGroot LJ, Jameson JL. Ендокринология. Шесто издание Филаделфия: W.B. Сондърс, 735-755.
Fukao T, Lopaschuk GD, Mitchell GA. 2004. Пътища и контрол на метаболизма на кетонното тяло на границата на липидната биохимия. Простагландини Leukot Essent мастни киселини, 70 (3): 243-251.
Страница MM, Alberti KG, Greenwood R, Gumaa KA, Hockaday TD, Lowy C, Nabarro JD, Pyke DA, Sönksen PH, Watkins PJ, West TE. 1974. Лечение на диабетна кома с непрекъсната инфузия на ниски дози инсулин. Br Med J, 2 (5921): 687-690.
Rehner G, Daniel H. 2010. Биохимия на храненето. Трето издание Хайделберг: Spektrum Akademischer Verlag, 471-475.
Stipanuk MH, Caudill MA. 2013. Биохимични физиологични и молекулярни аспекти на храненето на човека. Трето издание Филаделфия: Elsevier Saunders, 379-381.