Тъй като наближава рожденият ден на
The Eating Academy (след около месец), реших, че е подходящо време да обобщя
някои мисли по темата, за която най-често са ми задавали въпроси. (За тези,
които се чудят кога ще стигна до Х част на „Истината за холестерола“, отговорът
е „надявам се до края на годината“) . Преди няколко месеца планирах да напиша
нещо подобно на „10 неща, които трябва да знаете за кетозата“, но сега си
мисля, че това би било като да поставиш каруцата преди коня. И така, нека да
започнем с поредица от по-фундаментални въпроси. В първата част на този пост
(предполага се, че сте го прочели) ще се погрижа да научите повече за кетозата от всеки друг,
включително от вашия лекар или от болшинството от „експерти“, пишещи по темата.
Преди да започнем е необходимо едно
опровержение: aко искате наистина да разберете тази тема, трябва да инвестирате време и
умствена енергия в това. Вие наистина трябва да навлезете в детайли. Очевидно
е, че аз обичам детайлите и вероятно чета всяка седмица 5 или 6 научни статии
по тази тема (и по други). Не очаквам случайният читател да иска да прави същото и виждам моята роля в
това да синтезирам информацията и да ви я представя. Въпросът не е да се издигат лозунги. Знам, че е модерно
да се правят празни изявления, като например кетозата е „неестествена“ или кетозата
е „превъзхождаща“, но подобни твърдения не означават нищо, ако не разбирате
биохимията и еволюцията на нашия вид. Затова нека се разберем да оставим
недоказаните твърдения и лозунги да съществуват в света на политическите дебати
и дискусии, основани на определено мнение. Поради тази причина разделих този
пост на части и включих това съдържание в част 1.
Какво е кетоза?
Кетозата е метаболитно състояние, при
което черният дроб произвежда малки органични молекули, наречени кетонни тела,
в „достатъчно“ количество, за което ще пиша подробно по-късно. Първо, нека
уточним коректно понятията. Първото смущаващо нещо относно кетозата е, че не
всички кетонни тела са технически кетони, чиято структура е показана по-долу.
Технически терминът кетон означава органична молекула, в която въглероден атом,
разположен между други 2 въглеродни атома (означени с R и R’), е свързан
с двойна връзка с кислороден атом.
Обратно, терминът кетонни тела се
отнася до 3 много специфични молекули: ацетон, ацетоацетон (или ацетоацетна
киселина) и бета-хидроксибутират (бета-хидроксибутирова
киселина), показани по-долу, от които
само 2 технически са кетони. (Причината, поради която бета-хидроксибутирата или
В-ОНВ технически не е кетон, е, че двойно свързаният с кислород въглероден атом
е свързан от едната страна с хидроксилна група (-ОН), технически превръщаща
В-ОНВ в карбоксилна киселина за всеки, който следи обяснението).
Сега обратно към същинския въпрос.
Защо нашето тяло произвежда тези субстанции? За да разберем защо и кога нашето
тяло ги произвежда, е необходимо да разбираме начина, по който тялото преобразува
складираната енергия (храната, която ядем, или енергията, която складираме в
тялото, т.е. мазнини или гликоген) във
фосфатни донори. За да си припомните същността на този процес, моля, изгледайте
видеото в този пост : http://eatingacademy.com/sports-and-nutrition/introduction-to-superstarch-part-i, особено частта между 2:15 to 13:30 минута.
Дискусията за АТР
Както може да си припомните, около 60%
от енергията, която изразходваме, да кажем 1800 ккал/ден за някой, консумиращ
3000 ккал/ден в тегловния баланс, е просто посветена да ни запази живи чрез
генериране на достатъчно АТР („енергийна валута“), необходима за 2 неща: да
позволи на йонния градиент да функционира
и да позволи мускулната релаксация. Така че очевидно ние не можем да
понесем (буквално дори за минута) недостатъчна продукция на АТР. Всъщност един
от най-силните токсини, познати на човечеството (цианид), осъществява своя
ефект върху този процес чрез подтискане на електронната транспортна верига,
генерираща основното количество АТР, което нашето тяло произвежда. Дори
най-краткотрайното прекъсване на този процес е фатално.
Извод № 1: Липсата на АТР, даже и за минута, е
равносилна на смърт.
Дискусията за мозъка
Мозъкът е особено ненаситен орган по
отношение на енергетичните нужди. За да разберете значението на този коментар,
имайте предвид следното: въпреки че нашият мозък представлява само 2% от общата
телесна маса, той е отговорен за около 20% от енергийния ни разход. (При
децата, между другото, това може да е близо до 40-50% от базалните им метаболитни нужди). Така че, от
другата страна на горната дискусия около АТР, има и спор относно субстрата на
мозъка, тъй като невроните извличат по-голяма част от енергията си от глюкоза.
Макар че има известни доказателства, че невроните могат да оксидират директно
мастни киселини в малки количества и може би дори предпочитат лактат (пред
глюкоза), тези два субстрата не достигат нивото на консумацията от невроните,
което достига глюкозата. Така че, за
целите на тази дискусия, нека просто се фокусираме върху нуждите на тялото да
достави глюкоза на мозъка.
Ще си припомните (от това, което
споменах по-горе), че моят мозък се нуждае от 400 до 500 ккал от глюкоза дневно
(100 до 120 гр.). Също така ще си припомните (от по-горното видео), че аз мога
да складирам около 100 до 120 гр. глюкоза в черния ми дроб. Макар че мога да
складирам много повече в моите мускули ( в количество от около 300 до 350 гр.)
, поради липсата в мускулите на ензима глюкозо-6- фосфатаза, глюкозата,
складирана в мускулите като гликоген, е неспособна да се върне отново в кръвния
ток и е предназначена за употреба единствено от мускула. С други думи,
мускулният гликоген е изолирано количество глюкоза в тялото, което само
мускулите могат да използват.
Така че, ако аз съм лишен от диетичен
източник на глюкоза, то съм зависим единствено от освобождаването на гликоген
от черния ми дроб (процес, известен като чернодробно производство на глюкоза или ЧПГ). Колко дълго може ЧПГ да снабдява
мозъка ми с достатъчно глюкоза?Това зависи от няколко неща, които повлияват
едновременно на „източника“ и „ спадането“ на глюкозата. Някои конкуриращи се
фактори, понижаващи глюкозата (напр. нивото на активност, нуждите на
термогенезата) и източници (напр. глицерол и наличието на гликогенни
аминокиселини) могат да променят нещата за кратко. Но в състояние на глад ние
имаме само около 1 до 3 дни, преди да се
окажем в беда. Ако нашият мозък не получава нещо друго освен глюкоза, ние ще
загинем твърде безцеремонно.
Извод №2: Липсата на глюкоза за 24-72 часа
означава нужда от нещо друго, което мозъкът може да използва вместо нея (това
не е мазнина или протеин, тъй като невроните не могат да оксидират мазнини, а
последното нещо, което бихме желали, е изчезването на мускули в геометрична
прогресия).
Цикълът на Кребс
Това представя истинска еволюционна
дилема. Ние се нуждаем от огромно количество енергия, просто за да не умрем, но
единственият, най-важен орган в нашето тяло (също така в правото си да е гладен за енергия) не може да достигне
най-изобилния източник на енергия в тялото ни (мазнините) и вместо това е почти
изцяло зависим от един макронутриент, който можем да складираме в незначителни
количества (т.е. глюкоза). Очевидно е, че нашият вид нямаше да е тук днес,
например създаващ блогове, ако това беше краят на историята. Но за да разберем
как сме оцеляли, трябва да направим още едно пътуване в спомените ни по
биохимия. На фигурата по-долу (включена и описана и във видеото), съм отбелязал
някои много важни детайли.
Да мислим за това по друг начин, ако
започнете със складираната енергия (например глюкоза или мазнини, които, ако
изгорят в калориметър, ще освободят различно количество топлина) и искате да
превърнете техните въглеродни, водородни или кислородни молекули в друга форма
с по-малко енергия (вода и въглероден двуокис, които, ако изгорят, отделят
много малко топлина), това е справедлива размяна. ЕТВ е просто средство, което
позволява на нашето тяло да осъществи промяната.
В една кола, за сравнение, е много
по-просто. Двигателят директно изгаря въглеводород (т.е. бензин) и с един
проблясък се освобождава топлината , съдържаща се във връзките водород-въглерод
и въглерод-въглерод, в замяна на въглероден
двуокис, водни изпарения и още няколко други неща.
Ако погледнете фигурата по-долу, ще
придобиете представа за движещите се частици, участващи в този цикличен процес
на трансфер. Молекулите се движат напред–назад из цикъла, изхвърляйки изразходвания
въглерод (въглероден двуокис, означаван като „отпадък“) и редуциращи агенти (т.е.
превърнатияNAD+ в NADH) за ЕТВ.
В условията на изобилие на глюкоза (и
достатъчна инсулинова чувствителност) мозъкът първично превръща глюкозата в
пируват (лявата страна на фигурата). След това пируватът се вмъква в
митохондриите и се превръща в ацетил-КоА с помощта на един много важен ензим,
наречен пируватдехидрогеназа (ПДХ). Ще се върна отново към този ензим във 2
част на тази поредица, защото точно тук нещата стават много интересни.
Ацетил-КоА (който също така е и директен продукт от разграждането на мастните
киселини) се комбинира с оксалоацетат и така започва цикълът на Кребс, който
генерира всички редуциращи агенти за захранване на ЕТВ и произвежда масивни
количества АТР.
Къде се използват кетоните?
При отсъствие на ацетил-КоА (това
може да се случи по няколко начина, включително дефицит на субстрат, както
описвам тук) ние сме развили страхотен трик. Черният ни дроб може да произвежда
(от протеини или мазнини, макар че ние предпочитаме използването на мазнини, за
да запазим протеините и да предотвратим сериозна загуба на мускули) нещо,
наречено бета-хидроксибутират - едно от трите кетонни тела, които описах
по-горе.
В-ОНВ и ацетоацетат (виж по-долната
фигура от http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2194504/) се синтезират в черния дроб от дълги и средно верижни
мастни киселини и се излъчват в кръвния ток.
Ацетоацетната киселина и В-ОНВ съществуват
в обратимо равновесие (вляво) , но няма обратен път, ако веднъж ацетоацетатът се е превърнал в ацетон.
Сега вижте по-долната фигура от http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11569918. Това е друга интерпретация на горната фигура, показваща цикъла на Кребс,
но тук може да видите къде ацетоацетата и В-ОНВ влизат в цикъла.
Ако трябваше да разчитаме на
глюкозата, щяхме да умрем след няколко дни. Ако разчитахме само на протеините,
бихме живели още няколко дни, но щяхме да сме абсолютно изнемощели поради
загубата на мускули.
По-долната графика, също от статията
на Cahill и Veech, показва кръвните изследвания на човек, гладувал 40 дни. В
рамките на около 3 дни нивото на кръвната захар на гладуващия човек престава да
намалява. За около 10 дни се достига стабилно състояние на равновесие с нива на
В-ОНВ, надхвърлящи нивата на глюкозата и покриващи по-голяма част от нуждите на мозъка от глюкоза.
Всъщност George Cahill е осъществил
експеримент преди много години (вероятно днес не би получил одобрение от
Независимия етичен комитет за провеждане на подобен експеримент), за да демонстрира
как кетоните изместват глюкозата в мозъка. На хора с много високи нива на В-ОНВ
(около 5-7 mM) е инжектиран инсулин, докато нивото на глюкоза достигне 1 mM (около 19 мг/дл или 1,05 ммол/л)! Нормален човек би изпаднал в
кома при нива на глюкозата под 40 мг/дл ( 2,22 ммол/л) и би починал, когато
глюкозата достигне 1 mM. Тези хора обаче били напълно
асимптоматични и на 100% функциониращи неврологично.
И последното нещо, което искам да
отбележа за гладуващите пациенти, е това, че както виждате на долната фигура,
глюкозните нива се нормализират на около 65-70 мг/дл (3,6- 3,88 ммол/л) за
няколко дни гладуване, независимо от липсата на външни източници на глюкоза.
Защо? Защото при толкова много мазнини, преобразувани в В-ОНВ и ацетоацетна
киселина в черния дроб, значително количество глицерол (3- атомния въглероден
гръбнак на триглицеридите) се освобождава и се превръща в черния дроб в
гликоген. Между другото това е причината някой в хранителна кетоза – дори да
яде нула въглехидрати - все още да има
50-70% от нормалните гликогенови нива,
както това се демонстрира при мускулни биопсии на тези лица.
Извод №3 : Ние сме развили способността да
произвеждаме кетонни тела, тъй че можем не само да толерираме, но и да се
развиваме добре в отсъствието на глюкоза
за голям период от време. Неспособност за произвеждане на кетонни тела =
изчезване на човешкия вид.
Последни подробности: Всичко, което току-що
представих, се базира на данни от гладуващи субекти. Тъй като повечето от вас
четат сега това, ако някой ограничи въглехидратния прием, обикновено до
количества под 20-50 г/дневно (в зависимост от момента и въглехидратния състав),
и поддържа умерен, но не висок прием на протеини (защото протеините са
глюконеогенни - т.е. излишъкът от тях ще се превърне в гликоген от черния
дроб), то той ще предизвика състояние, означавано като „хранителна кетоза“, със
сходна физиология на това, което току-що представих, но без да се прибягва към
гладуване. Защо бихте направили това е въпрос, който ще дискутирам по-късно.
Още един рутинен спор: Кетоза срещу ДКА
В по-ранен пост http://eatingacademy.com/nutrition/is-ketosis-dangerous обясних разликата
между хранителна кетоза (ХК) и диабетна кетоацидоза (ДКА). Ако тази разлика не
е ясна, бих предложил набързо да прегледаме този пост за припомняне. ДКА е
патологично (т.е. вредно) състояние, което е резултат от пълна или почти пълна
липса на инсулин. Тя възниква при наличие на диабет от 1 тип или в много краен
стадий на диабет от 2 тип и често в резултат на физиологично увреждане (т.е.
инфекция), при което пациентът не получава достатъчно количество инсулин, който
да въведе глюкозата в неговите клетки. Човек с нормален панкреас, независимо
колко дълго гладува (включително човека, за когото разказах по-горе, който
гладувал 382 дни!) или колко силно ограничи въглехидратите, не може да влезе в
ДКА, защото дори и нищожни количества инсулин ще поддържат нивото на В-ОНВ под
7-8 mM, което е доста по-ниско от прага за развитие на алкално-киселинни нарушения,
свързани с ДКА. Нека да повторя, физиологично невъзможно е да се предизвика ДКА
при човек, който няма диабет от 1 тип или много, много, много късен стадий на
диабет от 2 тип с пълно изчерпване на панкреаса.
Едно смущаващо признание : Спомням си точно къде
седях в клиниката John Hopkins през 2002 година и обяснявах на (предупреждавайки
го, наистина) пациент, който беше на диетата на Аткинс, колко вредна е тя заради
ДКА. Толкова се срамувам от пълната ми глупост и от това, че не бях избрал дори
една научна статия, за да проверя тази догма, която бълвах върху горкия
пациент. Ако четете това, сър, моля, простете ми! Вие заслужавахте по-умен
доктор.
В част 2 на този пост ще се заема с въпроси,
които знам, че хората си задават наум (по-долу). До тогава прочетете отново
този пост, за да сте сигурни, че наистина разбирате тази физиология. Вие сте
почти 10 стъпки напред от останалите.
1. Има ли „метаболитно предимство“ от
пребиваването в кетоза?
2. Има ли опасности от пребиваването
в кетоза?
3. Кои са най-важните неща, които трябва
да знаем за влизането в (и поддържането) на кетоза ?
Автор : | Peter Attia, M.D.
Източник: The Eating Academy | Peter
Attia, M.D.
Превод от английски yulinga и kameloth
http://eatingacademy.com/nutrition/ketosis-advantaged-or-misunderstood-state-part-i
Превод от английски yulinga и kameloth
