Ketoza i ciała ketonowe to kluczowe elementy diety ketogenicznej. Aby w pełni zrozumieć skąd wszystkie opisywane efekty tej diety należy bliżej przyjrzeć się samemu zjawisku ketozy.

Zacznijmy od tego, iż ketozą nazywamy stan metaboliczny, w którym w efekcie ketogenezy, czyli odpowiednich przemian kwasów tłuszczowych dochodzi do zwiększenia poziomu ciał ketonowych we krwi powyżej 0,5 mmol/litr. I to właśnie one stają się głównym paliwem w naszym „piecu” metabolicznym. Ponadto dzięki utlenianiu tłuszczów poziom glukozy i insuliny pozostaje na stale niskim poziomie.

Gdy w naszej diecie dominują węglowodany głównym źródłem energii do pracy jest glukoza, a poziom ciał ketonowych pozostaje na niskim poziomie 0,1-0,3mmol/litr i ich produkcja jest stosunkowo nieduża. W wątrobie zdrowego człowieka ciała ketonowe wytwarzane są w ilości około 185g dzienne. Nasz organizm ma możliwość produkowania energii z kilku źródeł: glukozy, tłuszczu oraz ciał ketonowych. Podczas głodówki lub przy stosowaniu diety niskowęglowodanowej dochodzi do produkcji energii na podstawie ketonów. Co ciekawe po okresie nocnej przerwy ketony dostarczają od 2 do 6% energii natomiast po okresie 3 tygodniowej głodówki od 30 do 60% energii.

Ketogeneza

W momencie stosowania głodówki lub diety ketogenicznej, gdzie ograniczamy węglowodany do 30-40g na dobę, kwasy tłuszczowe zostają utlenione w wątrobie do ciał ketonowych, do których zaliczamy 3 związki: kwas beta-hydroksymasłowy, kwas acetooctowy i aceton. Proporcje w całej puli ketonów to zwykle 78 proc. kwasu beta-hydroksymasłowego, 28 proc. kwasu acetooctowego i 2 proc. acetonu. Natomiast w porównaniu u chorych na cukrzycę aceton jest głównym ciałem ketonowym obecnym w moczu oraz w wydychanym powietrzu, co powoduje charakterystyczny zapach jabłek z ust chorego tzw. oddech ketonowy.

Kwas acetooctowy ulega ciągłej samoistnej przemianie do acetonu, natomiast kwas acetooctowy i kwas beta-hydroksymasłowy są wzajemnie przekształcane pod wpływem mitochondrialnego enzymu dehydrogenezy betahydroksymasłowej. Dzięki temu mechanizmowi proporcje poszczególnych ketonów są zachowane na odpowiednim poziomie. Bez odpowiedniej regulacji ilość acetonu mogłaby niebezpiecznie wzrastać, co było by niebezpieczne dla naszego zdrowia.

Już podczas całkowitej dwudniowej głodówki opartej tylko na wodzie poziom ciał ketonowych wzrasta do poziomu 1-2,5mmol/litr i utrzymuje się na podobnym poziomie do około 5 dnia głodówki. Natomiast już po tygodniowej głodówce poziom ten wzrasta do około 5-7 mM/l i najczęściej pozostaje stabilny w tym zakresie niezależnie od czasu jej kontynuowania.

Przy całkowitym wyeliminowaniu węglowodanów stan ketozy można otrzymać już po 2-3 dniach natomiast przy diecie o zawartości węglowodanów do około 30g dziennie, co notabene jest ilością kilka razy niższą niż w zwyczajowej diecie, ketoza otrzymywana jest po okresie około 5-7 dni stosowania diety. Należy też zwrócić uwagę, że dopuszczalna ilość węglowodanów do utrzymania stanu ketozy może różnić się u w zależności od osoby. U niektórych osób ketogeneza rozpoczyna się już przy ilości 40-50g węglowodanów na dobę, natomiast u osób otyłych lub bardziej wrażliwych na węglowodany poziom ten należy obniżyć do 20-30g na dobę.

Rodzaje ketoz

Ketoza może być uzyskana na drodze żywieniowej, stosowana w leczeniu niektórych schorzeń,  może być także efektem choroby lub wysiłku fizycznego.

• Ketoza pokarmowa/ odżywcza– ketoza uzyskana przy pomocy diety poprzez zastosowanie diety ketogenicznej o dużej zawartości tłuszczy a niskiej zawartości węglowodanów i białek. Po wprowadzeniu tej diety organizm przestawia się z metabolizmu glukozy na metabolizm wolnych kwasów tłuszczowych, przez co rozpoczyna się produkcja ciał ketonowych do poziomu powyżej 0,5mM/l, a co za tym idzie dochodzi do redukcji własnej tkanki tłuszczowej i spadku masy ciała. Po około 4 dniach adaptacji organizm wykorzystuje ketony jako paliwo do pracy. Dochodzi do obniżenia stężenia insuliny, a wzrostu jej antagonistycznego hormonu glukagonu, który wzmaga utlenianie kwasów tłuszczowych. Dzięki niskiemu stężeniu glukozy dochodzi do zahamowania glukoneognezy, czyli produkcji glukozy min. z aminokwasów, w efekcie czego ochronie podlega nasza tkanka mięśniowa.
• Ketoza kliniczna- rodzaj ketozy również uzyskany przez zastosowanie diety ketogenicznej jednak na potrzeby danej choroby; głównie zastosowanie diety ketogennej ma na celu leczenie lekoopornej padaczki u dzieci, dieta wykorzystywana jest jako niefarmakologiczny sposób zapobiegania ataków epilepsji w wielu ośrodkach leczniczych. Dodatkowo toczą się badania nad wykorzystaniem efektu ketozy w leczeniu chorób nowotworowych, badacze zakładają iż przy odcięciu komórek nowotworowych od glukozy można doprowadzić do spowolnienia ich namnażania, niestety nie ma wielu rzetelnych badań przeprowadzonych na ludziach.
• Ketoza powysiłkowa- stan podwyższonej produkcji ciał ketonowych notowany po długotrwałych wysiłkach o umiarkowanej intensywności, co najprawdopodobniej związane jest z obniżeniem rezerw węglowodanów i wykorzystywaniu tkanki tłuszczowej do produkcji energii.

Kwasica ketonowa

W odróżnieniu od ketozy kwasica ketonowa jest zjawiskiem niebezpiecznym i świadczy o stanie chorobowych. Występuje m.in. w nieuregulowanej cukrzycy przy zbyt niskiej ilości insuliny i może powodować wzrost poziomu glukozy powyżej 11 mmol/litr i więcej, kwasicę metaboliczną gdzie ph spada poniżej 7, odnotowuje się wzmożone ilości  glukozy i ciał ketonowych w moczu, mogą także wystąpić wymioty i senność.

Poziom ciał ketonowych w zależności od rodzaju ketozy

Poziom ciał ketonowych jest różny w zależności od rodzaju ketozy:

• w przypadku braku ketozy i metabolizmie glukozy poziom ciał ketonowych mieści się poniżej 0,2 mM/litr
• stan łagodnej ketozy 0,2-0,5 mM/litr
• ketoza uzyskana na podstawienie diety niskowęglowodanowej przy max 30g na dobę 0,5-3 mM/l
• ketoza powysiłkowa 2,5-3,5 mM/l
• ketoza uzyskana na podstawie całkowitej głodówki z wykluczeniem węglowodanów 3-6 mM/l
• stan kwasicy ketonowej w zaniedbanej cukrzycy 6-15 mM/l

Badanie poziomu ciał ketonowych podczas trwania diety ketogenicznej

Poziom ciał ketonowych możemy badać na podstawie pomiarów z krwi i moczu.

Badanie z krwi możemy wykonywać przy pomocy glukometru ze specjalnymi paskami do pomiaru poziomu ciał ketonowych, którego koszt to około 150-300zł. Jest to droższa metoda i  potrzebny jest odpowiedni sprzęt, a paski są nierefundowane. O zadawalającej ketozie mówimy przy wyniku powyżej 2 mM/litr.

Badanie z moczu polega natomiast na zakropleniu moczu na przeznaczone do badania paski, których koszt wacha się w graniach 120zł za 10 pasków. Metoda ta jest tańsza oraz prostsza w wykonaniu.  Niestety paski wykrywają obecność acetooctanu w moczu a nie kwasu beta- hydroksymasłowego, który jest najliczniej występującym z ketonów. W przypadku poziomu ciał ketonowych w moczu odpowiadającym 2 mM/litr we krwi mówimy w przypadku stężenia 80-160 mg/dl moczu co odpowiada poziomowi 3-4+ na pasku, wartość powyżej  4+ mówi nam o pełnym stanie ketozy.