Кетоза е естественото физиологично състояние на метаболизма на организма. Дието-индуцираната кетоза е състояние на тялото, в което нашите древни предци са живели частица от живота си. Така че това не е нищо ново за нашия организъм, който има механизмите за преживяване на дефицита, но не и способността да се справя с излишъка. Днес ефектът от кетозата се използва от няколко диетични програми (протеинови кетогенни диети, палео диета и др.). Но какво е кетоза и какво протича в тялото?
Кетоза е естественото физиологично състояние на метаболизма на организма, позволяващо оцеляване в периоди на дефицит. Само с кетоза нивата на кетонните тела в кръвта се повишават. Кетони те включват три вещества: ацетооцетна киселина, ацетон и бета-хидроксимаслена киселина, въпреки че последните не са химически специфични. При физиологични условия стойността на кетонните тела е ниска, около 0,25 mmol/l, от които се образува бета-хидроксимаслена киселина. Кетозата придружава промени в енергийния метаболизъм по време на глад, повишен прием на мазнини, след физическа работа, в състояние след абсорбция, т.е. при физиологични условия. Нивото на кетонните тела може също да се повиши при патологични състояния, като захарен диабет тип 1, където абсолютната липса на инсулин не позволява участието на контрарегулаторни механизми и заплашва развитието на кетоацидоза, която следователно трябва да бъде строго разграничена от простата кетоза..
Кетоните се образуват в черния дроб. Образуването на кетонни тела е относително сложен процес, който активно се контролира и регулира от скоростта на бета-окисление на мастните киселини. При бета-окисление свободните мастни киселини, активирани чрез свързване с CoA, се разцепват до дикарбонов остатък ацетил CoA, който кондензира с друга молекула ацетил CoA. Това дава ацетоацетил CoA. Това с друга молекула ацетил КоА след разцепване на една молекула КоА дава бета-хидрокси-бета-метилглутарил КоА, който се разцепва до ацетил КоА и свободна ацетооцетна киселина (Фиг. 1). След това това може да се превърне химически в ацетон или бета-хидроксимаслена киселина. Те навлизат в цикъла на Кребс чрез ацетил КоА. В цикъла на Кребс и последващата каскада от окислително-възстановителни реакции на дихателната верига енергийният субстрат се окислява до CO2 и H2O, за да се получи енергия, използваема от организма. Прекомерното производство на ацетил КоА поради увеличеното усвояване на чернодробни мастни киселини е едно от условията за повишено производство на кетон в тялото.
Хипогликемията е решаващ сигнал за образуването на кетонни тела, което, ако продължи няколко часа, води до намаляване на плазмената концентрация на инсулин, което води до увеличаване на разграждането на мазнините (липолиза) в мастната тъкан. Мастните киселини се освобождават в кръвообращението и плазмената им концентрация се увеличава. Заедно с кетонните тела те се усвояват в периферните тъкани, особено в мускулите, миокарда и бъбреците, където служат като енергийни източници. При липса на глюкоза кетонните тела също са важен източник на енергия за тъканите на централната нервна система. Те представляват водоразтворими еквиваленти на мастни киселини.Тъканта на централната нервна система (ЦНС) във физиологично състояние използва почти изключително глюкоза (дневната консумация е около 100 g). При продължителен дефицит на глюкоза мозъкът също започва да окислява кетонните тела. Тогава те покриват повече от половината от потреблението на енергия в тъканите на ЦНС. Кетонните тела са разтворими във вода, така че те преминават свободно кръвно-мозъчната бариера и следователно също се екскретират чрез бъбреците. Ацетонът също се издишва.
Раздел. No.1 Нива на метаболити и инсулин в плазмата на гладуващ човек
| Мерна единица | Физиологично състояние | Глад | |
| Глюкоза | mmol/l | 5.5 | 3.5 |
| Свободни мастни киселини | mmol/l | 0.4 | 1.9 |
| Кетони | mmol/l | 0,1 | 5.3 |
| Инсулин | uU/l | 100 | 8.7 |
Последващото запазване на глюкозата от клетките увеличава плазмената му концентрация. При липса на глюкоза се установява нов баланс в управлението на енергийните субстрати на нивото на целия организъм. При тези условия първо се окисляват кетони и нисши карбоксилни киселини, след това висши карбоксилни киселини и накрая глюкоза, което е от съществено значение за осигуряване на функциите на ЦНС и по-специално на еритроцитите. Метаболизъм на мастната тъкан по този начин се регулира от наличието на енергийни ресурси за целия организъм, докато основният регулаторен механизъм е наличието на глюкоза за тъканите. Хипогликемията е свързана с намален разход на инсулин и увеличен разход на глюкакон, адреналин, норадреналин и соматотропин. В резултат инхибиторният ефект на инсулина върху липолизата е намален. Повишеното разцепване на триацилглицероли и освободените карбоксилни киселини се превръщат в източник на енергия, спестявайки глюкоза. Глюконеогенезата в черния дроб и бъбреците също се използва за увеличаване на количеството му, при което глицеролът, освободен от мастната тъкан, се използва и в глюконеогенезата. (2)
Това е противорегулирано от факта, че увеличените количества кетонни тела и мастни киселини увеличават доставката на инсулин.Това инхибира липолизата в мастната тъкан и образуването на кетонни тела в черния дроб. Това установява ново динамично равновесие с намалено подаване на глюкоза с концентрация на плазмена карбоксилна киселина от около 0,7 mmol/l и кетонно тяло от 4 mmol/l, което е достатъчно за покриване на енергийните нужди на организма и не предизвиква дори по-значими метаболитни процеси ацидоза. (Фиг. № 2а показва промените в нивата на глюкозата, а Фиг. № 2b - нивата на плазмените кетонни тела по време на петдневно гладуване и различното им протичане при пациенти със затлъстяване и контрол). (1)
Фиг. не. 2 a-b: Гликемия и кетонемия при 5-дневно гладуване при затлъстяване и контроли
Той предотвратява по-значителна кетогенеза най-малко 5 g захари на 430 kJ енергия, доставяна от храната, приемът на 50 до 100 g захари на ден вече има защитен ефект върху общия дневен енергиен прием от 8000 до 10 000 kJ. Струва си да се спомене и страничният ефект на кетозата, където кетонните тела потискат чувството на глад, действайки върху ЦНС и имат лек еуфоричен ефект при повечето хора.
От това следва, че кетозата е естествено физиологично състояние на метаболизма на тялото, което позволява оцеляване в периоди на дефицит. Това състояние на кетоза е било използвано от нашите древни предци, които са издържали на лов и събиране, когато основните компоненти на нередовния им енергиен прием са били животински протеини и мазнини, по същия начин ескимосите са живели през целия си живот. Те също използваха тази ситуация в по-късните периоди на развитие на селското стопанство и предимно въглехидратните диети, когато имаше периоди на недостиг на храна. И именно принципите на практическото приложение на кетогенната протеинова диета доведоха до работата на проф. 1973 Блекбърн, дори и днес хората в риск са засегнати от нежеланите последици от прекомерния прием на храна.