Snap Shot
Při diskusi o omezení sacharidů se proti používání dobře sestavené ketogenní diety v praktické léčebné medicíně často uvádějí dva chybné argumenty týkající se energetických potřeb mozku a udržitelnosti ketogenní diety:
- Lidský mozek spálí 600 kcal denně, což znamená potřebu 150 gramů glukózy denně k pokrytí jeho energetických potřeb, a
- Nikdo nemůže ketogenní dietu dodržovat dlouhodobě.
V odborné lékařské literatuře za posledních 5 desetiletí byly tyto argumenty proti bezpečnosti a udržitelnosti nutriční ketózy opakovaně prokázány jako nepravdivé, naposledy na základě dvouletých výsledků naší studie Indiana University Health¹.
Zabývali jsme se nezbytnými složkami dobře sestavené ketogenní diety, kterou může většina lidí dodržovat po léta, pokud je správně informována a podporována. Konkrétním tématem, kterému se zde chceme věnovat, je to, jak mohou mozek i tělo fungovat stejně dobře nebo dokonce lépe při dietě s malým nebo žádným množstvím sacharidů ve stravě ve srovnání s obvykle propagovanou „zdravou stravou“ s nízkým obsahem tuků a vysokým obsahem sacharidů.
Publikované vědecké poznatky ukázaly, že ketony, které vznikají buď z tuků ve stravě, nebo z triglyceridů uložených v zásobách naší tukové tkáně, jsou vynikajícím palivem pro mozek. Dále nyní víme, že tyto ketony produkované játry mají také četné příznivé účinky na srdce, ledviny a další orgány, které se zřejmě promítají do zlepšení dlouhověkosti²,³,⁴. Nový výzkum navíc zdůraznil, že kosterní svaly, a to i svaly závodních sportovců, nejsou z hlediska doplňování glykogenu a výkonnosti závislé pouze na vysokém příjmu sacharidů ve stravě⁵.
Ještě před pěti lety jsme se však snažili pochopit mechanismus(y) těchto dalších příznivých účinků. Nyní víme, proč tato dlouho opomíjená fyziologie může hrát dominantní roli v našem zdraví a pohodě. Kromě toho, že ketony jsou při využití v mozku a dalších orgánech palivem s čistším spalováním (tj. produkují méně volných radikálů) než glukóza, může primární keton beta-hydroxybutyrát fungovat také jako signál pro aktivaci genů, které regulují naši obranyschopnost proti oxidačnímu stresu a zánětu³.
Jak tělo přesouvá svůj primární zdroj energie ze sacharidů na tuky a ketony, není nic jednoduchého. Tento proces, který jsme nazvali „ketoadaptace“, začíná během několika dní, ale trvá delší dobu, než se plně rozvine. A ani po jeho dokončení není výsledkem absolutní vyloučení glukózy z tělesné zásoby paliva. Spíše se dramaticky sníží potřeba a využití glukózy a zároveň se zpřesní dráhy, které zachraňují produkty částečně metabolizované glukózy (např. pyruvát a laktát) pro recyklaci na palivo a další prospěšné metabolické meziprodukty. Výsledkem je udržení normální hladiny glukózy v krvi a svalového glykogenu, kterou lze udržet bez nutnosti příjmu sacharidů v potravě.
Fyziologická úloha sacharidů
Přesvědčení, že mozek a centrální nervový systém potřebují ke správnému fungování sacharidy, je často podporováno kruhovou logikou, že mozek glukózu používá, proto ji potřebuje, a potřebuje ji, protože ji používá. Díra v tomto argumentu spočívá v tom, že mozek ve skutečnosti glukózu nepotřebuje. Ve skutečnosti funguje docela dobře na ketonech. Řečeno jinak, předpokládaná potřeba glukózy mozkem je podmíněná potřeba, která vychází ze zdrojů paliva diktovaných výběrem stravy. Strava potlačující ketony (tj. jakákoli strava dodávající >30 % energie z kombinovaného příjmu sacharidů a bílkovin) v podstatě nutí mozek spoléhat se jako na palivo na glukózu.
Je pravda, že některé buňky v těle glukózu potřebují. Například červené krvinky, části ledvin a epitelové buňky, které pokrývají oční čočku, jsou primárně glykolytické, protože jim chybí mitochondrie, a jejich fungování je tedy závislé na glukóze. Částečně to platí i pro rychlá svalová vlákna (která mají méně mitochondrií než pomalé svaly) používaná při cvičení s vysokou intenzitou, jako je vzpírání a sprint. Ve všech těchto případech, kdy se glukóza rozkládá na laktát, má však tělo na výběr – buňky s mitochondriemi mohou laktát dále oxidovat na CO2 a vodu, nebo může tělo tento laktát recyklovat zpět na glukózu.
Důkaz, že mozek může fungovat na ketonech
Nejjednodušším experimentem, který dokazuje schopnost mozku fungovat na ketonech, je pozorování, že lidé mohou snášet úplné hladovění s normálními duševními funkcemi po dobu 30-60 dnů. Zajímavé je, že při dlouhodobém hladovění dochází k postupnému úbytku svalové hmoty a dalších důležitých struktur v těle. Mozek je však plně chráněn před katabolismem způsobeným hladověním, který vyčerpává zbytek těla. Elegantně provedené studie, které měřily hladinu glukózy a ketonů v arteriální krvi vstupující do mozku ve srovnání s těmito palivy v krční žíle vycházející z mozku, ukázaly, že ketony jsou ve skutečnosti schopny dodávat mozku velkou většinu energie. Protože však ani dlouhodobé hladovění nesnižuje hladinu glukózy v krvi pod „nízké normální“ rozmezí, tato pozorování neprokázala, že pro mozek adaptovaný na keto neexistuje malá, ale významná potřeba glukózy.
Tato otázka byla přímo řešena již před mnoha desetiletími, kdy dvě významné výzkumné skupiny podnikly podobné experimenty s hodnocením duševních funkcí u pacientů adaptovaných na hladovění, jejichž hladina glukózy v krvi byla snížena na velmi nízkou úroveň infuzí inzulínu⁶,⁷.
Obě studie se týkaly těžce obézních pacientů, kteří drželi úplný půst za nepřetržitého hospitalizačního pozorování po dobu 30 až 60 dnů. Ve studii Drenicka a spol. byl 9 účastníkům s BOHB (beta hydroxybutyrát) v krvi v rozmezí 7-8 mM podán jednorázový bolus inzulínu, který stačil k přechodnému snížení hodnot glukózy v krvi na průměrnou hodnotu 36 mg/dl (u některých pacientů klesly hodnoty až na 9 mg/dl). Přestože u těchto pacientů došlo k hluboké hypoglykémii na úroveň, která je obvykle spojena s kómatem nebo smrtí, žádný z nich nepocítil žádné příznaky spojené s hypoglykémií. Navíc měření katecholaminů v moči, které svědčí o protiregulační stresové reakci organismu na hypoglykémii, nebylo navzdory těmto krátkým, ale hluboce nízkým hodnotám glukózy v krvi zvýšeno.
V další studii, kterou uvedli Cahill a Aoki⁷, byl 3 obézním mužům adaptovaným na dlouhodobé hladovění podáván inzulin pomalou konstantní infuzí po dobu 24 hodin. V tomto případě hladina glukózy v krvi postupně klesala, ale nakonec dosáhla průměrné hodnoty 25 mg/dl, zatímco BOHB v krvi zůstávala v rozmezí 4-6 mM. Při tomto způsobu podávání inzulínu se hodnoty glukózy v krvi pod 36 mg/dl udržely po dobu 10-12 hodin, ale pacienti opět nevykazovali žádné klinické příznaky hypoglykémie nebo kontraregulační hormonální reakce.
Co tyto dvě dramatické (ale riskantní) studie prokázaly, je jasný důkaz normální funkce mozku při faktické absenci glukózy, pokud je k dispozici dostatek ketolátek. To nám nabízí jedinečný pohled na to, že při konzumaci stravy bohaté na sacharidy je převažujícím zdrojem paliva pro mozek glukóza; ne proto, že by byla potřeba, ale proto, že jiný přirozený a vysoce účinný zdroj energie pro mozek byl vypnut. V podmínkách trvalé nutriční ketózy se však mozek adaptuje na přítomnost ketonů tím, že zvyšuje jejich příjem a oxidaci, čímž chrání kognitivní funkce a CNS⁶.
Je třeba poznamenat, že tyto studie prokazující silnou neuroprotekci ketony za podmínek hluboké hypoglykémie zahrnovaly malé skupiny pacientů s ketony v krvi v rozmezí 4-8 mM, zatímco hodnoty nutriční ketózy bývají nižší – tj, v rozmezí 1-4 mM. Výsledky podobných studií na lidech s cíleně navozenou hypoglykémií nemáme k dispozici a moderní etické normy takovému výzkumu náležitě brání. Při léčbě mnoha pacientů s diabetem 2. typu užívajících hypoglykemizující léky jsme však pozorovali mnoho případů mírné hypoglykémie bez očekávaných příznaků, kdy se hodnoty BOHB v krvi pohybovaly v rozmezí nutriční ketózy. Za zmínku stojí také skutečnost, že mozek dává přednost ketonům před glukózou, jak ukazuje přednostní vychytávání ketonů i při zvýšené hladině glukózy⁸. Zdá se, že tomu tak je i v případě srdce.
Podstatné aspekty ketoadaptace – zachování a záchrana glukózy
Je důležité si uvědomit, že to, že člověk nepřijímá sacharidy ve stravě, neznamená, že tělo zcela postrádá glukózu. Ať už držíte několik týdnů úplný půst⁶,⁷ nebo měsíc dodržujete ketogenní dietu obsahující pouze maso a tuky⁹,¹⁰, hodnoty glukózy v krvi zůstávají v normě jak v klidu, tak během cvičení. K tomu dochází proto, že tělo je zcela schopné syntetizovat veškerou potřebnou glukózu z různých glukoneogenních prekurzorů a zároveň přísně omezit rychlost oxidace sacharidů.Existuje nejméně pět zdrojů těchto prekurzorů glukózy:
- odbourávání svalů pro dodávání aminokyselin pro glukoneogenezi;
- odbourávání bílkovin v potravě pro dodávání aminokyselin pro glukoneogenezi,
- glycerol uvolněný hydrolýzou triglyceridu tukové tkáně nebo triglyceridu v potravě;
- recyklace laktátu a pyruvátu z glykolýzy; a
- aceton vznikající spontánním rozkladem acetoacetátu na aceton, který lze použít pro glukoneogenezi.
Tento poslední zdroj je trochu překvapivý, protože se ve skutečnosti jedná o malou, ale významnou cestu pro výrobu glukózy z mastných kyselin¹¹. Podmínky a množství poskytované těmito různými zdroji glukoneogeneze jsou uvedeny v následující tabulce.
Z této tabulky jasně vyplývá, že ať už během úplného půstu nebo ketogenní diety bez potravin obsahujících sacharidy, nové nebo recyklované glukoneogenní substráty zajišťují tvorbu 100-200 g/d glukózy. Když k tomu připočteme až 50 g/d sacharidů ve stravě jako součást dobře sestavené ketogenní diety, je jasné, proč je nutriční ketóza dobře snášena za různých náročných podmínek.
Druhou povinnou polovinou této rovnovážné rovnice je schopnost organismu přísně omezit čisté využití glukózy jako oxidačního paliva. Rozsah tohoto šetření lze ocenit na základě údajů nepřímé kalorimetrie dospělých osob adaptovaných na keto v klidu a během vytrvalostního cvičení. U netrénovaných i vysoce trénovaných jedinců tento ukazatel celkové spotřeby paliva v těle ukazuje, že přibližně 90 % tělesné energie je dodáváno tuky nebo ketony získanými z tuků⁵,⁹,¹⁰.
Poučení od sportovců s nízkým obsahem sacharidů
Snad nejnáročnější situací, kterou vnímá člověk na ketogenní dietě, je schopnost udržet zásoby glukózy/glykogenu při dlouhodobém cvičení vysoké intenzity. Po větší část minulého století bylo uznávaným paradigmatem, že počáteční svalový glykogen pozitivně koreluje se schopností udržet vytrvalostní výkon při cvičení střední až vysoké intenzity¹²,¹³. Avšak vzhledem k tomu, že i s „optimalizovaným“ svalovým glykogenem získaným pomocí strategie sacharidové diety, má vytrvalostní sportovec maximální celkový obsah glykogenu v těle jen asi 2000 kcal. Snaha současně trénovat svaly, aby využívaly více tuků, a snižovat závislost na glykogenu s cílem prodloužit výkonnost vytváří poněkud metabolický oxymóron. Je to proto, že velmi vysoká hladina inzulínu vyvolaná sacharidovou zátěží ve skutečnosti potlačuje uvolňování a oxidaci tukových mastných kyselin.
Aby bylo možné tuto skutečnost dále prozkoumat a posoudit limity lidské oxidace tuků během cvičení, výzkumný tým z Nizozemska zkoumal 300 dospělých osob a zkoumal jejich maximální oxidaci tuků během cvičení¹⁴. Uvedli, že maximální rychlost oxidace tuků u nejlepšího individuálního spalovače tuků v této skupině (která zahrnovala řadu vysoce trénovaných sportovců) byla 0,99 gramu tuku za minutu. Dlouho předtím však jeden z nás uvedl, že cyklističtí závodníci, kteří byli adaptováni na keto po dobu pouhých 4 týdnů, byli schopni spalovat tuk rychlostí 1,5 gramu tuku za minutu¹⁰. Na základě svalových biopsií odebraných před a po této studii byli tito cyklističtí závodníci po ketoadaptaci schopni vykonat stejné množství práce, přičemž spotřebovali jen čtvrtinu množství svalového glykogenu. Jednalo se o první studii, která jasně oddělila svalový glykogen od vytrvalostního výkonu u ketoadaptovaných sportovců.
Nejlepší demonstraci tohoto oddělení však nedávno publikovala skupina Jeffa Voleka⁵. Nabrali jsme 20 závodních ultraběžců, z nichž 10 dodržovalo tradiční dietu s vysokým obsahem sacharidů a dalších 10 dodržovalo ketogenní dietu po dobu nejméně 6 měsíců (průměrná délka diety 22 měsíců). Skupina s ketogenní dietou uváděla průměrný denní příjem sacharidů 64 g a měla průměrnou hodnotu BOHB v séru nalačno 0,6 mM.
Po základním testování byli tito běžci požádáni, aby absolvovali tříhodinový běh v závodním prostoru na běžeckém pásu – v podstatě maraton v hale. Překvapivě měly obě skupiny před během podobnou hladinu svalového glykogenu a obě také mobilizovaly podobné množství (asi 80 %) glykogenu během 3 hodin na běžeckém pásu. Testy nepřímé kalorimetrie (měření spotřeby 02 a produkce CO2) však ukázaly, že téměř 90 % čisté spotřeby energie ketogenního běžce pocházelo z tuků. Tento výsledek je jasným důkazem toho, že mobilizace glykogenu se v ketoadaptovaném stavu nerovná oxidaci sacharidů. Zásoby glykogenu mohou být spíše optimalizovány a k dispozici pro anaerobní (tzv. glykolytickou) funkci svalů a poté játry kvantitativně recyklovány zpět na glukózu. Ještě překvapivější příklad schopnosti udržet si normální množství svalového glykogenu při konzumaci velmi malého množství sacharidů během opakovaných dnů vyčerpávajícího cvičení byl zaznamenán u trénovaných saňových psů¹⁵,¹⁶.
Proč někteří odborníci stále tvrdí, že sacharidy ve stravě potřebujeme
Kromě běžně uváděných, ale chybných argumentů pro sacharidy ve stravě, kterými jsme se zabývali výše – tj, že mozek a některé další tkáně jsou obligátními spalovači sacharidů a že sacharidy jsou nutné pro cvičení, existuje řada dalších důvodů, které se často používají na podporu myšlenky, že potřebujeme konzumovat sacharidy nad úrovní, která usnadňuje nutriční ketózu.
Problém s tekutou proteinovou dietou. Vydáním knihy „Dieta poslední šance“ v roce 1976 byla veřejnosti propagována hluboce závadná dieta se zjevným nedostatkem elektrolytů a minerálů, což mělo za následek více než 60 případů náhlých úmrtí nahlášených CDC v několika následujících letech. Místo toho, aby se skutečně zjistila skutečná příčina, se odborníci domnívali, že ketony jsou toxické pro srdce¹⁷,¹⁸. Navzdory tomu, že jsme publikovali řadu důkladných studií, které prokázaly vynikající zachování srdečního rytmu a funkce, pokud jsou během nutriční ketózy dodávány odpovídající elektrolyty a minerály⁵,⁹,¹⁰,¹⁹, zůstává tento chybný závěr dodnes běžně zastáván mnoha praktickými lékaři a vědci. Bez ohledu na to neexistuje absolutně žádný vědecký základ pro tvrzení, že sacharidy ve stravě jsou nezbytné k tomu, aby se zabránilo hromadění škodlivých hladin ketonů (alias „toxických vedlejších produktů metabolismu tuků“).
Mýtus o únavě nadledvin. Z obecných klinických zkušeností i z některých publikovaných výzkumů vyplývá, že špatně sestavená nízkosacharidová dieta způsobuje bolesti hlavy, únavu, nesnášenlivost cvičení (tzv. „keto chřipku“) a vyčerpání adrenalinového systému (20). O této DeHavenově studii – The Yale Turkey Study – jsme psali v předchozím příspěvku na našem blogu. Stručně řečeno, obézním ženám podávali po dobu 4-6 týdnů dietu obsahující pouze bílkoviny a přísně omezené množství sodíku a draslíku. Výsledná porucha metabolismu bílkovin a hluboká hypotenze byly způsobeny zjevným nedostatkem elektrolytů, nikoli nutriční ketózou, jak tvrdí autoři. Tato a další prezentovaná zjištění, kdy subjekty nedostávaly adekvátní náhradu elektrolytů, byla použita k vykreslení obrazu fyziologického stresu, který může být vyvolán ketogenní dietou, přestože četné studie neukazují žádnou zvýšenou reakci katecholaminů u subjektů adaptovaných na keto⁶,⁷.
Dysfunkce štítné žlázy sekundární k nutriční ketóze. V souvislosti s běžným pozorováním zhoršené energetické a fyzické tolerance při kombinaci nutriční ketózy s nedostatečným příjmem elektrolytů je lákavé svalovat vinu na zhoršenou funkci štítné žlázy. Tento běžný závěr však neobstojí při základním vědeckém zkoumání. Ano, hladina aktivního hormonu štítné žlázy T3 v krvi během několika prvních týdnů správně sestavené ketogenní diety obvykle klesne o 30-40 %, ale není to doprovázeno žádnými příznaky klinické hypotyreózy. Jak bylo uvedeno v našem předchozím příspěvku na blogu Potřebuje vaše štítná žláza sacharidy ve stravě?, tato změna je způsobena výrazným snížením rezistence hormonů štítné žlázy (podobně jako současně zlepšená inzulínová rezistence) během nutriční ketózy. Jedná se tedy o zdravou reakci, nikoli o známku endokrinní dysfunkce.
Ketogenní dieta narušuje spánkový režim. Mnoho lidí uvádí, že při nutriční ketóze spí méně. Nedávno jsme se touto otázkou zabývali ve studii našich pacientů ve studii Indiana University Health. Zjistili jsme, že celková kvalita spánku, poruchy spánku a parametry denní dysfunkce se výrazně zlepšily. Kromě toho se po jednom roce²¹ významně snížil podíl pacientů, kteří uváděli špatný spánek. Částečným vysvětlením mechanismu těchto přínosů může být to, že během nutriční ketózy se zlepšuje reakce mozku při dýchání na hromadění CO2²².
Potřebujeme více vlákniny, než je možné při ketogenní dietě. Kromě podpory zdraví tlustého střeva nyní existují přesvědčivé důkazy, že mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA) vznikající při fermentaci vlákniny v tlustém střevě zlepšují také zdraví mozku. A je skutečně pravda, že kombinace velmi vysokého příjmu vlákniny a přiměřeného omezení sacharidů k udržení nutriční ketózy je obtížné dosáhnout bez použití čistých doplňků vlákniny. V našem příspěvku na blogu o vláknině však poukazujeme na to, že produkce beta-hydroxybutyrátu může mozku poskytnout mnohonásobně více SCFA než strava s velmi vysokým obsahem vlákniny v kombinaci s optimalizovaným mikrobiomem. Mírné množství vlákniny, kterého lze dosáhnout pomocí skutečně dobře sestavené ketogenní diety, by tedy mělo být více než dostatečné pro udržení zdraví orgánů v celém těle.
Závěry
Potřeba sacharidů ve stravě je často předmětem nedorozumění a dezinformací. Ačkoli některé specifické tkáně v těle mají určité požadavky na glukózu, tyto požadavky jsou snadno uspokojovány glukoneogenními zdroji v těle bez nutnosti příjmu sacharidů ve stravě. Existují také lidé, kteří tvrdí, že mají behaviorální „potřebu“ chleba, ale ta po několika týdnech ketoadaptace brzy pomine. Únavu, stres, zhoršené poznávací schopnosti a sníženou výkonnost, které se často používají jako argument pro potřebu sacharidů, lze spíše přičíst nesprávnému provádění dobře sestavené ketogenní diety, nedostatečné náhradě elektrolytů a/nebo nedostatečnému času na ketoadaptaci. Při správném používání může být ketogenní dieta bezpečným a udržitelným terapeutickým nástrojem a také prostředkem, který pomáhá podporovat zdraví a výkonnost.
Informace, které poskytujeme na stránkách virtahealth.com a blog.virtahealth.com, nejsou lékařským doporučením ani nemají nahradit konzultaci s lékařem. Informujte prosím svého lékaře o všech změnách, které provedete ve své stravě nebo životním stylu, a proberte s ním tyto změny. Pokud máte otázky nebo obavy týkající se jakýchkoli zdravotních potíží, obraťte se na svého lékaře.