Snap Shot
Når man diskuterer begrænsning af kulhydrater, er der to falske argumenter vedrørende hjernens energibehov og bæredygtigheden af en ketogen diæt, der ofte fremføres mod brugen af en velformuleret ketogen diæt i praktisk terapeutisk medicin:
- Den menneskelige hjerne forbrænder 600 kcal pr. dag, og det svarer til et glukosebehov på 150 gram pr. dag for at dække dens energibehov, og
- Ingen kan følge en ketogen diæt på lang sigt.
I den peer-reviewede medicinske litteratur gennem de sidste 5 årtier er disse argumenter mod sikkerheden og bæredygtigheden af ernæringsmæssig ketose blevet bevist falske igen og igen, senest med de 2-årige resultater af vores Indiana University Health-undersøgelse¹.
Vi har behandlet de nødvendige komponenter i en velformuleret ketogen diæt, som de fleste mennesker kan følge i årevis, hvis de er korrekt informeret og støttet. Det specifikke emne, som vi ønsker at behandle her, er, hvordan både hjernen og kroppen kan fungere lige så godt – eller endda bedre – på en kost med få eller ingen kulhydrater i kosten sammenlignet med den typisk promoverede “sunde kost” med lavt fedtindhold og højt kulhydratindhold.”
Publiceret videnskab har vist, at ketoner, der produceres fra enten kostfedt eller triglycerider, der er lagret i vores fedtvævsreserver, er et fremragende brændstof til hjernen. Endvidere ved vi nu, at disse ketoner, der produceres af leveren, også har flere gavnlige virkninger på hjertet, nyrerne og andre organer, som synes at udmønte sig i en forbedret levetid²,³,⁴. Desuden har ny forskning fremhævet, at skeletmuskler, selv hos konkurrenceatleter, ikke udelukkende er afhængige af et højt kulhydratindtag i kosten for glykogenopfyldning og ydeevne⁵.
Men indtil for 5 år siden havde vi imidlertid svært ved at forstå mekanismen/mekanismerne bag disse yderligere gavnlige virkninger. Nu ved vi, hvorfor denne længe oversete fysiologi kan spille en dominerende rolle for vores sundhed og velbefindende. Ud over at ketoner er et renere brændsel (dvs. producerer færre frie radikaler) end glukose, når de anvendes af hjernen og andre organer, kan den primære keton beta-hydroxybutyrat også fungere som et signal til at aktivere gener, der regulerer vores forsvar mod oxidativ stress og inflammation³.
Hvordan kroppen skifter sin primære energikilde fra kulhydrater til fedtstoffer og ketoner er alt andet end simpelt. Denne proces, som vi har kaldt “keto-tilpasning”, starter inden for få dage, men tager en betydelig tidsperiode at udvikle sig fuldt ud. Og selv når den er afsluttet, er resultatet ikke en fuldstændig udelukkelse af glukose fra kroppens brændstofforsyning. Behovet for og brugen af glukose reduceres snarere dramatisk, samtidig med at de veje, der redder produkter af delvist metaboliseret glukose (f.eks. pyruvat og laktat) til genanvendelse til brændstof og andre gavnlige metaboliske mellemprodukter, bliver mere fintunet. Resultatet er opretholdelse af normale blodglukose- og muskelglykogenniveauer, der kan opretholdes uden behov for kulhydratindtag via kosten.
Kulhydraternes fysiologiske rolle
Troen på, at hjernen og centralnervesystemet har brug for kulhydrater for at fungere korrekt, understøttes ofte med den cirkulære logik, at hjernen bruger glukose, derfor har den brug for glukose, og den har brug for glukose, fordi den bruger det. Hullet i dette argument er, at hjernen i virkeligheden ikke har brug for glukose. Den fungerer faktisk ganske godt på ketoner. Sagt på en anden måde er hjernens formodede behov for glukose et betinget behov, der er baseret på de brændstofkilder, som er dikteret af ens valg af kost. En ketonundertrykkende diæt (dvs. enhver diæt, der leverer >30% af energien fra det kombinerede indtag af kulhydrat og protein) tvinger i bund og grund hjernen til at være afhængig af glukose som brændstof.
Det er rigtigt, at nogle celler i kroppen har brug for glukose. For eksempel er røde blodlegemer, dele af nyrerne og de epitelceller, der dækker øjets linse, primært glykolytiske, fordi de mangler mitokondrier og dermed er afhængige af glukose for at fungere. Dette gælder også delvist for de hurtigt koblede muskelfibre (som har færre mitokondrier end langsomt koblede muskler), der bruges til træning med høj intensitet som vægtløftning og sprint. Men i alle disse tilfælde, hvor glukose nedbrydes til laktat, har kroppen derefter et valg – celler med mitokondrier kan oxidere laktatet yderligere til CO2 og vand, eller kroppen kan genbruge laktatet tilbage til glukose.
Evidens for, at hjernen kan fungere på ketoner
Det enkleste eksperiment, der demonstrerer hjernens evne til at fungere på ketoner, er observationen af, at mennesker kan tolerere total faste med normal mental funktion i 30-60 dages varighed. Interessant nok mister muskelmassen og andre vigtige strukturer i kroppen gradvist masse og funktion under langvarig sult undervejs. Hjernen er imidlertid fuldt ud beskyttet mod den sultkatabolisme, som udtømmer resten af kroppen. Elegant udførte undersøgelser, der målte glukose- og ketonniveauer i arterieblodet, der går ind i hjernen, sammenlignet med disse brændstoffer i halsvenen, der kommer ud af hjernen, viste, at ketoner faktisk er i stand til at levere det store flertal af hjernens energi. Men da selv længerevarende sult ikke reducerer blodglukoseniveauet til under det “lave normale” niveau, beviste disse observationer ikke, at der ikke er et lille, men betydeligt glukosebehov for den keto-tilpassede hjerne.
Dette spørgsmål blev behandlet direkte for mange årtier siden, da to fremtrædende forskergrupper foretog lignende eksperimenter for at vurdere den mentale funktion hos sult-adapterede patienter, hvis blodglukose blev reduceret til et meget lavt niveau ved en infusion af insulin⁶,⁷.
Både undersøgelserne involverede svært overvægtige patienter, der havde været på totalfaste under kontinuerlig indlagt observation i fra 30 til 60 dage. I undersøgelsen af Drenick et al. fik 9 deltagere med BOHB (beta hydroxybutyrat) i blodet i intervallet 7-8 mM en enkelt bolus af insulin, der var tilstrækkelig til midlertidigt at drive blodglukoseværdierne ned til et gennemsnit på 36 mg/dl (med nogle patienters værdier helt ned til 9 mg/dl). Selv om der blev forårsaget dyb hypoglykæmi til niveauer, der normalt er forbundet med koma eller død, oplevede ingen af disse patienter nogen symptomer forbundet med hypoglykæmi. Desuden var målinger af katekolaminer i urinen, som er tegn på kroppens modregulerende stressreaktion på hypoglykæmi, ikke forhøjet på trods af disse korte, men dybt lave blodglukoseværdier.
I den anden undersøgelse rapporteret af Cahill og Aoki⁷ fik 3 overvægtige mænd, der var tilpasset forlænget faste, insulin via en langsom konstant infusion over 24 timer. I dette tilfælde faldt blodglukoseniveauerne gradvist, men nåede til sidst op på en middelværdi på 25 mg/dl, mens BOHB i blodet forblev i 4-6 mM-området. Med denne metode til insulinadministration blev blodglukoseværdier under 36 mg/dl opretholdt i 10-12 timer, men igen udviste patienterne ingen kliniske tegn på hypoglykæmi eller et modregulerende hormonelt respons.
Det, som disse to dramatiske (men risikable) undersøgelser viste, er klare beviser for normal hjernefunktion i næsten fravær af glukose, når der er tilstrækkeligt med ketoner til rådighed. Dette giver os det unikke perspektiv, at når man indtager en kulhydratrig kost, er den fremherskende brændstofkilde til hjernen glukose; ikke fordi det er nødvendigt, men fordi den anden naturlige og meget effektive energikilde i hjernen er blevet lukket ned. Men under forhold med konsekvent ernæringsmæssig ketose tilpasser hjernen sig til tilstedeværelsen af ketoner ved at øge deres optag og oxidation og dermed beskytte kognitive og CNS-funktioner⁶.
Det skal bemærkes, at disse undersøgelser, der viser potent neuroprotektion af ketoner under betingelser med dyb hypoglykæmi, involverede små grupper af patienter med ketoner i blodet i intervallet 4-8 mM, mens værdierne for ernæringsmæssig ketose har tendens til at være lavere – dvs, i intervallet 1-4 mM. Vi har ikke resultaterne af lignende undersøgelser på mennesker med målrettet fremkaldt hypoglykæmi, og moderne etiske standarder forhindrer på passende vis sådanne undersøgelser. I forbindelse med behandlingen af mange patienter med type 2-diabetes, der tager hypoglykæmisk medicin, har vi imidlertid observeret mange tilfælde af moderat hypoglykæmi uden de forventede symptomer, når BOHB-værdierne i blodet ligger i det ernæringsmæssige ketoseområde. Det er også værd at bemærke, at hjernen foretrækker ketoner frem for glukose, hvilket fremgår af en foretrukken optagelse af ketoner, selv når glukose er forhøjet⁸. Dette synes også at være tilfældet i hjertet.
Essentials of Keto-Adaptation-Glucose Conservation and Salvage
Det er vigtigt at huske, at bare fordi man ikke indtager kulhydrater via kosten, betyder det ikke, at kroppen helt mangler glukose. Uanset om man er på total faste i ugevis⁶,⁷ eller følger en ketogen diæt udelukkende baseret på kød og fedt i en måned⁹,¹⁰, forbliver blodglukoseværdierne inden for normalområdet både i hvile og under træning. Dette sker, fordi kroppen er ganske velegnet til at syntetisere al den glukose, den har brug for, fra forskellige glukoneogene forstadier, samtidig med at den nøje begrænser sin kulhydratoxidationshastighed.Der er mindst fem kilder til disse glukoseprækursorer:
- nedbrydning af muskler til at levere aminosyrer til glukoneogenese;
- nedbrydning af kostprotein til at levere aminosyrer til glukoneogenese,
- glycerol frigivet fra hydrolyse af fedtvævets triglycerid eller kostens triglycerid;
- genbrug af laktat og pyruvat fra glykolyse; og
- acetone fremstillet ved den spontane nedbrydning af acetoacetat til acetone, der kan anvendes til glukoneogenese.
Denne sidste kilde er lidt overraskende, da det faktisk er en lille, men betydelig vej til produktion af glukose fra fedtsyrer¹¹. Betingelserne for og de mængder, der leveres af disse forskellige kilder til glukoneogenese, er vist i følgende tabel.
Hvad denne tabel klart viser, er, at uanset om det er under en total faste eller en ketogen diæt uden kulhydratholdige fødevarer, giver nye eller genbrugte glukoneogene substrater mulighed for at generere et sted mellem 100-200 g/d glukose. Læg dertil op til 50 g/d kulhydrat i kosten som en del af en velformuleret ketogen diæt, og det bliver klart, hvorfor ernæringsmæssig ketose tolereres godt under en række udfordrende forhold.
Den obligatoriske anden halvdel af denne balanceligning er kroppens evne til strengt at begrænse sin nettoforbrug af glukose som oxidativt brændstof. Omfanget af denne bevarelse kan vurderes ud fra indirekte kalorimetri-data fra keto-tilpassede voksne i hvile og under udholdenhedstræning. Hos både utrænede og højt trænede personer viser denne indikator for kroppens samlede brændstofforbrug, at ca. 90 % af kroppens energi tilvejebringes af fedt eller ketoner, der stammer fra fedt⁵,⁹,¹⁰.
Lærdom fra atleter med lavt kulhydratindhold
Måske er den situation, der opfattes som den mest udfordrende for en person på en ketogen diæt, evnen til at opretholde glukose/glykogenreserverne ved langvarig, højintensiv træning. I størstedelen af det sidste århundrede har det accepterede paradigme været, at ens oprindelige muskelglykogen er positivt korreleret med evnen til at opretholde udholdenhedspræstationer under træning med moderat til høj intensitet¹²,¹³. Men selv med “optimeret” muskelglykogen, der er opnået ved hjælp af en kulhydratbelastende diætstrategi, har en udholdenhedsatlet kun et maksimalt samlet glykogenindhold i kroppen på ca. 2000 kcal. At forsøge at træne musklerne til at bruge mere fedt og samtidig reducere ens afhængighed af glykogen for at øge præstationen skaber lidt af en metabolisk oxymoron. Dette skyldes, at meget høje insulinniveauer, som induceres af kulhydratbelastning, faktisk undertrykker fedtfedtsyrefrigivelse og -oxidation.
For at udforske dette yderligere og vurdere grænserne for menneskets fedtoxidation under træning undersøgte et forskerhold fra Holland 300 voksne og undersøgte deres maksimale fedtoxidation under træning¹⁴. De rapporterede, at den maksimale fedtoxidationshastighed for den bedste individuelle fedtforbrænder i denne gruppe (som omfattede en række højt trænede atleter) var 0,99 gram fedt pr. minut. Men længe før det rapporterede en af os, at cykelryttere, der var keto-tilpasset i blot 4 uger, var i stand til at forbrænde fedt med 1,5 gram fedt pr. minut¹⁰. Baseret på de før- og efter muskelbiopsier, der blev taget i denne undersøgelse, var disse cykelryttere efter keto-tilpasning i stand til at udføre den samme mængde arbejde, mens de kun brugte en fjerdedel af mængden af muskelglykogen. Dette var den første undersøgelse, der klart adskilte muskelglykogen fra udholdenhedspræstationer hos keto-tilpassede atleter.
Den bedste demonstration af denne adskillelse blev imidlertid for nylig offentliggjort af Jeff Voleks gruppe⁵. Vi rekrutterede 20 konkurrencedygtige ultraløbere, hvoraf 10 fulgte en traditionel kost med højt kulhydratindhold, og de andre 10 havde fulgt en ketogen diæt i mindst 6 måneder (gennemsnitlig diætvarighed 22 måneder). Gruppen med ketogen diæt rapporterede et gennemsnitligt dagligt kulhydratindtag på 64 gram og havde et gennemsnitligt fastende serum BOHB på 0,6 mM.
Efter baseline testning blev disse løbere bedt om at gennemføre et 3-timers løb på race-pace på et løbebånd – i princippet et indendørs maraton. Overraskende nok havde begge grupper lignende muskelglykogenniveauer før løbeturen, og de mobiliserede også begge lignende mængder (ca. 80 %) af deres glykogen i løbet af 3 timer på løbebåndet. Men indirekte kalorimetriske test (måling af 02-forbrug og CO2-produktion) viste, at næsten 90 % af ketogene løberes nettoenergiforbrug kom fra fedt. Dette resultat er en klar indikation af, at glykogenmobilisering ikke er lig med kulhydratoxidation i den keto-tilpassede tilstand. Snarere kan glykogenlagrene optimeres og være tilgængelige for anaerob (aka glykolytisk) muskelfunktion og derefter kvantitativt genbruges tilbage til glukose af leveren. Et endnu mere forbløffende eksempel på at kunne opretholde normal muskelglykogen, mens man indtager meget lidt kulhydrat under gentagne dage med udmattende træning, er blevet rapporteret hos trænede slædehunde¹⁵,¹⁶.
Hvorfor nogle eksperter stadig hævder, at vi har brug for kulhydrater i kosten
I tillæg til de almindeligt fremførte, men fejlbehæftede argumenter for kulhydrat i kosten, som vi har behandlet ovenfor – dvs, at hjernen og nogle andre væv er obligatoriske kulhydratforbrændere, og at kulhydrater er nødvendige for motion – er der en række andre grunde, der ofte bruges til at understøtte ideen om, at vi har brug for at indtage kulhydrater over niveauer, der fremmer ernæringsmæssig ketose.
Debaklen om flydende proteinkost. Med udgivelsen af bogen “The Last Chance Diet” i 1976 blev en dybt fejlbehæftet diæt med åbenlyse elektrolyt- og mineralmangler promoveret over for offentligheden, hvilket resulterede i over 60 tilfælde af pludselig død, der blev rapporteret til CDC i de følgende år. I stedet for at identificere den egentlige bagvedliggende årsag, var ekspertudtalelsen, at ketoner var giftige for hjertet¹⁷,¹⁸. På trods af at vi har offentliggjort flere strenge undersøgelser, der viser, at hjerterytme og hjertefunktion opretholdes på fremragende vis, når der tilføres tilstrækkelige elektrolytter og mineraler under ernæringsmæssig ketose⁵,⁹,¹⁰,¹⁹, er denne fejlagtige konklusion stadig almindelig udbredt blandt mange læger og videnskabsmænd den dag i dag. Uanset dette er der absolut intet videnskabeligt grundlag for påstanden om, at kulhydrater i kosten er nødvendige for at forhindre ophobning af skadelige niveauer af ketoner (AKA “giftige biprodukter fra fedtstofskiftet”).
Myten om binyretræthed. I både generel klinisk erfaring og i nogle offentliggjorte undersøgelser forstås dårligt formulerede kulhydratfattige diæter at forårsage hovedpine, træthed, træningsintolerance (aka ‘keto influenza’) og adrenergisk udtømning (20). Denne undersøgelse af DeHaven-The Yale Turkey Study-er blevet diskuteret i vores tidligere blogindlæg. Kort fortalt gav de overvægtige kvinder i 4-6 uger en ren proteinkost med stærkt begrænsede mængder natrium og kalium. Den resulterende forringede proteinmetabolisme og dyb hypotension skyldtes åbenlyse elektrolytmangler og ikke ernæringsmæssig ketose, som forfatterne hævder. Disse og andre præsenterede resultater, hvor forsøgspersoner ikke fik tilstrækkelige elektrolytterstatninger, er blevet brugt til at tegne et billede af fysiologisk stress, der kan fremkaldes af en ketogen diæt, på trods af talrige undersøgelser, der viser ingen øget katekolaminrespons hos keto-tilpassede forsøgspersoner⁶,⁷.
Thyroid dysfunktion sekundært til ernæringsmæssig ketose. I forbindelse med den almindelige observation af nedsat energi- og træningstolerance, når ernæringsmæssig ketose kombineres med utilstrækkelig indtagelse af elektrolytter, er det fristende at skyde skylden herfor på nedsat skjoldbruskkirtelfunktion. Denne almindelige konklusion kan imidlertid ikke holde til en grundlæggende videnskabelig undersøgelse. Ja, blodniveauet af det aktive skjoldbruskkirtelhormon T3 falder typisk med 30-40 % i de første par uger af en velformuleret ketogen diæt, men dette ledsages ikke af nogen tegn eller symptomer på klinisk hypothyroidisme. Som diskuteret i vores tidligere blogindlæg Har din skjoldbruskkirtel brug for kulhydrater i kosten? skyldes denne ændring en markant reduktion i skjoldbruskkirtelhormonresistens (svarende til den samtidige forbedrede insulinresistens) under ernæringsmæssig ketose. Derfor er dette en sund reaktion og ikke et tegn på endokrin dysfunktion.
Søvnmønstre er forstyrret af en ketogen diæt. Mange mennesker rapporterer, at de sover mindre, når de er i ernæringsmæssig ketose. Vi har for nylig behandlet dette spørgsmål i en undersøgelse af vores patienter i Indiana University Health-undersøgelsen. Vi fandt, at den globale søvnkvalitet, søvnforstyrrelser og parametre for dysfunktion i dagtimerne alle blev signifikant forbedret. Desuden var andelen af patienter, der rapporterede dårlig søvn, signifikant reduceret efter 1 år²¹. En delvis forklaring på mekanismen bag disse fordele kan være, at hjernens vejrtrækningsreaktion på CO2-opbygning forbedres under ernæringsmæssig ketose²².
Vi har brug for flere kostfibre, end det er muligt på en ketogen diæt. Ud over at fremme tarmsundheden er der nu stærke beviser for, at kortkædede fedtsyrer (SCFA’er), der produceres fra tarmfermentering af fibre, også forbedrer hjernesundheden. Og det er faktisk sandt, at kombinationen af et meget højt fiberindtag plus tilstrækkelig kulhydratrestriktion for at opretholde ernæringsmæssig ketose er vanskelig at opnå uden brug af rensede fibertilskud. Men det vi påpeger i vores blogindlæg om fibre er, at produktionen af beta-hydroxybutyrat kan give mange gange flere SCFA’er til hjernen end en kost med meget højt fiberindhold kombineret med et optimeret mikrobiom. Derfor bør det moderate fiberniveau, som man kan opnå med en ægte velformuleret ketogen kost, være mere end tilstrækkeligt til at opretholde organernes sundhed i hele kroppen.
Konklusioner
Behovet for kulhydrater i kosten er ofte et emne for misforståelser og misinformation. Selv om nogle specifikke væv i kroppen har visse glukosebehov, kan disse behov let opfyldes af glukoneogene kilder i kroppen uden behov for kulhydratindtag gennem kosten. Der er også nogle mennesker, der hævder et adfærdsmæssigt “behov” for brød, men det går hurtigt over efter et par ugers keto-tilvænning. Den træthed, stress, nedsat kognition og nedsat præstationsevne, der ofte bruges som argument for behovet for kulhydrat, kan snarere tilskrives forkert gennemførelse af en velformuleret ketogen diæt, utilstrækkelig elektrolytterstatning og/eller utilstrækkelig tid til keto-tilpasning. Når den anvendes korrekt, kan en ketogen diæt være et sikkert og bæredygtigt terapeutisk værktøj samt et middel til at hjælpe med at fremme velvære og ydeevne.
Den information, vi giver på virtahealth.com og blog.virtahealth.com, er ikke medicinsk rådgivning, og det er heller ikke meningen, at den skal erstatte en konsultation med en læge. Informer venligst din læge om alle ændringer, du foretager i din kost eller livsstil, og drøft disse ændringer med ham/hende. Hvis du har spørgsmål eller bekymringer om eventuelle medicinske tilstande, du måtte have, bedes du kontakte din læge.