Miért nincs szüksége az embernek étrendi szénhidrátokra a boldoguláshoz

Pillanatkép

A szénhidrátkorlátozás megvitatásakor gyakran két téves érvet hoznak fel az agy energiaszükségletével és a ketogén étrend fenntarthatóságával kapcsolatban a jól megfogalmazott ketogén étrend gyakorlati gyógyászatban való alkalmazása ellen:

1. Az emberi agy naponta 600 kcal-t éget el, és ez napi 150 gramm glükózszükségletet jelent az energiaszükséglet kielégítéséhez, és
2. Senki sem képes hosszú távon követni a ketogén diétát.

A szakmailag lektorált orvosi szakirodalomban az elmúlt 5 évtizedben ezek az érvek a táplálkozási ketózis biztonságossága és fenntarthatósága ellen újra és újra hamisnak bizonyultak, legutóbb az Indiana University Health tanulmányunk¹ 2 éves eredményeivel.

Foglalkoztunk egy jól összeállított ketogén étrend szükséges összetevőivel, amelyet a legtöbb ember évekig követhet, ha megfelelően tájékozott és támogatott. A konkrét téma, amellyel itt foglalkozni szeretnénk, az, hogy hogyan működhet az agy és a test ugyanolyan jól – vagy még jobban – egy olyan étrenddel, amely kevés vagy egyáltalán nem tartalmaz étrendi szénhidrátot, mint a tipikusan népszerűsített alacsony zsír- és magas szénhidráttartalmú “egészséges étrend.”

A közzétett tudomány kimutatta, hogy a ketonok, amelyek vagy az étkezési zsírokból, vagy a zsírszöveti tartalékainkban tárolt trigliceridekből keletkeznek, kiváló üzemanyagot jelentenek az agy számára. Továbbá ma már tudjuk, hogy ezek a máj által termelt ketonok többszörös jótékony hatással vannak a szívre, a vesékre és más szervekre is, ami a jelek szerint a hosszú élettartam javulását eredményezi²,³,⁴. Ezenkívül az új kutatások rávilágítottak arra, hogy a vázizmok, még a versenysportolók izmai sem függnek kizárólag a magas étrendi szénhidrátbeviteltől a glikogén feltöltése és a teljesítmény⁵ érdekében.

Mégis, egészen 5 évvel ezelőttig azonban nehezen értettük meg e további jótékony hatások mechanizmusát (mechanizmusait). Most már tudjuk, miért játszhat ez a sokáig figyelmen kívül hagyott élettan meghatározó szerepet az egészségünkben és a jólétünkben. Amellett, hogy a ketonok tisztábban égő (azaz kevesebb szabadgyököt termelő) üzemanyagot jelentenek, mint a glükóz, amikor az agy és más szervek használják őket, az elsődleges keton béta-hidroxibutirát jelként is működhet, amely aktiválja az oxidatív stressz és a gyulladás elleni védekezésünket szabályozó géneket³.

Az, hogy a szervezet hogyan helyezi át elsődleges energiaforrását a szénhidrátokról a zsírok és ketonok felé, minden, csak nem egyszerű. Ez a folyamat, amelyet mi “keto-adaptációnak” neveztünk el, napokon belül elkezdődik, de jelentős időbe telik, amíg teljesen kifejlődik. És még ha be is fejeződik, az eredmény nem a glükóz teljes kizárása a szervezet üzemanyag-ellátásából. Sokkal inkább a glükóz szükséglete és felhasználása drámaian csökken, miközben finomabbá válnak azok az útvonalak, amelyek a részben metabolizált glükóz termékeit (pl. a piruvátot és a laktátot) üzemanyaggá és más hasznos metabolikus intermedierekké történő újrahasznosítás céljából megmentik. Az eredmény a normális vércukor- és izomglikogénszint fenntartása, amely étrendi szénhidrátbevitel nélkül is fenntartható.

A szénhidrátok élettani szerepe

Az a meggyőződés, hogy az agynak és a központi idegrendszernek szénhidrátokra van szüksége a megfelelő működéshez, gyakran azzal a körkörös logikával van alátámasztva, hogy az agy glükózt használ, ezért van szüksége glükózra, és azért van rá szüksége, mert használja. Ebben az érvelésben az a lyuk, hogy az agynak valójában nincs szüksége glükózra. Valójában elég jól működik ketonokkal. Másképp fogalmazva, az agy feltételezett glükózigénye egy feltételes igény, amely az egyén által választott étrend által diktált üzemanyagforrásokon alapul. A ketonszuppresszív étrend (azaz bármely olyan étrend, amely >30%-ban szénhidrát és fehérje együttes beviteléből származó energiát biztosít) lényegében arra kényszeríti az agyat, hogy glükózra támaszkodjon üzemanyagként.

Igaz, hogy a szervezet egyes sejtjei valóban igénylik a glükózt. Például a vörösvérsejtek, a vese egyes részei és a szemlencsét borító hámsejtek elsősorban glikolitikusak, mivel nincsenek mitokondriumaik, így működésükhöz glükózra vannak utalva. Ez részben igaz a gyors izomrostokra is (amelyek kevesebb mitokondriummal rendelkeznek, mint a lassú izomrostok), amelyeket a nagy intenzitású edzésekhez, például a súlyemeléshez és a sprinthez használnak. De mindezekben az esetekben, amikor a glükóz laktáttá bomlik le, a szervezetnek ezután választási lehetősége van – a mitokondriumokkal rendelkező sejtek tovább oxidálhatják a laktátot CO2-vé és vízzé, vagy a szervezet visszaalakíthatja a laktátot glükózzá.

Bizonyíték arra, hogy az agy képes ketonokkal működni

A legegyszerűbb kísérlet, amely bizonyítja az agy ketonokkal való működőképességét, az a megfigyelés, hogy az emberek 30-60 napig tartó teljes koplalást normál szellemi működés mellett képesek elviselni. Érdekes módon a hosszan tartó éhezés során az izomtömeg és a test más fontos struktúrái fokozatosan veszítenek tömegükből és működésükből. Az agy azonban teljesen védett az éhezés okozta katabolizmussal szemben, amely a test többi részét leépíti. Elegánsan elvégzett vizsgálatok, amelyek az agyba menő artériás vér glükóz- és ketonszintjét mérték, összehasonlítva az agyból kilépő nyaki vénában lévő ezen üzemanyagokkal, azt mutatták, hogy a ketonok valójában képesek az agy energiájának nagy részét biztosítani. Mivel azonban még a hosszan tartó éhezés sem csökkenti a vércukorszintet az “alacsony normál” tartomány alá, ezek a megfigyelések nem bizonyították, hogy a keto-adaptált agynak ne lenne egy kis, de jelentős glükózigénye.

Ezzel a kérdéssel már évtizedekkel ezelőtt közvetlenül foglalkoztak, amikor két neves kutatócsoport hasonló kísérleteket végzett, hogy felmérje a szellemi funkciókat olyan éhezésre adaptált betegeknél, akiknek a vércukorszintjét inzulin⁶,⁷ infúzióval nagyon alacsony szintre csökkentették.

Mindkét vizsgálatban súlyosan elhízott betegek vettek részt, akik 30-60 napig folyamatos fekvőbeteg megfigyelés mellett teljes koplalást tartottak. A Drenick és munkatársai által végzett vizsgálatban 9 résztvevőnek, akiknek vérében a BOHB (béta-hidroxibutirát) 7-8 mM tartományban volt, egyszeri bolus inzulint adtak, amely elegendő volt ahhoz, hogy a vércukorértékeket átmenetileg átlagosan 36 mg/dl-re csökkentse (néhány betegnél az értékek akár 9 mg/dl-re is csökkentek). Annak ellenére, hogy mély hipoglikémiát okoztak olyan szintre, amely általában kómával vagy halállal jár, e betegek egyike sem tapasztalt hipoglikémiával kapcsolatos tüneteket. Ráadásul a vizelet katecholamin mérései, amelyek a szervezet hipoglikémiára adott ellenszabályozó stresszválaszát jelzik, nem emelkedtek meg, a rövid ideig tartó, de mélységesen alacsony vércukorértékek ellenére.

A Cahill és Aoki⁷ által közölt másik vizsgálatban 3 elhízott, elhúzódó koplaláshoz alkalmazkodott férfinak inzulint adtak lassú, állandó infúzióval 24 órán keresztül. Ebben az esetben a vércukorszint fokozatosan csökkent, de végül elérte a 25 mg/dl-es átlagértéket, míg a vér BOHB értéke a 4-6 mM tartományban maradt. Az inzulin beadásának ezzel a módszerével a 36 mg/dl alatti vércukorértékek 10-12 órán keresztül fennmaradtak, de a betegek ismét nem mutatták a hipoglikémia vagy az ellenszabályozó hormonális válasz klinikai jeleit.

Amit ez a két drámai (de kockázatos) vizsgálat mutatott, az a normális agyműködés egyértelmű bizonyítéka glükóz virtuális hiányában, ha elegendő keton áll rendelkezésre. Ez azt az egyedülálló perspektívát kínálja számunkra, hogy szénhidrátban gazdag étrend fogyasztásakor az agy számára a domináns üzemanyagforrás a glükóz; nem azért, mert szükség van rá, hanem azért, mert a másik természetes és rendkívül hatékony agyi energiaforrás kikapcsolt. A következetes táplálkozási ketózis körülményei között azonban az agy alkalmazkodik a ketonok jelenlétéhez azáltal, hogy fokozza azok felvételét és oxidációját, így védi a kognitív és CNS funkciókat⁶.

Meg kell jegyezni, hogy ezek a vizsgálatok, amelyek mély hipoglikémiás körülmények között a ketonok erőteljes neurovédelmét mutatták ki, kis betegcsoportokat érintettek, ahol a vér ketonjai a 4-8 mM-os tartományban voltak, míg a táplálkozási ketózis értékei általában alacsonyabbak – ill, az 1-4 mM tartományban. Nem rendelkezünk hasonló, célzottan előidézett hipoglikémiával végzett humán vizsgálatok eredményeivel, és a modern etikai normák megfelelően megakadályozzák az ilyen kutatásokat. Azonban számos, hipoglikémiás gyógyszert szedő, 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő beteg kezelése során számos esetben tapasztaltunk mérsékelt hipoglikémiát a várt tünetek nélkül, amikor a vér BOHB-értékei a táplálkozási ketózis tartományában voltak. Szintén figyelemre méltó az a tény, hogy az agy a ketonokat előnyben részesíti a glükózzal szemben, amit a ketonok preferenciális felvétele jelez még akkor is, ha a glükózszint emelkedett⁸. Úgy tűnik, ez a szívben is így van.

A keto-adaptáció lényege – a glükóz megőrzése és megmentése

Nem szabad elfelejteni, hogy attól, hogy valaki nem fogyaszt étrendi szénhidrátot, még nem jelenti azt, hogy a szervezet teljesen glükózhiányos. Akár hetekig tartó teljes koplalást⁶,⁷, akár egy hónapig kizárólag húst és zsírt tartalmazó ketogén étrendet⁹,¹⁰ követünk, a vércukorértékek mind nyugalomban, mind testmozgás közben a normál tartományban maradnak. Ez azért következik be, mert a szervezet eléggé képes szintetizálni az összes szükséges glükózt különböző glükoneogén prekurzorokból, miközben szigorúan korlátozza a szénhidrátok oxidációjának mértékét.Ezeknek a glükóz prekurzoroknak legalább öt forrása van:

1. az izom lebontása a glükoneogenezishez szükséges aminosavak biztosítására;
2. az étrendi fehérjék lebontása a glükoneogenezishez szükséges aminosavak biztosítására,
3. a zsírszöveti triglicerid vagy az étrendi triglicerid hidrolíziséből felszabaduló glicerin;
4. a glikolízisből származó laktát és piruvát újrahasznosítása; és
5. az acetoacetátnak acetonná történő spontán lebontásával keletkező aceton, amely felhasználható a glükoneogenezishez.

Ez utóbbi forrás kissé meglepő, mivel valójában egy kicsi, de jelentős útvonal a zsírsavakból történő glükóztermeléshez¹¹. A glükoneogenezis e különböző forrásai által biztosított feltételek és mennyiségek a következő táblázatban láthatók.

A táblázatból egyértelműen kiderül, hogy akár teljes koplalás, akár szénhidráttartalmú ételek nélküli ketogén diéta során az új vagy újrahasznosított glükoneogén szubsztrátok 100-200 g/nap közötti glükózmennyiség előállítását biztosítják. Ha ehhez hozzáadjuk a jól összeállított ketogén étrend részeként akár 50 g/d étrendi szénhidrátot, akkor világossá válik, hogy a táplálkozási ketózis miért tolerálható jól különböző kihívást jelentő körülmények között.

Az egyensúlyi egyenlet kötelező másik fele a szervezet azon képessége, hogy szigorúan korlátozza a glükóz oxidatív üzemanyagként való nettó felhasználását. Ennek a megőrzésnek a mértékét keto-adaptált felnőttek indirekt kalorimetriás adataiból lehet értékelni nyugalomban és állóképességi edzés közben. Mind az edzetlen, mind a magasan edzett egyéneknél a test teljes üzemanyag-felhasználásának ez a mutatója azt mutatja, hogy a test energiájának körülbelül 90%-át zsír vagy zsírból származó ketonok biztosítják⁵,⁹,¹⁰.

Az alacsony szénhidráttartalmú sportolók tanulságai

A ketogén étrenden élők számára talán a legnagyobb kihívásként érzékelt helyzet a glükóz/glikogén tartalékok fenntartásának képessége hosszan tartó, nagy intenzitású edzés mellett. Az elmúlt évszázad nagy részében az volt az elfogadott paradigma, hogy a kezdeti izomglikogén pozitívan korrelál az állóképességi teljesítmény fenntartásának képességével a közepes és nagy intenzitású edzés során¹²,¹³. Tekintettel azonban arra, hogy egy állóképességi sportolónak még a szénhidrátterheléses étrenddel elért “optimalizált” izomglikogénnel is csak körülbelül 2000 kcal teljes testglikogén-tartalma van. Ha a teljesítmény növelése érdekében egyszerre próbáljuk meg az izmokat több zsír felhasználására edzeni és a glikogéntól való függőséget csökkenteni, az egyfajta metabolikus oximoronhoz vezet. Ennek az az oka, hogy a szénhidrátterhelés által kiváltott nagyon magas inzulinszint valójában elnyomja a zsírsavfelszabadulást és oxidációt.

Azért, hogy ezt tovább vizsgálják, és felmérjék az emberi zsír oxidációjának határait edzés közben, egy holland kutatócsoport 300 felnőttet vizsgált, megvizsgálva a maximális zsíroxidációjukat edzés közben¹⁴. Jelentették, hogy a csoport legjobb egyéni zsírégetőjének (amelyben számos magasan edzett sportoló is volt) maximális zsír-oxidációs sebessége 0,99 gramm zsír volt percenként. Azonban jóval korábban egyikünk arról számolt be, hogy a mindössze 4 hétig keto-adaptált kerékpárversenyzők percenként 1,5 gramm zsírégetésre voltak képesek¹⁰. Az ebben a vizsgálatban vett izombiopsziák előtti és utáni eredménye alapján a keto-adaptáció után ezek a kerékpárversenyzők képesek voltak ugyanolyan mennyiségű munkát végezni, miközben csak negyedannyi izomglikogént használtak fel. Ez volt az első olyan tanulmány, amely egyértelműen elválasztotta az izomglikogént a keto-adaptált sportolók állóképességi teljesítményétől.

Az elválasztás legjobb demonstrációját azonban Jeff Volek csoportja⁵ nemrég publikálta. 20 versenyző ultrafutót toboroztunk, akik közül 10-en hagyományos, magas szénhidráttartalmú étrendet követtek, a másik 10 pedig legalább 6 hónapja ketogén étrendet követett (az étrend átlagos időtartama 22 hónap). A ketogén diétás csoport átlagosan 64 gramm napi szénhidrátbevitelről számolt be, és az átlagos éhomi szérum BOHB értéke 0,6 mM volt.

Az alapvizsgálat után ezeket a futókat arra kértük, hogy versenyterületen, futópadon végezzenek el egy 3 órás futást – lényegében egy beltéri maratont. Meglepő módon mindkét csoportnak hasonló volt az izomglikogén szintje a futás előtt, és mindketten hasonló mennyiségű (kb. 80%) glikogént mobilizáltak a futópadon töltött 3 óra alatt. Az indirekt kalorimetriás vizsgálat (a 02-fogyasztás és a CO2-termelés mérése) azonban azt mutatta, hogy a ketogén futók nettó energiafelhasználásának csaknem 90%-a zsírból származott. Ez az eredmény egyértelműen jelzi, hogy a glikogén-mobilizáció nem egyenlő a szénhidrát-oxidációval a keto-adaptált állapotban. Inkább a glikogénraktárak optimalizálhatók és rendelkezésre állhatnak az anaerob (más néven glikolitikus) izomműködéshez, majd a máj által mennyiségileg visszaforgathatók glükózzá. Még megdöbbentőbb példa arra, hogy edzett szánhúzó kutyák¹⁵,¹⁶ esetében számoltak be arról, hogy képesek fenntartani a normális izomglikogént, miközben nagyon kevés szénhidrátot fogyasztanak több napos, kimerítő edzés során.

Miért állítják egyes szakértők még mindig, hogy szükségünk van étrendi szénhidrátokra

Az étrendi szénhidrát mellett gyakran hangoztatott, de hibás érvek mellett, amelyekkel fentebb már foglalkoztunk – pl., hogy az agy és néhány más szövet kötelező szénhidrátégető, és hogy a testmozgáshoz szénhidrátokra van szükség – számos más okot is gyakran felhoznak annak alátámasztására, hogy a táplálkozási ketózist elősegítő szintek fölött kell szénhidrátot fogyasztanunk.

A folyékony fehérje diéta katasztrófája. A “The Last Chance Diet” című könyv 1976-os megjelenésével egy mélységesen hibás, nyílt elektrolit- és ásványianyag-hiányos étrendet népszerűsítettek a nyilvánosság számára, aminek következtében a következő néhány évben több mint 60 hirtelen halálesetet jelentettek a CDC-nek. Ahelyett, hogy ténylegesen azonosították volna a valódi kiváltó okot, a szakértői vélemény az volt, hogy a ketonok mérgezőek a szívre¹⁷,¹⁸. Annak ellenére, hogy több olyan szigorú tanulmányt publikáltunk, amelyek bizonyítják a szívritmus és a szívműködés kiváló fenntartását, ha a táplálkozási ketózis során megfelelő elektrolitokat és ásványi anyagokat biztosítunk⁵,⁹,¹⁰,¹⁹, ezt a hibás következtetést sok orvos és tudós a mai napig általánosan tartja. Ettől függetlenül egyáltalán nincs tudományos alapja annak az állításnak, hogy az étrendi szénhidrátok szükségesek a ketonok (más néven “a zsíranyagcsere mérgező melléktermékei”) káros szintjének kialakulásának megakadályozásához.

A mellékvesefáradtság mítosza. Mind az általános klinikai tapasztalatok, mind egyes publikált kutatások szerint a rosszul összeállított alacsony szénhidráttartalmú diéta fejfájást, fáradtságot, mozgásintoleranciát (más néven “keto influenza”) és adrenerg kimerülést okoz (20). Ezt a DeHaven által végzett tanulmányt – a Yale Turkey Study-t – korábbi blogbejegyzésünkben már tárgyaltuk. Röviden: elhízott nőknek 4-6 héten keresztül kizárólag fehérjét tartalmazó étrendet adtak, amely erősen korlátozott mennyiségű nátriumot és káliumot tartalmazott. Az ebből eredő károsodott fehérje-anyagcsere és a mély hipotenzió a nyílt elektrolit-hiánynak volt köszönhető, nem pedig a táplálkozási ketózisnak, ahogy a szerzők állítják. Ezeket és más bemutatott eredményeket, ahol az alanyok nem kaptak megfelelő elektrolitpótlást, arra használták fel, hogy a ketogén diéta által előidézhető fiziológiai stressz képét fessék, annak ellenére, hogy számos vizsgálat azt mutatja, hogy a keto-adaptált alanyok⁶,⁷.

Táplálkozási ketózishoz másodlagos pajzsmirigy-alulműködés. A táplálkozási ketózis és az elégtelen elektrolitbevitel kombinációjakor gyakran megfigyelt energia- és edzéstolerancia-csökkenés összefüggésében csábító a pajzsmirigyműködés károsodását okolni. Ez a gyakori következtetés azonban nem állja ki az alapvető tudományos vizsgálatot. Igen, az aktív pajzsmirigyhormon T3 vérszintje a jól összeállított ketogén diéta első néhány hetében jellemzően 30-40%-kal csökken, de ez nem jár együtt a klinikai pajzsmirigy-alulműködés semmilyen jelével vagy tünetével. Amint azt korábbi blogbejegyzésünkben tárgyaltuk Does Your Thyroid Need Dietary Carbohydrates? (Szüksége van-e a pajzsmirigyének étrendi szénhidrátokra?), ez a változás a pajzsmirigyhormonrezisztencia jelentős csökkenésének köszönhető (hasonlóan az egyidejűleg javuló inzulinrezisztenciához) a táplálkozási ketózis során. Ezért ez egy egészséges reakció, és nem az endokrin diszfunkció jele.

Az alvási szokásokat a ketogén diéta megzavarja. Sokan arról számolnak be, hogy kevesebbet alszanak, amikor táplálkozási ketózisban vannak. Nemrégiben foglalkoztunk ezzel a kérdéssel az Indiana University Health tanulmányban részt vevő pácienseink körében végzett vizsgálatunkban. Azt találtuk, hogy a globális alvásminőség, az alvászavarok és a nappali működési zavarok paraméterei mind jelentősen javultak. Ezenkívül a rossz alvásról beszámoló betegek aránya 1 év után jelentősen csökkent²¹. Ezen előnyök mechanizmusának részleges magyarázata az lehet, hogy az agy CO2-felhalmozódásra adott légzési válasza javul a táplálkozási ketózis során²².

A ketogén étrendben lehetségesnél több élelmi rostra van szükségünk. A vastagbél egészségének elősegítése mellett ma már erős bizonyíték van arra, hogy a rostok vastagbélfermentációjából keletkező rövid szénláncú zsírsavak (SCFA-k) az agy egészségét is javítják. És valóban igaz, hogy a nagyon magas rostbevitel és a táplálkozási ketózis fenntartásához szükséges megfelelő szénhidrátkorlátozás kombinációját nehéz elérni tisztított rostkiegészítők használata nélkül. Amire azonban a rostokról szóló blogbejegyzésünkben rámutatunk, az az, hogy a béta-hidroxibutirát előállítása sokszor több SCFA-t képes biztosítani az agy számára, mint a nagyon magas rosttartalmú étrend optimális mikrobiommal kombinálva. Így az a mérsékelt rostszint, amit egy valódi élelmiszerekkel jól összeállított ketogén étrenddel elérhetünk, több mint megfelelőnek kell lennie a szervi egészség fenntartásához az egész szervezetben.

Következtetések

A táplálékkal bevitt szénhidrátok szükségessége gyakran félreértések és téves információk témája. Bár a szervezet egyes specifikus szöveteinek van bizonyos glükózigénye, ezek a szükségletek könnyen kielégíthetők a szervezeten belüli glükoneogén forrásokból, anélkül, hogy szükség lenne étrendi szénhidrátbevitelre. Vannak olyanok is, akik azt állítják, hogy viselkedésbeli “szükségük” van a kenyérre, de ez hamar elmúlik a keto-adaptáció néhány hete után. A fáradtság, a stressz, a megismerési zavarok és a csökkent teljesítmény, amelyekkel gyakran érvelnek a szénhidrátszükséglet mellett, sokkal inkább a jól összeállított ketogén étrend nem megfelelő végrehajtásának, a nem megfelelő elektrolitpótlásnak és/vagy a keto-adaptációhoz szükséges elégtelen időnek tulajdoníthatók. Helyesen alkalmazva a ketogén diéta biztonságos és fenntartható terápiás eszköz lehet, valamint a wellness és a teljesítmény elősegítésének eszköze.

A virtahealth.com és a blog.virtahealth.com oldalon található információk nem minősülnek orvosi tanácsadásnak, és nem helyettesítik az orvosi szakemberrel való konzultációt. Kérjük, tájékoztassa orvosát minden, az étrendjében vagy életmódjában eszközölt változtatásról, és beszélje meg vele ezeket a változtatásokat. Ha bármilyen egészségügyi állapotával kapcsolatban kérdése vagy aggálya van, kérjük, forduljon orvosához.