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糖質制限を議論するとき、脳のエネルギーニーズとケトジェニック食の持続性に関連した2つの誤った議論が、実際の治療医学におけるよくできたケトジェニック食事の使用に対してしばしば投げかけられることがあります。
- 人間の脳は1日に600kcalを消費し、これはそのエネルギー需要を満たすために1日に150gのグルコースを必要とすることになり、
- 誰も長期的にケトジェニック食を続けることはできないのである。
過去50年にわたるピアレビューされた医学文献において、栄養的ケトーシスの安全性と持続性に対するこれらの主張は、何度も何度も誤りであると証明されており、最近では、私たちのインディアナ大学健康研究¹の2年間の結果で証明されています。
私たちは、適切に情報を与えられサポートされていればほとんどの人々が数年間続けることができる、うまく組み立てられたケトン食に必要な要素について述べてきました。 ここで取り上げたいのは、一般的に推進されている低脂肪・高炭水化物の「健康的な食事」と比較して、食事性炭水化物をほとんど、あるいはまったく含まない食事で、脳と身体の両方がどのようにうまく、あるいはさらによく機能することができるかということです
発表された科学によると、食事性脂肪または脂肪組織に蓄えられたトリグリセリドから生成されるケトン体は脳の優れた燃料となることが明らかになっています。 さらに、肝臓で生成されるこれらのケトン体は、心臓、腎臓、およびその他の臓器に複数の有益な効果をもたらし、長寿の向上につながることが分かっています²,³,⁴⁶。 さらに、新しい研究により、骨格筋は、競技アスリートのものであっても、グリコーゲンの補充やパフォーマンスのために、食事による高い炭水化物の摂取だけに依存していないことが明らかになりました⁵＜8348＞＜5642＞ しかしながら、5年前までは、これらの追加の有益な効果のメカニズムの理解に苦心していました。 しかし、5年前までは、そのメカニズムを理解するのに苦労しました。 ケトン体は、脳やその他の臓器で使用される場合、グルコースよりもきれいに燃える燃料（つまり、フリーラジカルの生成が少ない）であるという事実に加え、主要ケトン体であるβ-ヒドロキシブチレートは、酸化ストレスや炎症に対する防御を制御する遺伝子を起動する信号として機能することができます³
体が主要エネルギー源を糖質から脂肪やケトン体に移行する方法は、決して単純なことではありません。 私たちが「ケト適応」と名付けたこのプロセスは、数日で始まりますが、完全に発達するにはかなりの期間が必要です。 そして、それが完了した後も、体内の燃料供給源からブドウ糖が完全に排除されるわけではありません。 むしろ、グルコースの必要性と使用量は劇的に減少し、同時に、部分的に代謝されたグルコースの生成物（ピルビン酸や乳酸など）を燃料やその他の有益な代謝中間体にリサイクルする経路がよりきめ細かく調整されるようになるのだ。 その結果、食事による炭水化物の摂取を必要とせず、正常な血糖値と筋グリコーゲンレベルを維持することができる。 しかし、脳は実際にはブドウ糖を必要としないのです。 脳はケトン体で十分に機能するのだ。 別の言い方をすれば、脳がブドウ糖を必要とするのは、食事をどのように選択するかによって決まる、条件付きの必要性なのである。 ケトン体を抑制する食事（すなわち、炭水化物とタンパク質の合計摂取量からエネルギーの30%未満を供給する食事）は、本質的に脳を燃料としてグルコースに頼らざるを得ない。 たとえば、赤血球、腎臓の一部、目のレンズを覆う上皮細胞は、ミトコンドリアを持たないため、主に解糖系であり、機能するためにグルコースに依存している。 また、重量挙げやスプリントなどの高強度の運動に使われる速筋繊維（遅筋繊維よりもミトコンドリア数が少ない）にも、部分的に当てはまります。 しかし、グルコースが乳酸に分解されるこれらのすべてのケースで、身体には選択肢があります。ミトコンドリアを持つ細胞が乳酸をさらに酸化してCO2と水にするか、身体が乳酸をグルコースに戻して再利用するかです。 興味深いことに、長期の飢餓状態では、筋肉量や体内の他の重要な構造物が徐々に質量と機能を失っていきます。 しかし、脳は飢餓による異化作用から完全に保護されており、体の他の部分は枯渇している。 脳に入る動脈血中のグルコースとケトンの濃度を、脳から出る頸静脈中のこれらの燃料と比較して測定した優雅な研究では、実際、脳のエネルギーの大部分をケトンが供給できることが示された。 しかし、長期の飢餓状態でも血中グルコースレベルが「低正常」範囲以下に低下することはないため、これらの観察は、ケトンに適応した脳にとって、わずかではあるが重要なグルコース要求がないことを証明するには至らなかった。
この疑問は、何十年も前に、2つの著名な研究グループが、インスリン⁶⁷の注入によって血糖値が非常に低いレベルまで下がった飢餓適応患者の精神機能を評価する同様の実験を行ったときに直接取り上げられたものです。 Drenickらの研究では、血中BOHB（βヒドロキシブチレート）が7～8mMの範囲にある9人の参加者に、血糖値を平均36mg/dl（一部の患者の値は9mg/dlまで低下）まで一過性に下げるのに十分なインスリンのボーラスが1回投与された。 通常、昏睡または死に至るレベルの深部低血糖を引き起こしたにもかかわらず、これらの患者は低血糖に関連した症状を一切経験しなかった。 さらに、低血糖に対する身体の逆調節ストレス反応を示す尿中カテコールアミンの測定値は、このような短時間だが深遠な低血糖値にもかかわらず上昇しなかった
Cahill and Aoki⁷が報告した他の研究では、長期空腹に適応した肥満男性3人に24時間かけてゆっくりと一定量点滴でインシュリンを投与している。 この場合、血糖値は徐々に低下し、最終的には平均値25mg/dlに達したが、血中BOHBは4〜6mMの範囲にとどまった。 このインスリン投与方法では、36 mg/dl 未満の血糖値が 10 ～ 12 時間にわたって維持されたが、ここでも患者は低血糖の臨床症状やホルモン反応の逆調節を示さなかった
この 2 つの劇的な (しかし危険な) 研究で示されたことは、グルコースが実質的になくても、ケトンが十分に利用できれば脳機能が正常に働くことを明確に証明するものだった。 これは、炭水化物を多く含む食事を摂った場合、脳の燃料は主にグルコースであり、それが必要だからではなく、他の自然で非常に効果的な脳のエネルギー源が停止しているからだという、ユニークな視点を私たちに与えてくれます。 しかし、一貫した栄養性ケトーシスの条件下では、脳はケトンの存在に適応し、ケトンの取り込みと酸化を促進し、認知機能とCNS機能を保護します。
深い低血糖の状態でケトン体による強力な神経保護を示すこれらの研究は、血中ケトン体が4～8mMの患者を少人数で行っていることに注意すべきです。 の範囲にある。 我々は、意図的に低血糖を誘発した同様のヒトでの研究結果を持ち合わせておらず、現代の倫理基準ではそのような研究を適切に行うことはできない。 しかし、血糖降下剤を服用している多数の2型糖尿病患者を管理する中で、血中BOHB値が栄養性ケトーシス域にある場合、期待される症状を伴わない中程度の低血糖を起こす例を多く観察しています。 また、脳はグルコースよりもケトンを好むという事実があり、グルコースが上昇してもケトンが優先的に取り込まれることが示されています⁸。 これは心臓でも同じようです。
ケト適応の本質-グルコースの保存とサルベージ
食事の炭水化物を消費しないからといって、体が完全にグルコースを欠いているわけではないことを覚えておくことが重要である。 数週間の完全断食でも、1ヶ月の肉と脂肪のみのケトジェニックダイエットでも、血糖値は安静時、運動時ともに正常範囲に保たれています。 これは、体が様々な糖質前駆体から必要なグルコースをすべて合成する能力を持ち、同時に炭水化物の酸化速度を厳しく制限しているためです。これらのグルコース前駆体には、少なくとも5つの供給源がある。
- 筋肉の分解による糖新生用アミノ酸の供給、
- 食事タンパク質の分解による糖新生用アミノ酸の供給、
- 脂肪組織トリグリセリドまたは食事トリグリセリドの加水分解から生じるグリセロール。
- 解糖からの乳酸およびピルビン酸の再利用；および
- アセト酢酸のアセトンへの自然分解により生成された、糖新生に使用可能なアセトン。
この最後のソースは少し意外ですが、実際には脂肪酸からグルコースを生成する経路としては小さいながらも重要なものです¹。 この表が明確に示しているのは、完全断食中であろうと、炭水化物を含む食品を食べないケトジェニック食中であろうと、新しいまたはリサイクルされた糖新生基質によって、100～200 g/d のグルコースが生成されるということです。 このバランス式のもう半分は、酸化燃料としてのグルコースの純使用を厳密に制限する身体の能力です。 この保存の程度は、安静時および持久的運動時のケト適応成人の間接熱量測定データから理解することができる。 未訓練者でも高度に訓練された人でも、この全身の燃料使用の指標は、身体のエネルギーの約90％が脂肪または脂肪⁵、⁹、¹⁰由来のケトン体によって供給されていることを示すものである。
低炭水化物アスリートからの教訓
おそらく、ケトジェニックダイエットをしている人にとって最も困難だと思われる状況は、長時間、高強度の運動をしながらグルコース/グリコーゲンの貯蔵量を維持する能力であると思います。 前世紀の大部分において、初期の筋グリコーゲンは、中～高強度運動時の持久力維持能力と正の相関があるというパラダイムが受け入れられてきました¹²,¹³。 しかし、炭水化物負荷の食事戦略を用いて「最適化」された筋グリコーゲンであっても、持久系アスリートのピーク時の全身のグリコーゲン量は約2000kcalに過ぎないことを考えると、そのような筋グリコーゲンの量には限界があります。 パフォーマンスを向上させるために、筋肉を鍛えて脂肪を増やすと同時に、グリコーゲンへの依存度を下げようとすると、代謝的に矛盾することになります。 これは、炭水化物負荷によって誘導される非常に高いインスリンレベルが、実際には脂肪酸の放出と酸化を抑制するからです。
このことをさらに調べ、運動中の人間の脂肪酸化の限界を評価するために、オランダの研究チームは成人300人を対象に、運動中の最大脂肪酸化量を調べました。 彼らは、このグループ（高度に訓練されたアスリートが多数含まれていた）の中で最も優れた個人の脂肪燃焼の最大速度は、1分間に0.99グラムの脂肪であると報告しています。 しかし、そのずっと前に、たった4週間ケト適応した競輪選手が1分間に1.5グラムの脂肪を燃焼させることができたと報告した人がいます¹⁰。 この研究で行われた筋生検の前後を比較すると、ケト適応後の競輪選手は、筋グリコーゲンを4分の1しか使わずに、同じ量の仕事をこなすことができたのです。 これは、ケト適応したアスリートにおいて、筋グリコーゲンと持久力のパフォーマンスを明確に切り離した最初の研究でした。
しかし、この切り離しを最もよく示したのは、Jeff Volekのグループ⁵によって最近発表されたものです。 20人の競技ウルトラランナーを募集し、そのうち10人は従来の高炭水化物食を、残りの10人はケトジェニック食を少なくとも6ヶ月間続けていました（平均食事期間22ヶ月）。 ケトジェニックダイエット群は、1日の平均炭水化物摂取量を64gと報告し、平均空腹時血清BOHBは0.6mMだった。
ベースライン検査の後、これらのランナーに、レーススペースでルームランナーを使った3時間のランニング、つまり屋内マラソンに挑戦してもらった。 驚いたことに、どちらのグループも走る前の筋グリコーゲンレベルはほぼ同じで、トレッドミルでの3時間の走行中も、グリコーゲンを同量（約80％）動員していました。 しかし、間接熱量測定（消費量とCO2生成量の測定）により、ケトジェニックランナーの正味エネルギー使用量のほぼ90%が脂肪からであることが示されました。 この結果は、ケト適応状態において、グリコーゲンの動員は炭水化物の酸化とイコールではないことを明確に示している。 むしろグリコーゲン貯蔵量は最適化され、無酸素性（別名解糖性）筋機能に利用可能で、その後肝臓で定量的にグルコースにリサイクルされることができるのです。 8348>
なぜ一部の専門家はまだ食事性糖質が必要だと主張するのか
私たちが上で取り上げた、食事性糖質に関するよく言われるが欠陥のある議論、すなわち、…に加えて、食事性糖質について、私たちは、…と述べました。 脳やいくつかの組織は炭水化物燃焼が必須であること、運動には炭水化物が必要であること、などである。
リキッドプロテインダイエット騒動。 1976年に「ラストチャンス・ダイエット」という本が出版され、電解質とミネラルの不足があからさまな、重大な欠陥のある食事が一般に宣伝され、その後数年間に60件以上の突然死がCDCに報告されました。 専門家の意見では、本当の根本的な原因を特定するのではなく、ケトン体が心臓に毒であるということでした¹⁷、¹⁸。 私たちは、栄養性ケトーシス中に十分な電解質とミネラルが供給されると、心臓のリズムと機能が優れた形で維持されることを示す複数の厳密な研究結果を発表しましたが⁵、⁹、⁰、⁹この誤った結論は、今日まで多くの開業医や科学者によって一般に受け止められています。 それにもかかわらず、有害なレベルのケトン体（別名「脂肪代謝の有害な副産物」）の蓄積を防ぐために食事性炭水化物が必要であるという主張には、まったく科学的根拠がありません
副腎疲労という神話。 一般的な臨床経験といくつかの発表された研究の両方で、不十分な低炭水化物ダイエットは、頭痛、疲労、運動不耐性（別名「ケト・インフルエンザ」）、および副腎の枯渇を引き起こすと理解されています（20）。 このDeHavenの研究（Yale Turkey Study）については、以前のブログ記事で紹介したとおりである。 簡単に言えば、肥満の女性に4〜6週間、ナトリウムとカリウムの量を極端に制限したタンパク質のみの食事を与えたというものである。 その結果、タンパク質代謝の障害と深い低血圧が生じたが、これは著者が主張するような栄養的ケトーシスではなく、明らかな電解質不足によるものであった。 ケトに適応した被験者ではカテコールアミン反応が増加しないことを示す多くの研究があるにもかかわらず、ケトジェニックダイエットによってもたらされる生理的ストレスの描写に、これらや他の知見が利用されています⁶⁷ 栄養性ケトーシスに続発する甲状腺機能不全 栄養性ケトーシスに電解質の摂取不足が重なると、エネルギーと運動耐容能が損なわれるという一般的な観察に照らして、これを甲状腺機能の障害のせいにしたくなるものである。 しかし、この一般的な結論は、基本的な科学的精査には耐えられません。 確かに、活性甲状腺ホルモンT3の血中濃度は、うまく調整されたケトジェニック・ダイエットの最初の数週間で通常30～40％低下しますが、これは臨床的な甲状腺機能低下症の兆候や症状を伴うものではありません。 以前のブログ記事「甲状腺には食事性炭水化物が必要か」で述べたように、この変化は栄養性ケトーシス中に甲状腺ホルモン抵抗性が著しく低下するためです（同時にインスリン抵抗性が改善されるのと同様です）。 したがって、これは健康的な反応であり、内分泌機能不全の兆候ではありません。
睡眠パターンはケトジェニックダイエットによって妨げられます。 多くの人が、栄養性ケトーシスになると睡眠時間が短くなると報告しています。 私たちは最近、インディアナ大学健康研究所の患者を対象とした研究で、この疑問に取り組みました。 その結果、グローバルな睡眠の質、睡眠障害、日中の機能不全のパラメータがすべて有意に改善されることがわかりました。 さらに、睡眠不足を訴える患者の割合が1年後に有意に減少した²¹。 これらの利点のメカニズムの一部は、栄養的ケトーシス中にCO2の蓄積に対する脳の呼吸反応が改善されることであると考えられます²。
ケトジェニック食では、可能な限り多くの食物繊維が必要です。 大腸の健康を促進することに加え、食物繊維の大腸発酵から生成される短鎖脂肪酸（SCFA）が脳の健康も改善するという強力なエビデンスが現在得られています。 そして、非常に多くの食物繊維の摂取と栄養的なケトーシスを維持するための十分な炭水化物制限の組み合わせは、精製された食物繊維のサプリメントを使用しない限り難しいというのは確かにそうなのです。 しかし、私たちが食物繊維に関するブログ記事で指摘しているのは、β-ヒドロキシ酪酸の生成は、最適化されたマイクロバイオームと組み合わせた非常に高い食物繊維の食事よりも何倍ものSCFAを脳に供給することができるということです。 このように、実際の食品をうまく配合したケトジェニックダイエットで達成できる適度なレベルの食物繊維は、全身の臓器の健康を維持するのに十分すぎるほどであるはずです」
結論
食物炭水化物の必要性は、しばしば誤解や誤った情報の話題となっています。 体内の特定の組織には一定のグルコース要求がありますが、これらの要求は食事性炭水化物の摂取を必要とせず、体内の糖新生源によって容易に満たされます。 また、パンに対する行動上の「必要性」を主張する人もいるが、それはケト適応を数週間続けると、すぐになくなる。 炭水化物の必要性を主張するためによく使われる疲労、ストレス、認知力の低下、パフォーマンスの低下は、ケトジェニック食の不適切な実施、不十分な電解質補給、ケト適応のための時間不足に起因することがより適切であるとされています。 正しく使用すれば、ケトジェニックダイエットは、安全で持続可能な治療ツールであると同時に、健康やパフォーマンスの促進を助ける手段にもなります。
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