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Ao discutir a restrição de carboidratos, dois argumentos falaciosos relacionados com as necessidades energéticas do cérebro e a sustentabilidade de uma dieta cetogênica são muitas vezes levantados contra o uso de uma dieta cetogênica bem formulada na medicina terapêutica prática:
- O cérebro humano queima 600 kcal por dia, o que se traduz em 150 gramas por dia de glicose para satisfazer as suas necessidades energéticas, e
- Ninguém pode seguir uma dieta cetogénica a longo prazo.
Na literatura médica revisada por pares nas últimas 5 décadas, esses argumentos contra a segurança e sustentabilidade da cetose nutricional têm sido comprovadamente falsos, mais recentemente com os resultados de 2 anos de nosso estudo de saúde da Universidade de Indiana¹.
Temos abordado os componentes necessários de uma dieta cetogênica bem formulada que a maioria das pessoas pode seguir durante anos, se devidamente informada e apoiada. O tópico específico que queremos abordar aqui é como tanto o cérebro quanto o corpo podem funcionar tão bem ou até melhor – em uma dieta com pouco ou nenhum carboidrato dietético em comparação com a “dieta saudável” tipicamente promovida de baixo teor de gordura e alto teor de carboidratos.’
A ciência publicada mostrou que as cetonas que são produzidas a partir de gorduras dietéticas ou triglicerídeos armazenados em nossas reservas de tecido adiposo são um excelente combustível para o cérebro. Além disso, sabemos agora que estas cetonas produzidas pelo fígado também têm múltiplos efeitos benéficos sobre o coração, rins e outros órgãos que parecem traduzir-se numa maior longevidade²,³,⁴. Além disso, novas pesquisas destacaram que os músculos esqueléticos, mesmo os de atletas competitivos, não dependem apenas da alta ingestão de carboidratos para reposição do glicogênio e performance⁵.
No entanto, até 5 anos atrás, no entanto, nós lutamos para entender o(s) mecanismo(s) desses efeitos benéficos adicionais. Agora sabemos porque é que esta fisiologia há muito descontada pode desempenhar um papel dominante na nossa saúde e bem-estar. Além do fato de que as cetonas são um combustível de queima mais limpa (isto é, produzem menos radicais livres) que a glicose quando usadas pelo cérebro e outros órgãos, a cetona primária beta-hidroxibutirato também pode funcionar como um sinal para ativar genes que regulam nossas defesas contra o estresse oxidativo e inflamação³.
Como o corpo muda sua fonte de energia primária de carboidratos para gorduras e cetonas é tudo menos simples. Este processo, que chamamos de ‘keto-adaptação’, começa dentro de dias, mas leva um período considerável de tempo para se desenvolver completamente. E mesmo depois de completo, o resultado não é uma exclusão absoluta da glicose do abastecimento de combustível do organismo. Pelo contrário, a necessidade e o uso da glicose é drasticamente reduzida, ao mesmo tempo em que as vias de recuperação de produtos parcialmente metabolizados de glicose (por exemplo, piruvato e lactato) para reciclagem em combustível e outros intermediários metabólicos benéficos se tornam mais finamente sintonizados. O resultado é a manutenção dos níveis normais de glicose no sangue e glicogênio muscular que podem ser mantidos sem a necessidade de ingestão de carboidratos na dieta.
Papel fisiológico dos carboidratos
A crença de que o cérebro e o sistema nervoso central precisam de carboidratos para funcionar adequadamente é muitas vezes apoiada pela lógica circular de que o cérebro usa glicose, portanto ele precisa de glicose, e precisa dela porque a usa. O buraco neste argumento é que o cérebro não precisa de glicose de fato. Na verdade, ele funciona bastante bem com cetonas. A exigência presumida de glicose pelo cérebro é uma necessidade condicional que se baseia nas fontes de combustível ditadas pela escolha de uma dieta. Uma dieta de supressão de cetonas (isto é, qualquer dieta que forneça >30% da energia da ingestão combinada de hidratos de carbono e proteínas) força essencialmente o cérebro a depender da glicose para o combustível.
É verdade que algumas células dentro do corpo necessitam de glicose. Por exemplo, as células vermelhas do sangue, partes do rim e as células epiteliais que cobrem as lentes do olho são primariamente glicolíticas porque carecem de mitocôndrias e, portanto, dependem da glicose para funcionar. Isto também é parcialmente verdade para as fibras musculares de troca rápida (que têm menos mitocôndrias do que músculo de troca lenta) usadas para exercícios de alta intensidade como levantamento de peso e sprint. Mas em todos esses casos onde a glicose é decomposta em lactato, o corpo então tem uma célula de escolha com mitocôndrias pode oxidar ainda mais o lactato para CO2 e água, ou o corpo pode reciclar esse lactato de volta à glicose.
Evidência que o cérebro pode funcionar em cetonas
O experimento mais simples que demonstra a capacidade do cérebro de funcionar em cetonas é a observação de que os humanos podem tolerar o jejum total com função mental normal por durações de 30-60 dias. Curiosamente, durante a fome prolongada, a massa muscular e outras estruturas importantes do corpo perdem progressivamente massa e função. O cérebro, contudo, está totalmente protegido contra o catabolismo da fome que esgota o resto do corpo. Estudos elegantemente feitos que mediram os níveis de glicose e cetonas no sangue arterial indo para o cérebro em comparação com estes combustíveis na veia jugular saindo do cérebro, indicaram que as cetonas são de fato capazes de fornecer a grande maioria da energia do cérebro. Mas como mesmo a fome prolongada não reduz o nível de glicose no sangue abaixo da faixa “baixa normal”, estas observações não provaram que não existe uma necessidade pequena mas significativa de glicose para o cérebro keto-adaptado.
Esta questão foi abordada diretamente há muitas décadas, quando dois grupos de pesquisa proeminentes realizaram experimentos semelhantes para avaliar a função mental em pacientes com inanição, cuja glicemia foi reduzida a níveis muito baixos por uma infusão de insulin⁶,⁷.
Bothes estudos envolveram pacientes severamente obesos que tinham estado em jejum total sob observação contínua em regime de internação por 30 a 60 dias. No estudo de Drenick et al., 9 participantes com BOHB (beta hidroxibutirato de sangue) na faixa de 7-8 mM foram administrados um único bolus de insulina suficiente para conduzir transitoriamente os valores de glicemia a uma média de 36 mg/dl (com alguns valores de pacientes indo até 9 mg/dl). Apesar de causar hipoglicemia profunda a níveis normalmente associados ao coma ou morte, nenhum desses pacientes apresentou sintomas associados à hipoglicemia. Além disso, as medidas de catecolaminas urinárias que são indicativas da resposta do corpo ao estresse contra-regulatório da hipoglicemia não foram elevadas, apesar destes valores de glicemia breves mas profundamente baixos.
No outro estudo relatado por Cahill e Aoki⁷, 3 homens obesos adaptados ao jejum prolongado foram administrados insulina através de uma infusão constante lenta durante 24 horas. Neste caso, os níveis de glicose no sangue diminuíram gradualmente, mas eventualmente chegaram a um valor médio de 25 mg/dl, enquanto a BOHB no sangue permaneceu na faixa de 4-6 mM. Com esse método de administração de insulina, os valores de glicemia abaixo de 36 mg/dl foram mantidos por 10-12 horas, mas novamente os pacientes não apresentaram sinais clínicos de hipoglicemia ou resposta hormonal contra-regulatória.
O que esses dois estudos dramáticos (mas arriscados) demonstraram é uma clara evidência de função cerebral normal na ausência virtual de glicose quando cetonas suficientes estão disponíveis. Isto nos oferece a perspectiva única de que, ao consumir uma dieta rica em carboidratos, a fonte predominante de combustível para o cérebro é a glicose; não porque seja necessária, mas porque a outra fonte natural e altamente eficaz de energia cerebral foi desligada. Mas sob condições de cetose nutricional consistente, o cérebro adapta-se à presença de cetonas, aumentando a sua absorção e oxidação, protegendo assim o cognitivo e o SNC function⁶.
Deve ser notado que estes estudos mostrando uma potente neuroproteção por cetonas sob condições de hipoglicemia profunda envolveram pequenos grupos de pacientes com cetonas no sangue na faixa de 4-8 mM, enquanto os valores nutricionais de cetose tendem a ser mais baixos – isto é, na faixa de 1-4 mM. Não temos os resultados de estudos humanos similares com hipoglicemia induzida propositadamente, e os padrões éticos modernos impedem adequadamente tais pesquisas. No entanto, no tratamento de inúmeros pacientes com diabetes tipo 2 que tomam medicação hipoglicêmica, observamos muitos casos de hipoglicemia moderada sem os sintomas esperados quando os valores de BOHB no sangue estão na faixa de cetose nutricional. Também é de salientar o facto de o cérebro favorecer as cetonas em relação à glicose, como indicado pela absorção preferencial de cetonas mesmo quando a glicose é elevated⁸. Este também parece ser o caso no coração.
Essentials of Keto-Adaptation-Glucose Conservation and Salvage
É importante lembrar que só porque não se consome carboidratos dietéticos não significa que o corpo está completamente carente de glicose. Seja num jejum total para weeks⁶,⁷ ou seguindo uma dieta cetogénica apenas de carne e gordura para uma dieta month⁹,¹⁰, os valores de glicose no sangue permanecem na faixa normal tanto em repouso como durante o exercício. Isto ocorre porque o corpo é bastante capaz de sintetizar toda a glicose de que necessita a partir de vários precursores gluconeogênicos, ao mesmo tempo em que limita estritamente sua taxa de oxidação de carboidratos.Existem pelo menos cinco fontes destes precursores de glicose:
- quebra de músculo para fornecer aminoácidos para gluconeogénese,
- quebra de proteína dietética para fornecer aminoácidos para gluconeogénese,
- glicerol libertado da hidrólise do triglicérido do tecido adiposo ou triglicérido dietético;
- lactato reciclado e piruvato da glicólise; e
- acetona produzida pela decomposição espontânea do acetoacetato em acetona que pode ser usada para gluconeogênese.
Esta última fonte é um pouco surpreendente, pois na verdade é um caminho pequeno mas significativo para a produção de glicose a partir de ácidos graxos¹¹. As condições e as quantidades fornecidas por estas várias fontes de gluconeogênese são mostradas na tabela a seguir.
O que esta tabela demonstra claramente é que, seja durante uma dieta total rápida ou cetogênica sem alimentos contendo carboidratos, substratos gluconeogênicos novos ou reciclados proporcionam a geração de 100-200 g/d de glicose. Adicione a isto até 50 g/d de hidratos de carbono dietéticos como parte de uma dieta cetogénica bem formulada, e torna-se claro porque é que a cetose nutricional é bem tolerada sob uma variedade de condições desafiantes.
A outra metade obrigatória desta equação de equilíbrio é a capacidade do organismo de limitar estritamente o seu uso líquido de glucose como combustível oxidante. A extensão desta conservação pode ser apreciada a partir de dados de calorimetria indireta de adultos keto-adaptados em repouso e durante o exercício de resistência. Tanto em indivíduos não treinados como altamente treinados, este indicador do uso total de combustível corporal mostra que aproximadamente 90% da energia do corpo está sendo fornecida por gordura ou cetonas derivadas de fat⁵,⁹,¹⁰.
Lessons de Atletas com baixo teor de carboidratos
Talvez a situação percebida como mais desafiadora para alguém com uma dieta ketogênica seja a capacidade de manter reservas de glicose/glicogênio com exercícios prolongados e de alta intensidade. Durante grande parte do século passado, o paradigma aceito tem sido que o glicogênio muscular inicial está positivamente correlacionado com a capacidade de manter o desempenho de resistência durante exercícios de moderada a alta intensidade¹²,¹³³. No entanto, dado que mesmo com glicogénio muscular ‘optimizado’ obtido através da utilização de uma estratégia de dieta com carboidratos, um atleta de resistência tem um pico de glicogénio corporal total de apenas cerca de 2000 kcal. Tentar treinar simultaneamente os músculos para usar mais gordura e reduzir a dependência do glicogénio de modo a aumentar o desempenho cria um pouco de oxímoro metabólico. Isto porque os níveis muito elevados de insulina induzidos pela carga de carboidratos suprimem de facto a libertação e oxidação de ácidos gordos adiposos.
Para explorar melhor esta questão e avaliar os limites da oxidação da gordura humana durante o exercício, uma equipa de investigação dos Países Baixos estudou 300 adultos, examinando a sua oxidação máxima de gordura durante exercise¹⁴. Eles relataram que a taxa máxima de oxidação de gordura para o melhor queimador de gordura individual deste grupo (que incluiu um número de atletas altamente treinados) é de 0,99 gramas de gordura por minuto. No entanto, muito antes disso, um de nós relatou que os corredores de bicicleta que se adaptaram quilosamente durante apenas 4 semanas conseguiram queimar gordura a 1,5 gramas de gordura por minute¹⁰. Com base nas biópsias de antes e depois das biópsias musculares feitas neste estudo, após a adaptação da quilha, estes corredores de bicicleta foram capazes de realizar a mesma quantidade de trabalho, usando apenas um quarto da quantidade de glicogénio muscular. Este foi o primeiro estudo que desconectou claramente o glicogênio muscular do desempenho de resistência em atletas com adaptação quilha.
No entanto, a melhor demonstração desta desconexão foi publicada recentemente por Jeff Volek’s group⁵. Recrutamos 20 ultra-runners competitivos, 10 dos quais seguiram uma dieta tradicional de altos carboidratos e os outros 10 tinham seguido uma dieta cetogênica por pelo menos 6 meses (duração média da dieta: 22 meses). O grupo de dieta cetogênica relatou uma ingestão média diária de carboidratos de 64 gramas e teve um jejum médio de 0,6 mM.
Após os testes de linha de base, foi solicitado a esses corredores que fizessem uma corrida de 3 horas em velocidade de corrida em uma esteira, sem ser uma maratona indoor. Surpreendentemente, ambos os grupos tinham níveis semelhantes de glicogênio muscular antes da corrida, e ambos mobilizaram quantidades semelhantes (cerca de 80%) de seu glicogênio durante 3 horas na esteira. Mas os testes de calorimetria indireta (medindo 02 consumo e produção de CO2) indicaram que quase 90% do uso líquido de energia do corredor ketogênico era de gordura. Este resultado é uma clara indicação de que a mobilização do glicogênio não equivale à oxidação dos carboidratos no estado keto-adaptado. Ao invés disso, as reservas de glicogênio podem ser otimizadas e disponíveis para a função muscular anaeróbica (glicolítica) e depois quantitativamente recicladas de volta à glicose pelo fígado. Um exemplo ainda mais surpreendente de ser capaz de manter o glicogênio muscular normal enquanto consome muito pouco carboidrato durante os dias repetidos de exercício exaustivo foi relatado no trenó treinado dogs¹⁵,¹⁶.
Por que alguns especialistas ainda afirmam que precisamos de carboidratos dietéticos
Além dos argumentos comumente afirmados, mas com falhas, para carboidratos dietéticos que abordamos acima, ou seja, que o cérebro e alguns outros tecidos são queimadores obrigatórios de carboidratos e que os carboidratos são necessários para o exercício – há uma série de outras razões frequentemente usadas para apoiar a ideia de que precisamos de consumir carboidratos acima dos níveis que facilitam a cetose nutricional.
O desastre das proteínas líquidas da dieta. Com a publicação do livro ‘The Last Chance Diet’, em 1976, foi promovida ao público uma dieta profundamente defeituosa, com inadequações eletrolíticas e minerais evidentes, resultando em mais de 60 casos de morte súbita relatados ao CDC nos anos seguintes. Em vez de realmente identificar a verdadeira causa subjacente, a opinião dos especialistas foi que as cetonas eram tóxicas para o heart¹⁷,¹⁸. Apesar de publicarmos vários estudos rigorosos demonstrando excelente manutenção do ritmo cardíaco e da função quando eletrólitos e minerais adequados são fornecidos durante a nutrição ketosis⁵,⁹,¹⁰,¹⁹ esta conclusão equivocada continua sendo comumente aceita por muitos médicos e cientistas até hoje. Apesar disso, não há absolutamente nenhuma base científica para a alegação de que os carboidratos dietéticos são necessários para evitar a acumulação de níveis prejudiciais de cetonas (AKA ‘subprodutos tóxicos do metabolismo das gorduras’).
O mito da fadiga adrenal. Tanto na experiência clínica geral como em algumas pesquisas publicadas, dietas com baixo teor de carboidratos mal formuladas são entendidas como causadoras de dor de cabeça, fadiga, intolerância ao exercício (também conhecida como ‘gripe keto’), e esgotamento adrenérgico (20). Este estudo de DeHaven-The Yale Turkey Study- tem sido discutido em nosso post anterior no blog. Em resumo, eles administraram uma dieta somente de proteínas a mulheres obesas por 4-6 semanas contendo quantidades severamente restritas de sódio e potássio. O metabolismo proteico comprometido e a hipotensão profunda resultantes foram devidos a inadequações eletrolíticas evidentes, e não à cetose nutricional, como os autores afirmam. Esses e outros achados apresentados onde os sujeitos não receberam substituição eletrolítica adequada foram usados para pintar um quadro de estresse fisiológico que pode ser provocado por uma dieta cetogênica, apesar de numerosos estudos indicarem que não houve aumento da resposta da catecolamina na cetoadaptação subjects⁶,⁷.
Disfunção tireoidiana secundária à cetose nutricional. No contexto da observação comum de energia comprometida e tolerância ao exercício quando a cetose nutricional é combinada com a ingestão inadequada de eletrólitos, é tentador culpar a função tireoidiana comprometida. No entanto, esta conclusão comum não resiste a um escrutínio científico básico. Sim, o nível sanguíneo do hormônio ativo T3 da tireóide cai normalmente de 30-40% nas primeiras semanas de uma dieta cetogênica bem formulada, mas isso não é acompanhado por quaisquer sinais ou sintomas de hipotireoidismo clínico. Como discutido em nosso post anterior no blog Does Your Thyroid Need Dietary Carbohydrates?, essa mudança se deve a uma redução acentuada na resistência do hormônio tiroidiano (semelhante à melhoria simultânea da resistência à insulina) durante a cetose nutricional. Portanto, esta é uma resposta saudável e não um sinal de disfunção endócrina.
Os padrões de sono são perturbados por uma dieta cetogênica. Muitas pessoas relatam que dormem menos quando estão em cetose nutricional. Recentemente abordamos essa questão em um estudo de nossos pacientes no estudo de saúde da Universidade de Indiana. Descobrimos que a qualidade global do sono, distúrbios do sono e parâmetros de disfunção diurna foram todos significativamente melhorados. Além disso, a proporção de pacientes que relataram sono deficiente foi significativamente reduzida após 1 ano²¹. Uma explicação parcial para o mecanismo desses benefícios pode ser que a resposta respiratória do cérebro ao acúmulo de CO2 é melhorada durante a cetose nutricional²².
Necessitamos de mais fibras alimentares do que é possível em uma dieta ketogênica. Além de promover a saúde do cólon, há agora fortes evidências de que ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs) produzidos a partir da fermentação cólica das fibras também melhoram a saúde cerebral. E é de fato verdade que a combinação de uma ingestão muito alta de fibras mais restrição adequada de carboidratos para sustentar a cetose nutricional é difícil de ser alcançada sem o uso de suplementos de fibras purificadas. Mas o que apontamos em nosso blog sobre fibras é que a produção de beta-hidroxibutirato pode fornecer muito mais SCFAs para o cérebro do que uma dieta de fibras muito alta combinada com um microbioma otimizado. Assim, o nível moderado de fibras que se pode alcançar com uma dieta cetogênica bem formulada deve ser mais do que adequado para manter a saúde dos órgãos em todo o corpo.
Conclusões
A necessidade de carboidratos dietéticos é freqüentemente um tópico de mal-entendidos e desinformação. Embora alguns tecidos específicos do corpo tenham certos requisitos de glicose, esses requisitos são facilmente atendidos por fontes gluconeogênicas dentro do corpo sem a necessidade de ingestão de carboidratos dietéticos. Há também algumas pessoas que afirmam uma “necessidade” comportamental de pão, mas que logo passa após algumas semanas de adaptação quilométrica. A fadiga, o stress, a cognição prejudicada e o desempenho reduzido que são frequentemente usados para argumentar a necessidade de hidratos de carbono são mais adequadamente atribuíveis à implementação inadequada de uma dieta cetogénica bem formulada, substituição electrolítica inadequada, e/ou tempo insuficiente para a adaptação da cetogénese. Quando usada corretamente, uma dieta cetogênica pode ser uma ferramenta terapêutica segura e sustentável, bem como um meio de ajudar a promover o bem-estar e o desempenho.
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