De ce oamenii nu au nevoie de carbohidrați în alimentație pentru a se dezvolta

Snap Shot

Când se discută despre restricția carbohidraților, două argumente eronate legate de nevoile energetice ale creierului și de durabilitatea unei diete ketogenice sunt adesea aduse împotriva utilizării unei diete ketogenice bine formulate în medicina terapeutică practică:

1. Creierul uman arde 600 kcal pe zi, iar acest lucru se traduce printr-un necesar de glucoză de 150 de grame pe zi pentru a-și satisface nevoile energetice și
2. Nimeni nu poate urma o dietă cetogenică pe termen lung.

În literatura medicală revizuită de colegi din ultimele 5 decenii, aceste argumente împotriva siguranței și durabilității cetozei nutriționale au fost dovedite de nenumărate ori ca fiind false, cel mai recent cu rezultatele de 2 ani ale studiului nostru de la Indiana University Health¹.

Am abordat componentele necesare ale unei diete ketogenice bine formulate, pe care majoritatea oamenilor o pot urma ani de zile dacă sunt informați și susținuți corespunzător. Subiectul specific pe care dorim să îl abordăm aici este modul în care atât creierul, cât și corpul pot funcționa la fel de bine sau chiar mai bine pe o dietă cu puțini sau deloc carbohidrați în comparație cu „dieta sănătoasă” promovată în mod obișnuit, săracă în grăsimi și bogată în carbohidrați.

Știința publicată a arătat că cetonele care sunt produse fie din grăsimile alimentare, fie din trigliceridele stocate în rezervele noastre de țesut adipos sunt un combustibil excelent pentru creier. Mai mult, știm acum că aceste cetone produse de ficat au, de asemenea, multiple efecte benefice asupra inimii, rinichilor și altor organe care par să se traducă într-o longevitate îmbunătățită²,³,⁴. În plus, noile cercetări au evidențiat faptul că mușchii scheletici, chiar și cei ai sportivilor de competiție, nu depind exclusiv de un aport ridicat de carbohidrați din alimentație pentru refacerea glicogenului și performanță⁵.

Cu toate acestea, până acum 5 ani, totuși, ne-am străduit să înțelegem mecanismul (mecanismele) acestor efecte benefice suplimentare. Acum știm de ce această fiziologie mult timp ignorată poate juca un rol dominant în sănătatea și bunăstarea noastră. Pe lângă faptul că cetonele sunt un combustibil cu ardere mai curată (adică producând mai puțini radicali liberi) decât glucoza atunci când sunt utilizate de creier și de alte organe, cetona primară beta-hidroxibutirat poate funcționa, de asemenea, ca un semnal de activare a genelor care ne reglează apărarea împotriva stresului oxidativ și a inflamației³.

Cum își schimbă organismul sursa primară de energie de la carbohidrați la grăsimi și cetone este orice, dar nu este deloc simplu. Acest proces, pe care noi l-am numit „keto-adaptare”, începe în câteva zile, dar are nevoie de o perioadă considerabilă de timp pentru a se dezvolta pe deplin. Și chiar și după ce este finalizat, rezultatul nu este o excludere absolută a glucozei din rezerva de combustibil a organismului. Mai degrabă, nevoia și utilizarea glucozei este redusă în mod dramatic, în timp ce, în același timp, căile care salvează produsele glucozei parțial metabolizate (de exemplu, piruvatul și lactatul) pentru a fi reciclate în combustibil și alți intermediari metabolici benefici devin mai fin reglate. Rezultatul este menținerea unor niveluri normale de glucoză din sânge și de glicogen muscular care pot fi menținute fără a fi nevoie de aportul de carbohidrați din alimentație.

Rolul fiziologic al carbohidraților

Credința că creierul și sistemul nervos central au nevoie de carbohidrați pentru a funcționa corect este adesea susținută de logica circulară conform căreia creierul folosește glucoza, prin urmare are nevoie de glucoză, și are nevoie de ea pentru că o folosește. Gaura din acest argument constă în faptul că, de fapt, creierul nu are nevoie de glucoză. De fapt, acesta funcționează destul de bine cu cetone. Altfel spus, presupusa nevoie de glucoză a creierului este o nevoie condiționată, care se bazează pe sursele de combustibil dictate de regimul alimentar ales. O dietă care suprimă cetonele (adică orice dietă care furnizează >30% din energie din aportul combinat de carbohidrați și proteine) forțează, în esență, creierul să se bazeze pe glucoză pentru combustibil.

Este adevărat că unele celule din organism au nevoie de glucoză. De exemplu, celulele roșii din sânge, părți ale rinichiului și celulele epiteliale care acoperă cristalinul ochiului sunt în principal glicolitice, deoarece nu au mitocondrii și, prin urmare, depind de glucoză pentru a funcționa. Acest lucru este parțial valabil și pentru fibrele musculare cu contracție rapidă (care au mai puține mitocondrii decât mușchii cu contracție lentă) utilizate pentru exerciții de mare intensitate, cum ar fi ridicarea greutăților și sprintul. Dar în toate aceste cazuri în care glucoza este descompusă în lactat, organismul are apoi de ales – celulele cu mitocondrii pot oxida în continuare lactatul în CO2 și apă, sau organismul poate recicla acel lactat înapoi în glucoză.

Dovada că creierul poate funcționa pe bază de cetone

Cel mai simplu experiment care demonstrează capacitatea creierului de a funcționa pe bază de cetone este observația că oamenii pot tolera postul total cu funcții mentale normale pentru durate de 30-60 de zile. Interesant este faptul că, în timpul înfometării prelungite, masa musculară și alte structuri importante din organism își pierd progresiv masa și funcția. Cu toate acestea, creierul este pe deplin protejat împotriva catabolismului de înfometare care epuizează restul corpului. Studii realizate cu eleganță, care au măsurat nivelurile de glucoză și cetone în sângele arterial care intră în creier, în comparație cu acești combustibili din vena jugulară care iese din creier, au indicat faptul că cetonele sunt, de fapt, capabile să furnizeze marea majoritate a energiei creierului. Dar, deoarece nici măcar înfometarea prelungită nu reduce nivelul de glucoză din sânge sub nivelul „normal scăzut”, aceste observații nu au dovedit că nu există o nevoie mică, dar semnificativă de glucoză pentru creierul ketoadaptat.

Această întrebare a fost abordată direct cu multe decenii în urmă, când două grupuri de cercetare proeminente au întreprins experimente similare pentru a evalua funcția mentală la pacienți adaptați la înfometare, a căror glucoză din sânge a fost redusă la niveluri foarte scăzute printr-o perfuzie de insulină⁶,⁷.

Ambele studii au implicat pacienți grav obezi care au ținut post total sub observație continuă în regim de spitalizare timp de 30 până la 60 de zile. În studiul realizat de Drenick et al. 9 participanți cu BOHB (beta-hidroxibutirat) în sânge în intervalul 7-8 mM li s-a administrat un singur bolus de insulină suficient pentru a scădea tranzitoriu valorile glicemiei până la o medie de 36 mg/dl (cu valori ale unor pacienți care au coborât până la 9 mg/dl). În ciuda faptului că a provocat o hipoglicemie profundă până la niveluri asociate în mod normal cu coma sau moartea, niciunul dintre acești pacienți nu a prezentat simptome asociate cu hipoglicemia. Mai mult, măsurătorile catecolaminelor urinare, care sunt un indicator al răspunsului de stres contrareglator al organismului la hipoglicemie, nu au fost crescute, în ciuda acestor valori scurte, dar profund scăzute ale glicemiei.

În celălalt studiu raportat de Cahill și Aoki⁷, 3 bărbați obezi adaptați la post prelungit au primit insulină printr-o perfuzie lentă și constantă timp de 24 de ore. În acest caz, nivelul glucozei din sânge a scăzut treptat, dar a ajuns în cele din urmă la o valoare medie de 25 mg/dl, în timp ce BOHB din sânge a rămas în intervalul 4-6 mM. Cu această metodă de administrare a insulinei, valorile glicemiei sub 36 mg/dl s-au menținut sub 36 mg/dl timp de 10-12 ore, dar, din nou, pacienții nu au prezentat semne clinice de hipoglicemie sau un răspuns hormonal de contra-reglare.

Ce au demonstrat aceste două studii dramatice (dar riscante) este o dovadă clară a funcționării normale a creierului în absența virtuală a glucozei atunci când sunt disponibile suficiente cetone. Acest lucru ne oferă perspectiva unică că, atunci când se consumă o dietă bogată în carbohidrați, sursa predominantă de combustibil pentru creier este glucoza; nu pentru că este necesară, ci pentru că cealaltă sursă naturală și extrem de eficientă de energie a creierului a fost închisă. Dar în condiții de cetoză nutrițională consistentă, creierul se adaptează la prezența cetonelor prin creșterea absorbției și oxidării acestora, protejând astfel funcția cognitivă și a SNC⁶.

Trebuie remarcat faptul că aceste studii care arată o puternică neuroprotecție prin cetone în condiții de hipoglicemie profundă au implicat grupuri mici de pacienți cu cetone în sânge în intervalul 4-8 mM, în timp ce valorile cetozei nutriționale tind să fie mai mici – de ex, în intervalul 1-4 mM. Nu dispunem de rezultatele unor studii similare la om cu hipoglicemie indusă în mod intenționat, iar standardele etice moderne împiedică în mod corespunzător astfel de cercetări. Cu toate acestea, în gestionarea a numeroși pacienți cu diabet de tip 2 care iau medicamente hipoglicemiante, am observat multe cazuri de hipoglicemie moderată fără simptomele așteptate atunci când valorile BOHB din sânge se situează în intervalul de cetoză nutrițională. De remarcat, de asemenea, este faptul că creierul favorizează cetonele în detrimentul glucozei, după cum indică absorbția preferențială a cetonelor chiar și atunci când nivelul glucozei este ridicat⁸. Acest lucru pare să se întâmple și în cazul inimii.

Essentials of Keto-Adaptation-Glucose Conservation and Salvage

Este important să ne amintim că, doar pentru că nu se consumă carbohidrați în alimentație, nu înseamnă că organismul este complet lipsit de glucoză. Fie că urmează un post total timp de săptămâni⁶,⁷, fie că urmează o dietă ketogenică bazată exclusiv pe carne și grăsimi timp de o lună⁹,¹⁰, valorile glicemiei rămân în limitele normale atât în repaus, cât și în timpul exercițiilor fizice. Acest lucru se întâmplă deoarece organismul este foarte capabil să sintetizeze toată glucoza de care are nevoie din diverși precursori gluconeogeni, limitând în același timp strict rata de oxidare a carbohidraților.Există cel puțin cinci surse ale acestor precursori de glucoză:

1. descompunerea mușchilor pentru a furniza aminoacizi pentru gluconeogeneză;
2. descompunerea proteinelor alimentare pentru a furniza aminoacizi pentru gluconeogeneză,
3. glicerolul eliberat din hidroliza trigliceridelor din țesutul adipos sau a trigliceridelor alimentare;
4. reciclarea lactatului și piruvatului din glicoliză; și
5. acetona produsă prin descompunerea spontană a acetoacetatului în acetonă care poate fi utilizată pentru gluconeogeneză.

Această ultimă sursă este puțin surprinzătoare, deoarece este de fapt o cale mică, dar semnificativă pentru producerea glucozei din acizi grași¹¹. Condițiile și cantitățile furnizate de aceste diverse surse de gluconeogeneză sunt prezentate în tabelul următor.

Ceea ce demonstrează clar acest tabel este că, fie în timpul unui post total, fie în timpul unei diete ketogenice fără alimente care conțin carbohidrați, substraturile gluconeogene noi sau reciclate asigură generarea a 100-200 g/d de glucoză. Adăugați la aceasta până la 50 g/d de carbohidrați dietetici ca parte a unei diete ketogenice bine formulate și devine clar de ce cetoza nutrițională este bine tolerată într-o varietate de condiții dificile.

Altă jumătate obligatorie a acestei ecuații de echilibrare este capacitatea organismului de a limita strict utilizarea netă a glucozei ca și combustibil oxidativ. Amploarea acestei conservări poate fi apreciată din datele calorimetriei indirecte de la adulții keto-adaptați în repaus și în timpul exercițiilor de anduranță. Atât la persoanele neantrenate, cât și la cele foarte antrenate, acest indicator al utilizării totale a combustibilului corporal arată că aproximativ 90% din energia organismului este furnizată de grăsimi sau cetone derivate din grăsimi⁵,⁹,¹⁰.

Învățăminte de la sportivii săraci în carbohidrați

Poate că situația percepută ca fiind cea mai dificilă pentru cineva care urmează o dietă ketogenică este capacitatea de a menține rezervele de glucoză/glicogen cu exerciții fizice prelungite, de mare intensitate. Pentru cea mai mare parte a secolului trecut, paradigma acceptată a fost aceea că glicogenul muscular inițial al cuiva este corelat pozitiv cu capacitatea de a susține performanța de anduranță în timpul exercițiilor fizice de intensitate moderată spre mare¹²,¹³. Cu toate acestea, având în vedere că, chiar și cu glicogenul muscular „optimizat” obținut prin utilizarea unei strategii de alimentație cu încărcare cu carbohidrați, un sportiv de anduranță are un conținut maxim de glicogen corporal total de numai aproximativ 2000 kcal. Încercarea de a antrena simultan mușchii pentru a utiliza mai multe grăsimi și de a reduce dependența de glicogen pentru a prelungi performanța creează un fel de oximoron metabolic. Acest lucru se datorează faptului că nivelurile foarte ridicate de insulină induse de încărcarea cu carbohidrați suprimă de fapt eliberarea și oxidarea acizilor grași adipoși.

Pentru a explora acest lucru mai departe și pentru a evalua limitele oxidării grăsimilor umane în timpul exercițiilor fizice, o echipă de cercetare din Olanda a studiat 300 de adulți, examinând oxidarea maximă a grăsimilor în timpul exercițiilor fizice¹⁴. Aceștia au raportat că rata maximă de oxidare a grăsimilor pentru cel mai bun arzător individual de grăsimi din acest grup (care includea un număr de sportivi foarte bine antrenați) a fost de 0,99 grame de grăsime pe minut. Cu toate acestea, cu mult timp înainte, unul dintre noi a raportat că alergătorii pe bicicletă care au fost keto-adaptați timp de doar 4 săptămâni au fost capabili să ardă grăsimile la 1,5 grame de grăsime pe minut¹⁰. Pe baza biopsiilor musculare prelevate înainte și după acest studiu, după ceto-adaptare, acești cicliști au fost capabili să efectueze aceeași cantitate de muncă folosind doar un sfert din cantitatea de glicogen muscular. Acesta a fost primul studiu care a deconectat în mod clar glicogenul muscular de performanța de anduranță la sportivii keto-adaptați.

Cu toate acestea, cea mai bună demonstrație a acestei deconectări a fost publicată recent de grupul lui Jeff Volek⁵. Am recrutat 20 de ultra- alergători competitivi, dintre care 10 au urmat o dietă tradițională bogată în carbohidrați, iar ceilalți 10 au urmat o dietă ketogenică timp de cel puțin 6 luni (durata medie a dietei 22 de luni). Grupul cu dietă ketogenică a raportat un aport mediu zilnic de carbohidrați de 64 de grame și a avut un nivel mediu de BOHB seric la post de 0,6 mM.

După testarea de bază, acești alergători au fost rugați să facă o alergare de 3 ore la spațiul de cursă pe o bandă de alergare – practic un maraton în interior. În mod surprinzător, ambele grupuri au avut niveluri similare de glicogen muscular înainte de alergare și, de asemenea, ambele au mobilizat cantități similare (aproximativ 80%) din glicogenul lor în timpul celor 3 ore pe banda de alergare. Dar testele de calorimetrie indirectă (care măsoară consumul de 02 și producția de CO2) au indicat că aproape 90% din consumul net de energie al alergătorului ketogenic provenea din grăsimi. Acest rezultat este o indicație clară că mobilizarea glicogenului nu echivalează cu oxidarea carbohidraților în starea ceto-adaptată. Mai degrabă, depozitele de glicogen pot fi optimizate și disponibile pentru funcția musculară anaerobă (aka glicolitice) și apoi reciclate cantitativ înapoi în glucoză de către ficat. Un exemplu și mai uimitor al capacității de a menține glicogenul muscular normal în timp ce se consumă foarte puțini carbohidrați în timpul unor zile repetate de exerciții fizice exhaustive a fost raportat la câinii de sanie antrenați¹⁵,¹⁶.

De ce unii experți încă susțin că avem nevoie de carbohidrați alimentari

În plus față de argumentele afirmate în mod obișnuit, dar eronate, în favoarea carbohidraților alimentari pe care le-am abordat mai sus – de ex, faptul că creierul și unele alte țesuturi sunt arzătoare obligatorii de carbohidrați și că carbohidrații sunt necesari pentru exerciții fizice – există o serie de alte motive folosite adesea pentru a susține ideea că trebuie să consumăm carbohidrați peste nivelurile care facilitează cetoza nutrițională.

Dezastrul dietei cu proteine lichide. Odată cu publicarea cărții „The Last Chance Diet” (Dieta ultimei șanse) în 1976, a fost promovată publicului o dietă profund defectuoasă, cu inadecvări evidente ale electroliților și mineralelor, ceea ce a dus la peste 60 de cazuri de moarte subită raportate la CDC în următorii câțiva ani. Mai degrabă decât să identifice de fapt adevărata cauză de bază, opinia experților a fost că cetonele erau toxice pentru inimă¹⁷,¹⁸. În ciuda publicării de către noi a mai multor studii riguroase care demonstrează menținerea excelentă a ritmului și a funcției cardiace atunci când se furnizează electroliți și minerale adecvate în timpul cetozei nutriționale⁵,⁹,¹⁰,¹⁹,¹⁹, această concluzie eronată rămâne în mod obișnuit susținută de mulți practicieni și oameni de știință din domeniul medical până în prezent. Cu toate acestea, nu există absolut nicio bază științifică pentru afirmația conform căreia carbohidrații din alimentație sunt necesari pentru a preveni acumularea de niveluri dăunătoare de cetone (alias „produse secundare toxice ale metabolismului grăsimilor”).

Mitul oboselii suprarenale. Atât în experiența clinică generală, cât și în unele cercetări publicate, se înțelege că dietele sărace în carbohidrați prost formulate provoacă dureri de cap, oboseală, intoleranță la exerciții fizice (alias „keto-grippa”) și epuizare adrenergică (20). Acest studiu realizat de DeHaven – The Yale Turkey Study – a fost discutat în articolul nostru anterior de pe blog. Pe scurt, aceștia au administrat femeilor obeze o dietă exclusiv proteică timp de 4-6 săptămâni, care conținea cantități sever restricționate de sodiu și potasiu. Afectarea metabolismului proteic rezultat și hipotensiunea profundă s-au datorat unor insuficiențe electrolitice evidente, nu cetozei nutriționale, așa cum susțin autorii. Aceste și alte constatări prezentate în cazul în care subiecții nu au primit înlocuitori de electroliți adecvați au fost folosite pentru a zugrăvi o imagine a stresului fiziologic care poate fi provocat de o dietă ketogenică, în ciuda numeroaselor studii care nu indică un răspuns crescut al catecolaminelor la subiecții keto-adaptați⁶,⁷.

Disfuncție tiroidiană secundară cetozei nutriționale. În contextul observației comune a alterării energiei și a toleranței la efort atunci când cetoza nutrițională este combinată cu un aport inadecvat de electroliți, este tentant să se dea vina pe alterarea funcției tiroidiene. Cu toate acestea, această concluzie comună nu rezistă la o analiză științifică de bază. Da, nivelul din sânge al hormonului tiroidian activ T3 scade de obicei cu 30-40% în primele câteva săptămâni ale unei diete ketogenice bine formulate, dar acest lucru nu este însoțit de niciun semn sau simptom de hipotiroidism clinic. Așa cum am discutat în postarea anterioară de pe blogul nostru „Are tiroida dumneavoastră nevoie de carbohidrați alimentari?”, această schimbare se datorează unei reduceri accentuate a rezistenței hormonilor tiroidieni (similară rezistenței îmbunătățite concomitent la insulină) în timpul cetozei nutriționale. Prin urmare, acesta este un răspuns sănătos și nu un semn de disfuncție endocrină.

Planurile de somn sunt perturbate de o dietă cetogenică. Mulți oameni raportează că dorm mai puțin atunci când se află în cetoză nutrițională. Am abordat recent această întrebare într-un studiu efectuat pe pacienții noștri în cadrul studiului Indiana University Health. Am constatat că calitatea globală a somnului, tulburările de somn și parametrii de disfuncție diurnă, toți au fost semnificativ îmbunătățiți. În plus, proporția pacienților care au raportat un somn slab a fost semnificativ redusă după 1 an²¹. O explicație parțială pentru mecanismul acestor beneficii poate fi faptul că răspunsul respirator al creierului la acumularea de CO2 este îmbunătățit în timpul cetozei nutriționale²².

Avem nevoie de mai multe fibre alimentare decât este posibil într-o dietă cetogenică. Pe lângă faptul că promovează sănătatea colonului, există acum dovezi solide că acizii grași cu lanț scurt (SCFA) produși prin fermentarea colonică a fibrelor îmbunătățesc, de asemenea, sănătatea creierului. Și este într-adevăr adevărat că combinația dintre un aport foarte mare de fibre plus o restricție adecvată de carbohidrați pentru a susține cetoza nutrițională este dificil de realizat fără utilizarea de suplimente de fibre purificate. Dar ceea ce subliniem în postarea noastră de pe blog despre fibre este că producția de beta-hidroxibutirat poate furniza de multe ori mai mulți SCFA creierului decât o dietă foarte bogată în fibre combinată cu un microbiom optimizat. Astfel, nivelul moderat de fibre pe care se poate obține cu o dietă ketogenică bine formulată cu alimente reale ar trebui să fie mai mult decât adecvat pentru a menține sănătatea organelor din tot corpul.

Concluzii

Nevoia de carbohidrați alimentari este adesea un subiect de neînțelegere și dezinformare. Deși unele țesuturi specifice din organism au anumite cerințe de glucoză, aceste cerințe sunt satisfăcute cu ușurință de sursele gluconeogene din organism, fără a fi nevoie de aportul de carbohidrați din alimentație. Există, de asemenea, unele persoane care pretind o „nevoie” comportamentală de pâine, dar aceasta trece repede după câteva săptămâni de keto-adaptare. Oboseala, stresul, afectarea cogniției și reducerea performanțelor care sunt adesea folosite pentru a argumenta nevoia de carbohidrați sunt mai degrabă atribuibile implementării necorespunzătoare a unei diete ketogenice bine formulate, înlocuirii inadecvate a electroliților și/sau timpului insuficient pentru keto-adaptare. Atunci când este utilizată corect, o dietă ketogenică poate fi un instrument terapeutic sigur și durabil, precum și un mijloc de a ajuta la promovarea stării de bine și a performanței.

Informațiile pe care le oferim pe virtahealth.com și blog.virtahealth.com nu reprezintă sfaturi medicale și nici nu sunt menite să înlocuiască o consultație cu un profesionist din domeniul medical. Vă rugăm să vă informați medicul dumneavoastră cu privire la orice schimbare pe care o faceți în dieta sau stilul de viață și să discutați aceste schimbări cu acesta. Dacă aveți întrebări sau preocupări cu privire la orice afecțiuni medicale pe care le aveți, vă rugăm să vă contactați medicul dumneavoastră.