Один из вариантов низкоуглеводного питания — кетогенное питание, кето диета. Называется так, потому что перестраивает механизм получения энергии так, чтобы вырабатывать кетоны и получать часть энергии из них. Кетоны способны на многое — они защищают клетки от окислительного стресса, подавляют процесс воспаления, откладывают биологическое старение клеток и улучшают память. Bот как это работает.
Что такое кетоны
Кетоны, кетоновые тела — небольшие молекулы, которые печень производит из жира. Кетоны служат дополнительным источником энергии для тканей во время голодания, длительной физической нагрузки или кетогенной диеты.
Печень создаёт кетоны и отправляет их в другие ткани, в том числе в мозг, для создания энергии.
Зачем печень создаёт кетоны
Организм хранит запасы энергии в виде жира и в виде гликогена — длинных цепочек глюкозы. Гликоген хранится в мышцах и в печени.
Гликоген в мышцах могут использовать только мышцы. Гликоген в печени используется, когда организму нужна дополнительная энергия — когда мы спим, занимаемся спортом, долго не едим.
Гликоген — глюкоза, и его запасы пополняются из углеводов, которые мы едим. Если не есть углеводы или есть их очень мало, то запасы в печени истощаются.
Для организма в целом это не катастрофа — чтобы получить энергию, он расщепляет запасённый на чёрный день жир и получает энергию из жирных кислот. Но клетки мозга не умеют использовать жирные кислоты напрямую и энергии мозгу нужно много. Для него печень создаёт кетоны из жирных кислот.
Кетоны могут обеспечить энергией около 50% клеток мозга, у адаптированного к использованию кетонов человека — до 70%. Для остальных клеток мозга печень создаёт новую глюкозу из остатков расщепления жирных кислот — глицерола и других.
Чем полезны кетоны
Кетон β-ГБ — не просто топливо для клеток, но и сигнальная молекула. Это значит, что β-ГБ может влиять на степень выраженности генов, экспрессию. Например, усиливать экспрессию генов, которые подавляют окислительный стресс и защищают наши клетки от разрушительного воздействия.
Suppression of Oxidative Stress by β-Hydroxybutyrate, an Endogenous Histone Deacetylase Inhibitor
β-ГБ блокирует криопириновый тип мультимерных белков — инфламмасом, которые активируют в организме процесс воспаления. Криопириновые инфламмасомы участвуют в развитии болезни Альцгеймера, диабета 2 типа, подагры и некоторых инфекционных заболеваний.
Ketone body β-hydroxybutyrate blocks the NLRP3 inflammasome-mediated inflammatory disease
Recent advances in the mechanisms of NLRP3 inflammasome activation and its inhibitors
β-ГБ замедляет старение клеток сосудов — главный фактор риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и стабилизирует экспрессию гена Oct4, который способен ослабить признаки старения клеток.
β-Hydroxybutyrate Prevents Vascular Senescence through hnRNP A1-Mediated Upregulation of Oct4
Активно изучаются предположения о том, что кетоновые тела могут улучшать функцию митохондрий — энергетических станций внутри клетки, а также излечивать и предотвращать мигрени.
Potential Protective Mechanisms of Ketone Bodies in Migraine Prevention
Чтобы производить кетоны ограничивают углеводы
Производство кетонов регулируют как минимум два механизма, связанных с едой.
Первый механизм регулирует производство кетонов через протеин FOXA2, который в свою очередь регулируется инсулином, глюкагоном и энзимом Сиртуин-1.
Инсулин выделяется при приёме пищи, чтобы провести глюкозу из углеводов в клетки и аминокислоты из белков в мышцы. Инсулин даёт телу сигнал, что еда есть, энергии много и дополнительная энергия не нужна. Инсулин подавляет производство кетонов.
Глюкагон выделяется при отсутствии инсулина, когда нужно расщепить запасы и получить из них энергию. Глюкагон сигнализирует о том, что нужна дополнительная энергия, он стимулирует выработку кетонов.
Второй механизм работает через комплекс mTORC1, рецептор PPARα и гормон FGF21. Уровень двух последних повышается в печени во время голодания или кетогенной диеты. mТORC1 подавляет PPARα и FGF21. Работа mTOR — сложная долгая тема, которую сейчас активно изучают. Мы планируем написать материал о mTOR, когда о его работе будет известно больше.
Ketone bodies as signaling metabolites
На кетогенной диете ограничены углеводы, чтобы сымитировать в организме голодание за счет дефицита глюкозы. Без углеводов нет всплесков сахара в крови, не требуется выделять большое количество инсулина. Так, большую часть времени организм утилизирует жиры, используя их для получения энергии напрямую и через создание кетонов.
Главное:
Кетоны — молекулы, которые печень производит из жира. Кетоны используются как топливо для клеток во время голодания, кетогенной диеты и долгих физических нагрузок.
Печень создаёт кетоны в первую очередь для того, чтобы восполнить дефицит топлива для мозга. Клетки мозга не умеют получать энергию из жиров, но умеют делать это из кетонов. Кетоны могут снабдить энергией 70% клеток мозга.
Кетоны — сигнальные молекулы. Они влияют на экспрессию некоторых генов. Через этот механизм кетоны защищают клетки от окислительного стресса, снижают уровень воспаления, замедляют старение клеток сосудов. Учёные предполагают, что кетоны улучшают работу митохондрий.
Инсулин подавляет выработку кетонов, глюкагон стимулирует. На кетогенной диете ограничивают углеводы, чтобы создать дефицит глюкозы. Это ограничивает влияние инсулина, продлевает влияние глюкагона и создаёт условия для производства кетонов.