Według dr. Mercoli
Travis Christofferson napisał trzy książki na temat optymalizacji zdrowia metabolicznego. Jego trzecia i najnowsza książka to „Ketones, The Fourth Fuel: Warburg to Krebs to Veech, the 250 Year Journey to Find the Fountain of Youth”.
Co ciekawe, optymalizacja zdrowia metabolicznego wydaje się być skutecznym sposobem na złagodzenie ciężkości infekcji COVID-19. Powodem tego jest fakt, że elastyczność metaboliczna zmniejsza insulinooporność, która wraz z cukrzycą jest znaczącym czynnikiem ryzyka COVID-19.
Dieta ketogeniczna była standardem leczenia padaczki dziecięcej w latach dwudziestych XX wieku, ale kiedy w latach trzydziestych pojawiły się leki przeciwdrgawkowe, zapomniano o tej metodzie. Post spotkał ten sam los. Jak zauważył Christofferson, post terapeutyczny był metodą często stosowaną w latach 60., ale korzyści płynące z tej strategii ostatecznie zostały zapomniane, gdy zapanowała moda na diety niskotłuszczowe.
„Ketoza odżywcza wróciła w 2000 roku, gdy ludzie zorientowali się, że ketony są zasadniczo czwartym paliwem i mają niesamowite działanie terapeutyczne” - powiedział Christofferson.
Obecnie, w obliczu epidemii insulinooporności i związanych z nią skutków zdrowotnych, w tym cukrzycy, chorób serca i zwiększonej podatności na infekcje wirusowe, ketoza odżywcza zyskuje na istotności.
Cztery paliwa
Węglowodany, tłuszcze, białka i ketony to cztery rodzaje paliw, które może wykorzystywać organizm człowieka. Węglowodany i tłuszcze stanowią dwa podstawowe rodzaje paliw. Białka są używane głównie jako budulec, ale również mogą zostać wykorzystane do wytworzenia energii. Po prostu stanowią wyłącznie awaryjne paliwo wykorzystywane w warunkach głodu.
Białko może również zostać przekształcone z powrotem w glukozę poprzez szlaki glukoneogenne. W trakcie postu, białko może być wykorzystane jako paliwo alternatywne, ale idealnym paliwem są ketony. Christofferson wyjaśnia różnicę metaboliczną między węglowodanami, tłuszczami i ketonami w następujący sposób:
„Z jakiegoś powodu życie wybrało glukozę jako podstawowe paliwo. Wszystkie węglowodany wchodzą w ten sam rodzaj szlaku glikolitycznego i są spalane lub przetwarzane w 10 etapach enzymatycznych do acetylo-CoA, który wchodzi w cykl Krebsa. Następnie jest przekształcany w substraty, które zasilają łańcuch transportu elektronów w celu wytworzenia energii.
Sposób spalania tłuszczu w dużym stopniu zależy od insuliny. Tak więc, spożywanie dużej ilości węglowodanów powoduje uwalnianie insuliny przez cały dzień, co prowadzi do wyłączenia spalania tłuszczu i włączenia lipogenezy, czyli budowania tkanki tłuszczowej. Cały ten proces zależy od insuliny.
Tak więc, gdy poziom insuliny jest wysoki, dochodzi do zatrzymania procesu spalania tłuszczu, czyli beta-oksydacji. Kiedy poziom insuliny jest niski np. w stanie na czczo lub podczas stosowania diety ketogenicznej, aktywowana jest beta-oksydacja. Zatem tłuszcze zostaną spalone. Tłuszcze są wyjątkowe, ponieważ są niezwykle energetyczne, o czym nie mówi się zbyt wiele. To paliwo zapewnia mnóstwo energii.
Tak więc organizm musi znaleźć sposób na przetworzenie tłuszczu bez uszkodzenia mitochondriów. Sposób, w jaki to robi, polega na tym, że część tłuszczu jest przetwarzana przez kompleks II łańcucha transportu elektronów, który tłumi energię zawartą w tłuszczu, dzięki czemu można przetwarzać tłuszcze bez uszkodzenia mitochondriów.
Następnie acetylo-CoA wchodzi w cykl Krebsa i przechodzi normalny cykl metaboliczny. Ważne jest to, że zbyt duża ilość węglowodanów wyłącza spalanie tłuszczu. Natomiast wejście w stan ketozy, aktywuje spalanie tłuszczu. Gdy dochodzi do beta-oksydacji i spalania tłuszczów, powstają ketony.
Zatem niski poziom insuliny „nakazuje” komórkom tłuszczowym uwolnienie trójglicerydów zmagazynowanych w tkance tłuszczowej, która przechodzą do krążenia, a następnie trafiają do komórek, gdzie rozpoczyna się beta-oksydacja. Linią produkcyjną ciał ketonowych są hepatocyty – komórki znajdujące się w wątrobie.
Wraz ze wzrostem beta-oksydacji, szczawiooctan – ostatni metabolit cyklu Krebsa – jest usuwany w celu wytworzenia glukozy, ponieważ organizm musi utrzymywać podstawowy poziom glukozy. Acetylo-CoA nie może łączyć się z ostatnim substratem cyklu Krebsa, więc gromadzi się w hepatocytach.
A potem enzym czekający na nagromadzenie się odpowiedniej ilości acetylo-CoA zaczyna przekształcać go w acetooctan, który następnie jest przekształcany w beta-hydroksymaślan. Ten ostatni przechodzi do krwiobiegu jako czwarte, preferowane i niezwykle wydajne paliwo. Na tym polega różnica metaboliczna między tymi trzema źródłami energii”.
Diety wysokowęglowodanowe uszkadzają mechanizmy metaboliczne
Problem polega na tym, że przy stosowaniu dzisiejszej standardowej amerykańskiej diety większość ludzi nigdy nie osiąga stanu, w którym dochodzi do spalania tłuszczu i ketozy odżywczej. Ludzie nieustannie spożywają węglowodany, co prowadzi do wysokiego poziomu insuliny, przez co organizm nie może spalać tłuszczu. Z biegiem czasu niszczy to maszynerię metaboliczną, powodując insulinooporność i przyrost masy ciała.
Jak wyjaśnił Christofferson, glukoza jest bardzo sztywną płaską cząsteczką i gdy znajdzie się we krwi, uszkadza komórki nabłonka, nerwy i inne elementy. Z tego powodu organizm musi się jej szybko pozbyć. Insulina sygnalizuje komórkom, aby pobierały glukozę w celu obniżenia poziomu glukozy we krwi.
Następnie sygnalizuje komórkom rozpoczęcie jej przetwarzania poprzez aktywację ostatniego etapu glikolizy wykorzystującego kompleks dehydrogenazy pirogronianowej. Kiedy te dwa „mechanizmy” ulegną zaburzeniu, rozwija się insulinooporność. Oznacza to, że komórki nie reagują odpowiednio na insulinę, w wyniku czego poziom glukozy we krwi pozostaje podwyższony.
Powoduje to również spalanie mniejszej ilości paliwa, co osłabia wszystkie procesy metaboliczne. Jest to związane ze stanem insulinooporności, przez który mniejsza ilość glukozy jest w stanie wejść do cyklu Krebsa, a produkcja ATP ulega spowolnieniu. Na przykład, zmniejsza się wydajność, dzięki której organizm wytwarza przeciwutleniacze i neuroprzekaźniki. Piękną rzeczą w metabolizmie ketonów jest to, że całkowicie omija całą tę patologię. Nie zależy od insuliny.
Tak więc, kiedy organizm wytwarza ketony i ich poziom we krwi rośnie, powstałe ketony dostają się do komórki przez białko transportujące kwas karboksylowy. Komórki są wydajnie zasilane bez potrzeby wzrostu poziomu insuliny.
Ketony nie potrzebują również kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej. Zamiast tego przechodzą bezpośrednio do cyklu Krebsa. Dzięki temu osłabione szlaki metaboliczne ulegają regeneracji i są w stanie generować energię. W tym przypadku mózg również otrzymuje paliwo, którego potrzebuje do optymalnego funkcjonowania.
Korzyści metaboliczne ketonów
Ketony mają wiele specyficznych zalet. Po pierwsze, są wydajniejsze termodynamicznie i metabolicznie, co oznacza, że spalają się czyściej niż glukoza, w wyniku czego powstaje znacznie mniej uszkodzeń powodowanych przez wolne rodniki i stany zapalne w organizmie. Christofferson wyjaśnia:
„Beta-hydroksymaślan jest paliwem lepszym pod względem metabolicznym. Termodynamicznie generuje większe ilości energii na dwie jednostki węgla niż glukoza. W trakcie spalania zwiększa się luka w łańcuchu transportu elektronów między Kompleksem I a koenzymem Q.
Podczas procesu spalania, elektrony przechodzą przez serię kompleksów w łańcuchu transportu elektronów. W trakcie tego procesu dochodzi do uwolnienia protonów do wewnętrznej przestrzeni błony mitochondrialnej. Powstały gradient protonów generuje ATP.
Beta-hydroksymaślan poszerza tę lukę… Jest więcej energii… do wychwycenia. Jest to jedna z rzeczy, która przyśpiesza metabolizm.
Kiedy Veech i Krebs badali te cztery węzły metaboliczne, pary koenzymów (ATP jest jedną z nich), które napędzają cały metabolizm, zdali sobie sprawę, że gdyby istniał sposób na zwiększenie potencjału energetycznego wszystkich koenzymów nukleotydowych, mogłoby to przynieść ogromną korzyść dla metabolizmu.
Po prostu nie znali sposobu, aby to zrobić. Kiedy Veech zaczął współpracować z Cahill i rozpoczęli badania, zdali sobie sprawę, że tak działa beta-hydroksymaślan. Ma zdolność do zwiększania ilości energii w ATP, NADP, NADPH i acetylo-CoA.
W celu wyjaśnienia mechanizmu… na przykład, produkcja wewnętrznych przeciwutleniaczy… zależy od ładunku NADPH. W stanie ketozy ten ładunek ulega znacznemu zwiększeniu. Dzięki temu, organizm jest w stanie przetwarzać wolne rodniki znacznie efektywniej”.
Ketoza radykalnie poprawia produkcję przeciwutleniaczy
Koncepcja NADPH jest niezwykle ważna i nie jest powszechnie doceniana. Jest to prawdopodobnie tak samo ważne jak NAD+, zwłaszcza w odniesieniu do ładowania endogennych wewnątrzkomórkowych przeciwutleniaczy. Jak wyjaśnił Christofferson, jedyną rzeczą, która określa stan antyoksydacyjny komórki, jest stosunek redoks NADPH, a jedynym znanym sposobem zmiany tego stosunku jest spalanie beta-hydroksymaślanu.
Istnieje wszechobecne przekonanie, że można zmniejszyć ilość wolnych rodników po prostu spożywając przeciwutleniacze, ale nigdy nie zostało to udowodnione. Jak zauważył Christofferson:
„Krebs napisał o tym do Linusa Paulinga, stwierdzając: „Nie rozumiesz, o czym mówisz w odniesieniu do witaminy C. Przykład, który podaję w książce pokazuje, że wszystkie przeciwutleniacze… muszą zostać poddane recyklingowi przez NADPH. Zatem ilość NADPH dyktuje sposób działania wszystkich przeciwutleniaczy.
Jeśli spożywasz przeciwutleniacze, to tak, jakbyś miał pełny sklep spożywczy. Jest 10 kas fiskalnych i 10 kasjerów. Stopniem ograniczającym szybkość obsługi jest 10 kas fiskalnych. Jeśli dodasz 20 kasjerów, to nie pomoże. Te 10 kas fiskalnych decyduje o tym, ile osób znajdujących się w sklepie spożywczym zostanie obsłużonych.
To samo dotyczy przeciwutleniaczy. Możesz jeść przeciwutleniacze i dodawać je do puli wewnątrzkomórkowych przeciwutleniaczy, ale nie są one szybciej przetwarzane. To błędne przekonanie o działaniu przeciwutleniaczy. Aktywacja procesu ketozy prowadzi do ważnych konsekwencji terapeutycznych w odniesieniu do produkcji przeciwutleniaczy”.
Korzyści z promieniowania i przeciwdziałania efektom starzenia
Christofferson cytuje badania pokazujące, że kiedy podaje się myszom estry ketonowe po ekspozycji na promieniowanie, to uszkodzenie chromosomów zmniejsza się o 50% w porównaniu z myszami karmionymi normalną dietą węglowodanową. Uważa więc, że spożywanie estrów ketonowych jest wskazane, na przykład podczas wykonywania zdjęć rentgenowskich lub podczas lotu. Estry ketonowe pomagają również przeciwdziałać normalnym uszkodzeniom wynikającym z procesu starzenia.
Beta-hydroksymaślan aktywuje również FOXO3a, który jest prawdopodobnie jednym z najważniejszych szlaków przeciwdziałających efektom starzenia. FOXO3a z kolei zmienia ekspresję setek innych genów.
Niektóre z tych genów regulują wewnętrzną produkcję przeciwutleniaczy, takich jak katalaza i dysmutaza ponadtlenkowa. Nie przypominają one tradycyjnych przeciwutleniaczy, które muszą być poddane recyklingowi przez NADPH. Działają na zasadzie tradycyjnej ketolizy, w której ponadtlenek zamienia się w nadtlenek wodoru, a następnie w wodę.
Dlaczego cykliczna ketoza jest tak ważna?
Chociaż wielu ekspertów uważa, że najlepiej jest pozostawać w ketozie odżywczej przez cały czas, nie zgadzam się z takim zaleceniem. Uważam, że ciągłe pozostawanie na diecie niskowęglowodanowej może przynosić efekty odwrotne od zamierzonych.
Glukoza podnosi poziom insuliny, a ciągle podwyższony poziom insuliny jest bardzo szkodliwy. Jednak jest to również hormon anaboliczny, który uruchamia IGF-1 i szlaki prowadzące do regeneracji.
Chociaż bardzo ważne jest pozostawanie na diecie niskowęglowodanowej do momentu osiągnięcia elastyczności metabolicznej i odpowiedniej wrażliwości na insulinę, co może zająć miesiące, a nawet lata w niektórych ciężkich przypadkach, po osiągnięciu tego stanu należy zwiększyć spożycie węglowodanów (w zależności od poziomu aktywności fizycznej) do 100 lub 150 gramów raz lub dwa razy w tygodniu, szczególnie w dniach treningowych.
Takie postępowanie zwiększy elastyczność metaboliczną, ponieważ należy dążyć do stanu płynnego przełączania się między spalaniem tłuszczu i glukozy. Jak wspomniano, glukoza jest paliwem uniwersalnym, więc organizm powinien umieć to wykorzystać. Po prostu glukoza nie powinna być jedynym paliwem wykorzystywanym przez cały czas.