Ketony jako paliwo mózgu - jak to działa?

„Mózg potrzebuje glukozy” - to zdanie powtarzano przez dekady, dopóki badacze nie zauważyli, że dzieci na diecie ketogenicznej (stosowanej w leczeniu padaczki od lat 20. XX wieku) funkcjonują normalnie, a ich mózg pracuje sprawnie. Dziś wiemy, że udział ketonów w energii mózgu zależy od ich stężenia we krwi. Na diecie ketogenicznej ketony pokrywają zwykle od kilkunastu do kilkudziesięciu procent zapotrzebowania mózgu. Ponad połowa wychodzi dopiero przy wielodniowym poście. Wyjaśniamy, jak to działa - i dlaczego ma to znaczenie nawet, jeśli nie cierpisz na padaczkę.

Skąd biorą się ketony?

Ketony to trzy cząsteczki, które wątroba wytwarza z tłuszczu: acetooctan, beta-hydroksymaślan (w skrócie BHB) i aceton. Powstają zawsze, gdy brakuje cukru i insuliny. Po nocy, w czasie postu, na diecie keto. Także u noworodków przed pierwszym karmieniem. Wątroba bierze tłuszcz z jedzenia albo z zapasów. Rozkłada go na drobniejsze cząstki. Z nich składa ciała ketonowe i wysyła je krwią po całym ciele.

Mózg nie potrafi spalać kwasów tłuszczowych wprost, bo te prawie nie przechodzą przez barierę oddzielającą krew od mózgu. Pod tym względem jest wyjątkiem wśród dużych narządów. Wątroba z kolei ketony wytwarza, ale sama nie potrafi ich spalać. Zamiast tłuszczu korzysta więc z ketonów jako zamiennika glukozy. BHB krąży we krwi w stężeniu od 0,1 mmol/l (dieta mieszana) do 3-5 mmol/l (głęboka ketoza, post).

Jak mózg używa ketonów?

BHB wchodzi do komórek nerwowych przez dwa przenośniki: MCT1 i MCT2. Stamtąd trafia do mitochondriów, czyli miejsc, w których komórka wytwarza energię. Tam zostaje rozłożony do tej samej cząstki, do której organizm rozkłada cukier. Z niej powstaje ATP, czyli paliwo dla wszystkiego, co dzieje się w komórce. Różnica jest taka, że spalenie ketonów daje więcej energii przy tej samej ilości tlenu niż spalenie cukru.

• Spalenie ketonów daje nieco więcej energii na zużyty tlen niż spalenie cukru. Konkretna wielkość tej przewagi nie jest jednak dobrze ustalona.
• Spalanie ketonów produkuje mniej rodników reaktywnych tlenowych (ROS) niż glukoza.
• Przy wielodniowym poście mózg może brać z ketonów 50-65% energii. Na diecie keto to zwykle kilkanaście do kilkudziesięciu procent.
• Cukier nadal jest potrzebny. Czerwone krwinki i część mózgu muszą go dostać. Wątroba wytwarza go jednak sama, z białka i tłuszczu.

BHB jako cząsteczka sygnałowa

Z badań ostatniej dekady wynika, że BHB nie jest tylko paliwem. Działa też jak sygnał dla komórek. Hamuje inflammasom NLRP3, czyli zespół białek, który uruchamia w mózgu tlący się stan zapalny. Pobudza wytwarzanie BDNF - białka, które pomaga w uczeniu się i zapamiętywaniu. Zmienia też proporcję dwóch przekaźników w mózgu: uspokajającego GABA i pobudzającego glutaminianu, na korzyść tego pierwszego. To jedno z możliwych wyjaśnień, dlaczego keto od stu lat pomaga opanować napady padaczki. Pełny mechanizm nadal nie jest znany.

Kiedy mózg przełącza się na ketony?

Przestawienie nie dzieje się z dnia na dzień. W pierwszych dniach wątroba dopiero uczy się wytwarzać więcej BHB. Mózg buduje więcej przenośników, którymi ketony do niego wchodzą. Komórki nerwowe dostrajają swoje enzymy. Pełne przystawienie mózgu do ketonów trwa 3-6 tygodni. W tym czasie wiele osób przechodzi tak zwaną keto flu: zmęczenie, mgłę umysłową, rozdrażnienie. To objawy przystosowania, a nie szkody.

Jeśli chcesz wiedzieć, co dokładnie dzieje się podczas tej fazy i jak ją przejść lżej, sprawdź poradnik o keto flu. Praktyczne ułożenie makro pod produkcję ketonów opisaliśmy w tekście o makroskładnikach na keto.

Zastosowania kliniczne - co z tego dla zdrowej osoby?

Najmocniejsze dowody dotyczą padaczki lekoopornej u dzieci: u połowy pacjentów liczba napadów spada o mniej więcej połowę. Przy chorobie Alzheimera, Parkinsonie, migrenie, chorobie dwubiegunowej i depresji lekoopornej badania są na wczesnym etapie. Na razie nie pozwalają nic obiecywać. Christopher Palmer w książce „Brain Energy” stawia tezę, że choroby psychiatryczne są w istocie chorobami przemiany materii w mózgu. Keto miałoby działać na ich źródło: mitochondria, czyli części komórek odpowiedzialne za produkcję energii. To jego autorska hipoteza, a nie wynik badania klinicznego.

Dla osoby zdrowej korzyść jest praktyczna: mózg dostaje stałe paliwo, energia mniej skacze w ciągu dnia. To nie jest obietnica geniuszu ani cudownej koncentracji. To po prostu bardziej równe paliwo niż cukier, którego poziom ciągle rośnie i spada.

Co to znaczy w praktyce?

Ketony, a zwłaszcza BHB, to normalne paliwo mózgu, a nie paliwo awaryjne. Dają przy tym więcej energii z tej samej ilości tlenu niż cukier. BHB pełni też rolę sygnału: hamuje stan zapalny, wspiera białko BDNF, zmienia proporcje przekaźników w mózgu. Żeby mózg w pełni przystosował się do korzystania z ketonów, potrzeba 3-6 tygodni. Glukoza nadal pozostaje dla niego ważnym paliwem. Najprostsza droga to keto z prawdziwego jedzenia: mięso, ryby, jajka, smalec, oliwa extra virgin i warzywa.

Jeśli to twój pierwszy kontakt z keto, zacznij od wprowadzenia do diety ketogenicznej.