ArrowUP

«ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО КЕТОЗА, ИНИЦИИРОВАННОГО ЭКЗОГЕННЫМИ КЕТОНОВЫМИ ТЕЛАМИ, ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ЦНС, А ТАКЖЕ КАК НЕЙРО- И СТРЕССОПРОТЕКТОРНОГО СРЕДСТВА»

Конференция «Вопросы актуальной науки» — (15.11.2020)

  • • Публикация в РИНЦ
  • • Место проведения: Москва
  • • Дата проведения: 15.11.2020

 

Аннотация:

В статье проведен анализ современной научной литературы, посвященной исследованиям энергетических, метаболических, нейропротекторных и стресспротекторных свойств кетоновых тел. Описаны перспективы применения этого класса соединений в качестве вспомогательного средства при комплексной терапии и профилактики различных нозологий.

Ключевые слова: гликолиз, липолиз, энергоснабжение, кетоновые тела, экзогенные кетоны, кетоз, нейропротекторы, стресспротекторы.

 

Гликолиз через цикл Эмбдена-Мейергофа-Парнаса с образованием пировиноградной кислоты и аденозинтрифосфата – самый быстрый путь энергоснабжения клетки. В дальнейшем производные метаболизма углеводов проходят через стадию окислительного фосфорилирования, и в итоге суммарное количество АТФ на одну молекулу глюкозы составляет 38 молекул. Альтернативным энергетическим топливом являются триглицериды. Число образовавшегося АТФ на одну молекулу жирных кислот зависит от того, какая именно жирная кислота подверглась липолизу, но в целом выработка энергии превосходит выработку при гликолизе в 3-3,5 раза [1].

 

Эволюционно липидный путь получения энергии развился в качестве компенсаторного, страховочного механизма, который активируется при дефиците углеводов. Если взять весь временной промежуток существования человечества, как вида, наличие данного механизма полностью оправдано. Подавляющую часть человеческой истории простые циклические углеводы были крайне скудно представлены в рационе питания. Во многом поэтому они воспринимаются хеморецепторами сосочков языка в основном, как сладости, как продукты, имеющие привлекательный вкус [2].

 

В условиях современного урбанизированного общества и прогрессирующего развития пищевой промышленности такая эволюционная особенность стала представлять собой проблему. Значительная часть человечества (в первую очередь, развитые страны), получила практически неограниченный доступ к простым углеводам, а так как их вкусовое восприятие не изменилось, то люди начали включать в свой рацион питания все больше и больше богатых ими продуктов [3]. Прежде всего сюда относятся кондитерские изделия, выпечка, сладкие газированные напитки и т.д. При чрезмерном поступлении простых углеводов система энергетического гомеостаза организма сначала закрывает все текущие энергетические потребности, а потом через ацетилкоэнзим-А превращает избытки моносахаров в жирные кислоты, запасая их в адипоцитах соединительной ткани. Именно этот путь липогенеза является ведущей причиной роста случаев ожирения, особенно в детском возрасте, когда у человека еще не сформированы правильные пищевые навыки и ослаблен сознательный контроль над рационом питания [4].

 

В свете вышесказанного липолиз, как альтернативный способ получения энергии для жизнедеятельности, выглядит достаточно интересно. Одновременно с этим он имеет ряд ограничений. Так, например, нейроны головного мозга, корковое вещество надпочечников и еще некоторые ткани не способны напрямую получать энергию из триглицеридов. Для этого жирные кислоты должны пройти предварительную метаболизацию в печени до кетоновых тел. И вот уже они служат таким тканям качественным и высокоэффективным субстратом энергетического обмена [5].

 

Индукция физиологического кетоза возможна при помощи соблюдения низкоуглеводных диет [6]. В случае если целью является снижение массы тела, то энергетический баланс должен подпитываться за счет эндогенных липидов и синтезированных из них кетоновых тел. Но, если необходимо просто обеспечить дополнительной энергией ткани центральной нервной системы, то более разумным представляется введение в рацион питания экзогенных кетонов [7]. Кроме того, такой подход обеспечит как прямое стересспротекторное действие, так и ускорение восстановления психологического статуса человека после перенесенных нагрузок [9]. Данная методика, основанная на способности кетоновых тел увеличивать психофизиологическую резистентность ЦНС, широко применяется, например, в профессиональном и любительском спорте [10, 11]. Дополнительным плюсом является также и тот факт, что вышеперечисленные эффекты при приеме экзогенных кетонов не связаны с разрушением собственных тканей организма, как это происходит при эндогенном кетозе [12].

 

Несомненно, в данном случае необходим мониторинг ряда биохимических параметров, который позволит не допустить утраты контроля над кетозом и перехода его из физиологического в патологический [13]. Патологический кетоз, который часто становится осложнением эндокринных системных нозологий (например, сахарного диабета) – это угрожающее состояние, быстро достигающее стадии кетоацидоза с изменением кислотно-щелочного гомеостаза крови [14]. Для сохранения управляемости физиологического кетоза следует соблюдать ряд условий [15]:

  1. Полное отсутствие кетоновых тел в биохимическом анализе мочи. Собственно, одной из основных характеристик физиологического кетоза, отличающей его от патологического, и есть строгое соответствие объемов кетогенеза или поступления кетонов экзогенным путем и объемов использования кетоновых тел для выработки АТФ.
  2.  Очевидно, что при дефиците углеводов уровень глюкозы в крови будет снижен. Кроме того, кетоны сами по себе ограничивают глюконеогенез в печени и стимулируют утилизацию уже имеющейся на периферии глюкозы. Это означает, что следует контролировать показатель глюкоземии, не допуская его падения ниже 3,58 ммоль/л.
  3. Определенное количество углеводов в любом случае должно присутствовать в рационе питания. Но оптимальными являются их полимерные формы (некрахмальные полисахариды, лигнин и т.д.), которые содержатся преимущественно в грубых растительных волокнах. Эти соединения помимо поддержания на минимально необходимом уровне концентрации углеводов в крови, также необходимы для благополучия кишечной микробиоты, а также для нормальной работы ЖКТ.
  4. Дополнительно следует указать, что использование экзогенных кетонов, как средства оптимизации энергоснабжения ЦНС, противопоказано при наличии любых метаболических нарушений или нозологий, поскольку на их фоне риск потери контроля и развития кетоацидоза повышается до неприемлемых значений. Кроме того, продукты с экзокетонами не следует использовать у лиц, имеющих заболевания почек и печени, а также при беременности и в лактационный период [16].

 

Применение экзогенных кетоновых тел, как качественного энергетического субстрата работы нервной ткани, оправдано еще и с позиций наличия у них ряда нейропротекторных свойств, что подтверждено во многих клинических испытаниях [17]. Так, кетоны продемонстрировали свою эффективность:

  • • при терапии эпилептиформных состояний, особенно для снижения количества судорожных приступов при фармакологически резистентной эпилепсии детского возраста [18, 19];
  • • при терапии депрессивных расстройств и для психостимулирующего воздействия на центральную нервную систему [20];
  • • как часть комплексного лечения и профилактики нейродегенеративных нозологий, в том числе, вызванных и возрастными изменениями [21];
  • • для защиты нервных клеток от повреждений в результате токсических поражений головного мозга, при дисциркуляторной энцефалопатии и других сосудистых нарушениях [22].
  • • в качестве компонента нейропротекторного прикрытия традиционной химиотерапии злокачественных новообразований [23].

 

Учитывая вышесказанное, а также основываясь на данных современной научной литературы, можно сделать вывод о том, что применение пищевых продуктов с высоким содержанием кетоновых тел – хороший способ обеспечить все энергетические преимущества физиологического кетоза, получив одновременно стресспротекторный и нейропротекторный эффекты [24, 25]. Отечественным лидером по производству такого здорового питания является компания VILAVI INT LTD. Она выпускает продукт под названием T8 ERA EXO, основным биоактивным компонентом которого является базовое кетоновое тело – β-гидроксибутират в форме натриевой, кальциевой и магниевой соли. Употребление T8 ERA EXO рекомендовано, прежде всего, для усиления когнитивных функций ЦНС, а также для увеличения резистентности к стрессам и психоэмоциональным нагрузкам путем кратковременной оптимизации энергоснабжения головного мозга.

 

Список использованной научной литературы:

 

  1. Mikkelsen, K. H., Seifert, T., Secher, N. H., Grondal, T., and van Hall, G. Systemic, cerebral and skeletal muscle ketone body and energy metabolism during acute hyper-D-beta-hydroxybutyratemia in post-absorptive healthy males. // The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 2015., 100, 636 – 643.
  2. Sato, K., Kashiwaya, Y., Keon, C. A., Tsuchiya, N., King, M. T., Radda, G. K., et al. Insulin, ketone bodies, and mitochondrial energy transduction. // FASEB Journal. 1995, 9, 651–658.
  3. National Task Force on the Prevention and Treatment of Obesity. National Institutes of Health. Very low–calorie diets // JAMA. 1993. Vol. 270.
  4. Межведомственная стратегия формирования здорового образа жизни, профилактики и контроля неинфекционных заболеваний до 2025 года: https://www.gnicpm.ru/UserFiles/PROEKT_STRATEGII_NIZ-210616.pdf. [Электронный документ] Сайт ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр профилактической медицины» Министерства здравоохранения РФ.
  5. Veech, R. L. The therapeutic implications of ketone bodies: the effects of ketone bodies in pathological conditions: ketosis, ketogenic diet, redox states, insulin resistance, and mitochondrial metabolism. // Prostaglandins, Leukotrienes & Essential Fatty Acids, 2014, 70, 309–319.
  6. Bravata D., Sanders L, Huang J, Krumholz H., Olkin I, Gardner C. Efficacy and safety of low-carbohydrate diets: a systematic review. // Journal of the American Medical Association, 2003. 289\14.: 1837 – 1850.
  7. Davies H. J., Baird I. M., Fowler J., et al. // Metabolic response to low– and very–low–calorie diets. The American Journal of Clinical Nutrition. 1989., Vol. 10., P. 27 – 31.
  8. Edwards, L. M., Murray, A. J., Holloway, C. J., Carter, E. E., Kemp, G. J., Codreanu, I., et al. Short-term consumption of a high-fat diet impairs whole-body efficiency and cognitive function in sedentary men. // FASEB Journal. 2011, 25, 1088–1096.
  9. Джозеф Меркола «Клетка на диете. Научное открытие о влиянии жиров на мышление, физическую активность и обмен веществ. (Открытия века: новейшие исследования человеческого организма во благо здоровья). // Москва: Издательство «Э», 2018., 400 с.
  10. Adam Zajac, Stanisław Poprzecki, Adam Maszczyk, Miłosz Czuba, Małgorzata Michalczyk, Grzegorz Zydek. The Effects of a Ketogenic Diet on Exercise Metabolism and Physical Performance in Off-Road Cyclists. Nutrients. 2014., Jul.; 6 (7): P. 2493 – 2508.
  11. Burke, L. M., Ross, M. L., Garvican-Lewis, L. A., Welvaert, M., Heikura, I. A., Forbes, S. G., et al. A low-carbohydrate, high-fat diet impairs exercise economy and negates the performance benefit from intensified training in elite race walkers. // Journal of Physiology. 2013, 595, 2785–2807.
  12. Volek, Jeff S., Daniel J. Freidenreich, Catherine Saenz. Metabolic characteristics of keto-adapted ultra-endurance runners. Metabolism. 2016., Vol. 65, no. 3., P. 100 – 110.
  13. В. С. Лукьянчиков. Кетоз и кетоацидоз. Патобиохимический и клинический аспект. // Русский медицинский журнал. 2004., № 23., стр. 1301.
  14. Foster D.W. Cахарный диабет. Внутренние болезни (пер. с англ.). Ред Е.Браунвальд и др. / Москва. Медицина. 1997. Т.9. С.185–232.
  15. Pittier A., Corrigan F. The Ketogenic Diet: Healthy or Harmful? A Review In Light Of Its Renewed Popularity // Trinity Student Medical Journal. 2001., Vol. 2, no. 5.
  16. Phinney, Stephen D. The Art and Science of Low Carbohydrate Living: An Expert Guide to Making the Life-Saving Benefits of Carbohydrate Restriction Sustainable and Enjoyable. // Beyond Obesity, 2011. P. 302.
  17. Gasior, M. A. Rogawski R. N., Hartman, A. L. Neuroprotective and disease-modifying effects of the ketogenic diet. // Behavioural Pharmacology., 2006., Vol. 17, no. 5 – 6., P. 431 – 439.
  18. Cai, Q. Y., Zhou, Z. J., Luo, R., Gan, J., Li, S. P., Mu, D. Z., et al. Safety and tolerability of the ketogenic diet used for the treatment of refractory childhood epilepsy: a systematic review of published prospective studies. // World Journal of Pediatric. 2017, 13, 528–536.
  19. Hongyan Liu. Ketogenic diet for treatment of intractable epilepsy in adults: A meta-analysis of observational studies // Epilepsia Open. 2018. Vol. 3, no. 1.
  20. McDonald, Tanya J. W., Mackenzie C. Cervenka. The Expanding Role of Ketogenic Diets in Adult Neurological Disorders // Brain Sciences. 2018., Vol. 8 (August)., P. E148.
  21. Vanitallie, T. B., Nonas, C., Di Rocco, A., Boyar, K., Hyams, K., and Heymsfield, S. B. Treatment of Parkinson disease with diet-induced hyperketonemia: a feasibility study. // Neurology, 2005, 64, 728–730.
  22. Stafstrom, C. E., J. M. Rho. The ketogenic diet as a treatment paradigm for diverse neurological disorders // Frontiers in Pharmacology. 2012., Vol. 3.
  23. Nebeling, L. C., Miraldi, F., Shurin, S. B., and Lerner, E. Effects of a ketogenic diet on tumor metabolism and nutritional status in pediatric oncology patients: two case reports. // Journal of the American College of Nutrition, 1995 14, 202–208.
  24. Отчет о клинических испытаниях продуктов с кетоновыми телами на базе отдела лечебного и профилактического питания, отдела клинико–инструментальных методов исследования и отдела клинической диагностики и профилактики алиментарных нарушений ГУ НИИ питания РАМН. Москва, 2003.
  25. Gershuni, Victoria M. Nutritional Ketosis for Weight Management and Reversal of Metabolic Syndrome // Current Nutrition Reports. 2018., Vol. 7, no. 3.