Здравствуйте и добро пожаловать в Метаболический Класс. Я профессор Бен Бикман, профессор клеточной биологии и метаболический ученый. Спасибо, что присоединились ко мне сегодня. Мы будем изучать историю, использование и науку о кетонах, с особым акцентом на экзогенные кетоны. Давайте начнем.
Что такое кетоны? Технически, кетоны — это органические молекулы с определенным типом химической связи. Если этот тип связи присутствует, молекула считается кетоном. В этой большой группе молекул есть то, что обычно называют кетоновыми телами. Я буду называть их просто кетонами.
Я упомянул термин экзогенные. Вы, вероятно, слышали этот термин в физиологии или медицине. Экзогенные кетоны — это те, что поступают извне, в отличие от эндогенных, которые образуются внутри организма. Наличие экзогенных кетонов — важный аспект.
Теперь давайте поговорим о эндогенных кетонах, которые мы производим. Основной кетон, который мы рассматриваем, называется ацетоацетат. Это кетоновая молекула, которая подразумевает наличие эндогенных кетонов.
Что же это за кетоны, которые мы производим? Во-первых, ацетон — это кетон, который выводится из организма. Он необратим: как только он превращается в ацетон, он исчезает и должен быть выведен, либо с дыханием, либо с мочой. Другой молекулой, в которую ацетоацетат может превращаться, является бета-гидроксибутират. Это наиболее распространенный кетон, который обычно измеряется. Когда вы делаете прокол пальца и измеряете уровень глюкозы или кетонов с помощью метра, вы измеряете именно бета-гидроксибутират.
Однако, когда вы выводите кетоны с мочой и измеряете их уровень с помощью тест-полоски, вы измеряете ацетон, так как он должен быть выведен из организма. В отличие от него, бета-гидроксибутират может метаболизироваться, и именно поэтому он ценен. Позже мы обсудим, почему вам могут понадобиться кетоны. Но прежде я хотел бы выделить некоторые аспекты биохимии в организме, которые способствуют образованию кетонов и ведут к состоянию, известному как кетоз.
Теперь кетоны имеют способность выделять водородный ион, что делает их способными увеличивать кислотность крови. На нормальном уровне, к которому может прийти большинство людей, невозможно достичь такого количества кетонов, чтобы это действительно повлияло на pH. Это практически невозможно для человека без диабета.
В отличие от этого, у человека с нелечимым диабетом 1 типа уровень кетонов может быть настолько высоким, что это приводит к состоянию, называемому кетоацидозом. Это значительно повышенный уровень кетонов, как дом, который горит, в то время как кетоз — это камин. У среднего человека уровень кетонов настолько низок, что его часто невозможно даже обнаружить с помощью измерителя кетонов. Это связано с тем, что уровень инсулина у них хронически повышен.
Когда вы расщепляете питательные вещества, будь то кетоны или глюкоза, вы не сможете обнаружить кетоны. Независимо от того, идет ли речь о сжигании глюкозы или жиров, общая молекула, к которой сходятся эти пути, называется ацетил-КоА. Затем ацетил-КоА попадает в цикл лимонной кислоты, который я называю цитратным циклом. Это ТЦА-цикл, цикл лимонной кислоты, цикл Кребса — все это одно и то же. В этом процессе генерируется гораздо больше энергии для клетки.
Однако, если этого не происходит, вы не сможете обнаружить кетоны. Когда образуется много ацетил-КоА, молекулы начинают поступать в цитратный цикл, который начинает переполняться. Все ферменты, создающие энергию из ацетил-КоА, перегружены, и ацетил-КоА начинает накапливаться. В этот момент у ацетил-КоА есть два варианта. Он может превратиться в липиды, и молекулы ацетил-КоА могут начать соединяться, что займет много времени, или же ацетил-КоА может пойти по другому пути — кетогенезу, превращаясь в кетоны.
Как клетка, как ацетил-КоА знает, какой путь выбрать? Это полностью зависит от скромного гормона инсулина. Если инсулин повышен, ацетил-КоА пойдет по пути липогенеза, так как инсулин активировал этот процесс, одновременно ингибируя кетогенный путь.
Каждый фермент кетогенеза будет ингибирован при повышенном уровне инсулина. Таким образом, инсулин закрывает кетогенный путь и открывает путь липогенеза, превращая ацетил-КоА в жир, в новый жир через липогенез. В противоположность этому, если уровень инсулина низкий, кетогенные пути открываются и активируются. Все эти ферменты становятся очень активными. В то же время липогенез закрыт, так как для его полной активности требуется повышенный уровень инсулина.
Ацетил-КоА является ключевой молекулой, стоящей на перекрестке метаболизма питательных веществ с двумя различными судьбами: липогенным и кетогенным путями. Именно инсулин определяет, какой путь он выберет. Если инсулин повышен, ацетил-КоА идет по липогенному пути. Если инсулин низкий, ацетил-КоА идет по кетогенному пути, что приводит к образованию эндогенных кетонов.
Иногда человеку может быть трудно производить кетоны, или в зависимости от его медицинского состояния, ему может потребоваться поддерживать высокий уровень кетонов постоянно. Поэтому экзогенные кетоны могут быть полезны.
Почему же стоит поддерживать высокий уровень кетонов? Прежде чем перечислить преимущества кетонов как молекул в организме, я хотел бы подчеркнуть, что одна из причин, по которой я положительно отношусь к кетогенному состоянию, заключается не только в пользе самих кетонов, хотя их много, а в том, что позволяет кетонам повышаться.
Я собираюсь говорить о преимуществах кетонов. Вы, вероятно, понимаете, к чему я веду: это связано с тем, чтобы уровень инсулина был низким в состоянии голодания или в любое другое время. Чем дольше уровень инсулина остается относительно низким, тем легче сжигать жир, поддерживать или снижать вес и улучшать чувствительность к инсулину, а также получать множество других преимуществ.
Для меня большая часть метаболической магии кетогенного состояния заключается не столько в кетонах, сколько в контроле уровня инсулина, не говоря уже о том, что это помогает избежать резких колебаний уровня глюкозы в крови, которые могут способствовать голоду и нарушению работы мозга, что было показано на диабетических популяциях. Таким образом, это создает довольно хорошую метаболическую среду благодаря низкому уровню инсулина.
Однако это не основная тема этой лекции. Основная тема — кетоны. Давайте вернемся к этому.
Итак, согласно ранним исследованиям, подчеркивающим преимущества кетонов, мозг процветает на кетонах. Функция мозга, похоже, улучшается, и когнитивные способности определенно возрастают. Вы, вероятно, слышали, что мозг предпочитает глюкозу или что глюкоза является предпочтительным топливом. Я не знаю, откуда это взялось. На самом деле, нет никаких исследований, которые бы утверждали, что из двух источников топлива, которые использует мозг — глюкозы и кетонов — он предпочитает глюкозу. Я знаю о работах, которые предполагают обратное, и это основано на исследованиях доктора Стивена Кунейна и особенно доктора Джорджа Кахилла. Джордж Кахилл — легенда в области голодания, кетонов и инсулина. Понимание кетонов невозможно без учета инсулина.
В частности, в работах доктора Кахилла было установлено, что в состоянии голодания, когда отсутствует поступление углеводов, некоторые клетки организма должны метаболизировать глюкозу. Чтобы прояснить, диетические углеводы не равны уровню глюкозы в крови. Можно сказать, что организму нужна глюкоза. Некоторые клетки, такие как эритроциты, должны использовать ее, так как у них нет митохондрий. Они не могут перейти к ацетил-КоА и могут выполнять только неокислительный или анаэробный гликолиз. Таким образом, некоторые клетки нуждаются в глюкозе, и эритроциты — отличный пример. Но это не означает, что организму нужны диетические углеводы, так как мы можем производить достаточное количество глюкозы.
Когда потребление глюкозы или углеводов снижается, организм в целом изменяет метаболическое состояние, чтобы сообщить мозгу, что уровень глюкозы немного низок. Поэтому мозг начинает использовать кетоны. В состоянии голодания, если человек не ел два или три дня, как это делал доктор Кахилл, уровень глюкозы в крови будет около пяти миллимолей, а уровень кетонов — около двух миллимолей, что значительно меньше уровня глюкозы. Тем не менее, до 70% энергии, которую получает мозг, теперь поступает от кетонов. Мозг использует более чем в два раза больше кетонов, чем глюкозы, даже несмотря на то, что уровень глюкозы в крови более чем в два раза выше, чем уровень кетонов.
Таким образом, если у мозга есть предпочтительное топливо, это не глюкоза, а явно кетоны. Даже когда уровень кетонов составляет половину уровня глюкозы, мозг полагается на кетоны для удовлетворения до 70% своих энергетических потребностей. Если у мозга есть предпочтительное топливо, то это, безусловно, кетоны.
Теперь, что из этого следует? Существует множество неврологических расстройств, которые, похоже, являются результатом гипометаболизма глюкозы в мозге.
Где общий знаменатель между такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера, эпилепсия, мигрени и многими другими? Несмотря на различия, у них есть одна общая черта: все они, по крайней мере частично, связаны с тем, что мозг не может получать достаточное количество глюкозы. Возможно, это связано с инсулинорезистентностью. Первые исследования были проведены в начале 1900-х годов. Врачи публиковали медицинские отчеты, документирующие полное прекращение таких состояний, как мигрени или эпилепсия, что было довольно значительным, поскольку пациенты переходили в состояние кетоза.
Мозг явно получает пользу от кетонов и использует их очень охотно. Кроме того, доктор Стивен Кунан (Cunane) обнаружил, что кетоны помогают уменьшить окислительный стресс и воспаление в мозге. Это может быть одним из механизмов, благодаря которым кетоны оказывают нейропротективное действие при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Таким образом, мозг и нервная система, похоже, процветают на кетонах.
Кроме того, наблюдается улучшение физической работоспособности и уровня энергии. Показано, что кетоны, о чем я сам публиковал в своей лаборатории, помогают мышечным клеткам производить больше АТФ (аденозинтрифосфата) на единицу потребляемого кислорода. Это означает, что клетки становятся более эффективными в использовании кетонов, по крайней мере, в мышечных клетках и нейронах, производя больше энергии. На уровне всего организма это может объяснять результаты исследований на грызунах и людей, показывающие, что кетоны могут улучшать результаты при длительных физических нагрузках.
В своей работе я также обнаружил, что кетоны оказывают стимулирующее действие на жировую ткань. Кетоны могут активировать бурую жировую ткань, которая имеет очень высокий метаболический уровень и обычно активируется только при дрожи, например, в ледяной воде. Кроме того, кетоны способны превращать белый жир, который имеет низкий метаболизм, в более активную форму, увеличивая его метаболический уровень почти в три раза. В одном из исследований, проведенных на людях, мы брали биопсии жира из живота и обнаружили, что метаболический уровень жировой ткани у людей в состоянии кетоза был примерно в три раза выше, чем у тех, кто не находился в кетозе. Это значительное различие объясняется только повышенным уровнем кетонов.
Таким образом, кетоны помогают мышцам работать более эффективно.
С помощью своей энергии мышцы получают больше АТФ. В отличие от этого, жировая ткань, похоже, становится немного более расточительной и менее эффективной. Это очень умная адаптация, уникальная и благоприятная для нашего метаболического состояния в современном мире, где у людей слишком много жира, и им нужно его сжигать.
Кетоны не только являются продуктом сжигания жира, но и способствуют дальнейшему сжиганию жира, создавая положительный цикл. Также Ньюман и Вердон в 2017 году опубликовали статью, в которой утверждается, что кетоны могут улучшать продолжительность жизни и здоровье. В одном из исследований на грызунах, которые находились на кетогенной диете, было установлено, что они живут дольше и здоровее. Это одно из немногих исследований, касающихся долголетия.
Если рассматривать исследования на животных, это самые близкие данные, на которые можно опираться. Все, кто хочет говорить о исследованиях долголетия, могут полагаться только на исследования на животных или насекомых. Однако нет исследований на людях, которые могли бы действительно затронуть тему долголетия, и это остается в области спекуляций. Именно поэтому я не очень воспринимаю некоторые мнения, сосредоточенные на долголетии, которые появляются в СМИ, так как они полностью основаны на спекуляциях, что мне не нравится как основному ученому.
Но это еще не все. Есть еще несколько преимуществ кетонов, о которых я бы не говорил, если бы у них не было серьезной поддержки. Одно из них — ингибирование воспаления. Это то, что я обсуждал на предыдущих занятиях по метаболизму. Существует молекула, которая является своего рода мастером-регулятором воспаления, называемая NLRP3-инфламасомой. Инфламасома контролирует всю механизмы воспалительного или иммунного ответа в клетке. Когда NLRP3-инфламасома активирована, клетка активно участвует в иммунном ответе. Когда уровень кетонов повышается, этот процесс ингибируется. Таким образом, кетоны имеют прямое противовоспалительное действие. Это может быть одной из причин, почему кетогенные диеты оказываются столь полезными при воспалительных заболеваниях, особенно при заболеваниях суставов, где воспаление имеет очевидный эффект.
Наконец, последнее, что я хочу упомянуть, это то, что кетоны могут помочь с метаболическим здоровьем и даже с потерей веса. Я уже описывал эффект, при котором кетоны могут стимулировать метаболизм жировой ткани у людей в два-три раза.
Первый комментарий касается кетонов, и я уже упоминал некоторые результаты, которые показывают, что кетоны могут иметь контрпродуктивный эффект. Я расскажу, что сказал Леон Филдер. Слушая меня, вы, вероятно, убедитесь, что они действительно могут иметь такой эффект, противодействуя собственным проблемам.
Кетоны представляют собой новый выход, который заключается в их выведении из организма. У кетонов есть калорийная ценность, и мы иногда забываем, что калории поступают не только из жиров и глюкозы. Да, они действительно имеют энергетическую ценность, но кетоны тоже используются клетками для получения энергии.
Важно понимать, что когда человек находится в состоянии кетоза, с каждым выдохом он выделяет ацетон, который является конечным продуктом метаболизма кетонов. Это молекула, обладающая энергией, то есть калорийная молекула. Каждый раз, когда человек мочится и выделяет кетоны, это калории, которые просто выбрасываются из организма, не требуя хранения или сжигания. Они выводятся с дыханием, что отражает тот факт, что при низком уровне инсулина, который должен быть при образовании кетонов, организм не может удерживать энергию. Он активирует все возможные процессы для ее расходования, включая увеличение метаболизма и образование кетонов, которые затем могут быть выведены из организма.
На этом этапе вы, вероятно, думаете: «Доктор Бикман, мы говорим о экзогенных кетонах». Давайте перейдем к этой теме. Я думаю, будет интересно обсудить эволюцию или историю экзогенных кетонов. Во-первых, есть некоторые вещи, которые ученые и потребители хотели бы видеть в идеальных экзогенных кетонах. Одной из таких вещей является их метаболизм и то, как организм способен их усваивать. Можем ли мы действительно получить их из кишечника в кровь, усваивая через желудок или нижнюю часть тонкой кишки? Это важный критерий.
Также нам нужно знать, какие предшественники участвуют в этом процессе. Является ли это молекулой, которая, будучи усвоенной, может быть превращена в функциональный кетон? И, наконец, нам важно знать, какова чистота этих кетонов. Получаем ли мы то, что хотим? Это иногда было проблемой в прошлом или, по крайней мере, предметом обсуждения.
Таким образом, это некоторые из факторов, которые необходимо учитывать при изучении экзогенных кетонов. В кратком историческом обзоре первыми экзогенными кетонами были кетоновые соли, которые появились около 60 лет назад.
Эти молекулы существуют в двух формах: D-форме и L-форме. Организм использует D-форму. L-форма не используется так часто, но изначально эти кетоновые соли не различали их.
Еще одним аспектом является соль, которая содержится в каждой кетоновой молекуле, например, натрий, кальций или магний. Это делает кетоны более стабильными и усваиваемыми, но также означает, что вы можете получать большое количество минералов, которые необходимо выводить из организма. В большинстве случаев это не является проблемой, но у некоторых людей может наблюдаться увеличение минеральных отложений на зубах, особенно на нижней челюсти, где больше слюны. Часто на нижних зубах можно заметить значительное количество минеральных отложений. Это место является наилучшим для их выведения. В противном случае это может привести к образованию камней в почках, чего никто не хочет.
Еще одним моментом является то, что степень увеличения кетонов довольно ограничена. Это дешевый вариант, который может повысить уровень кетонов, но редко удается достичь более одного миллимоля. Из-за большого количества минералов усвоение кетонов ограничивается.
В начале 2000-х годов, благодаря работе пионеров исследования кетонов, докторов Ричарда Витча и Киран Кларк, была создана D-форма, которая хорошо усваивается. Киран Кларк первой объяснила процент усвоения кетонов. Мы говорим о кетоне, связанном с так называемой эфирной связью. Эфирная связь — это тип связи, связывающий липиды, как в триглицеридах. У нас есть пищеварительная система с ферментом эстеразой, который способен разрывать эти связи. Преимущество эфирной связи в том, что она стабилизирует молекулы, позволяя нам их усваивать, а затем мы их расщепляем.
Однако у этого процесса есть довольно сильный и неприятный запах и вкус. Вкус был настолько плохим, что многие не хотели его принимать, и часто это было довольно дорого. Тем не менее, когда мы потребляли эти кетоны, они были довольно усваиваемыми. Кетоновая эфирная форма включала одну форму прямого бета-гидроксибутират, которая является наиболее усваиваемой формой кетона в организме, а также молекулу бутандиола, которая может быть преобразована в BHB, выступая в роли предшественника.
На сегодняшний день последней эволюцией в этой области является так называемый биоидентичный бета-гидроксибутират (BHB). Это именно та форма, которую мы производим и которая теперь может быть принята. К счастью, у нее довольно хороший pH, она не очень кислая, по уровню кислотности примерно сопоставима с лимонным соком. Поэтому она очень приятна на вкус. Кроме того, это биоидентичная форма, которая имеет минимальное влияние на вкус, в отличие от кетоновых эфиров. Поскольку она биоидентична тому, что мы производим, она сразу же доступна для использования в качестве источника энергии после потребления. Это происходит очень быстро. Я могу это утверждать на основе собственного опыта, так как только что использовал биоидентичный BHB и наблюдал изменения уровня кетонов с помощью монитора для дыхания.
Что касается личных предпочтений, я могу без проблем сказать, что мой любимый бренд — это American Ketone. Он называется Original Ketone, но компания называется American Ketone. Просто зайдите на . У меня нет никаких интересов в этом вопросе. Я пробовал их и имел образцы всех упомянутых типов, и этот бренд, безусловно, мой фаворит и кажется самым эффективным. Если я что-то рекомендую, то это именно его.
Теперь, когда вы обдумываете это, помните, когда следует использовать экзогенные кетоны? Это можно делать в любое время, когда вы хотите повысить уровень кетонов или получить некоторые из упомянутых ранее преимуществ, например, повысить метаболизм для содействия снижению веса. Кетоны помогают контролировать насыщение и аппетит, что полезно для управления cravings. Если вы, как и я, испытываете наибольшие желания в вечернее время, вы можете пить кетоны, чтобы контролировать их. Также это может помочь при воспалении или во время тренировок, когда вам нужен дополнительный источник энергии помимо глюкозы и жиров. Это все причины, по которым вас могут заинтересовать экзогенные кетоны.
Я немного изменил свое мнение и стал более знаком с биохимией кетонов. В начале я был немного насторожен по поводу экзогенных кетонов, так как беспокоился о том, что кто-то будет пить кетоны, поедая коричневую булочку с корицей. При высоком уровне инсулина и кетонов возникает ненормальное состояние, так как обычно высокий уровень инсулина подавляет выработку кетонов. Однако с появлением экзогенных кетонов, особенно биоидентичного BHB, можно быстро получить значительное увеличение уровня кетонов. Могут ли эти кетоны вернуться в их кетогенный путь? То, что когда-то было молекулой ацетил-КоА, которая была направлена на образование кетонов, может ли оно вернуться и превратиться в ацетил-КоА, а затем пойти по пути липогенеза?
Возможно ли, чтобы кетоны метаболизировались в жир? Нет, это невозможно, так как этот процесс происходит в печени. Печень — это орган, который производит кетоны, которые затем попадают в кровь. Другие клетки могут производить кетоны, но обычно они их сохраняют. Печень является исключением, так как не может преодолеть или обратить один из этих этапов. Когда вы берете ацетил-КоА и преобразуете его в кетон через несколько этапов, некоторые клетки могут вернуться от кетона к ацетил-КоА и затем сжигать его, но печень не может. Таким образом, печень может производить кетоны, но не может их сжигать. У нее просто нет необходимых ферментативных путей для этого. Поэтому это не обоснованное предположение. Я не знаю доказательств, которые показывают, что печень может превращать кетоны обратно в жир или что какая-либо клетка может это сделать. Так что вы можете использовать кетоны без опасений.
Я не хочу, чтобы складывалось впечатление, что я просто сторонник кетонов. Я использую экзогенные кетоны, особенно для тренировок и вечером, чтобы помочь себе. Вкус моего любимого продукта от American Ketone Company — кислый фруктовый, с льдом и смешанный с водой. Это действительно помогает мне справляться с cravings. Мне было бы интересно узнать, как вы использовали экзогенные кетоны. Если вы смотрите это на канале YouTube Insulin IQ, пожалуйста, поделитесь в комментариях. Мне будет любопытно посмотреть, как вы их использовали.
Существует множество доказанных преимуществ кетонов, которые были ценными на протяжении десятилетий. Когда-то их считали метаболическим мусором, но доктор Кэхилл, на которого я ссылался ранее, помог установить факт, что кетоны являются жизнеспособным и полезным источником питательных веществ или энергии. И даже помимо энергии, они сигнализируют клеткам выполнять различные функции, такие как контроль воспаления, увеличение метаболической активности в жировых клетках и т. д. Надеюсь, эта информация была полезной. Ничто не радует сердце профессора больше, чем студент, который чувствует, что узнал что-то новое. До следующего раза — больше знаний, лучшее здоровье. Увидимся!
