Chế độ ăn ketogenic từ lâu đã được coi là một phương pháp ăn kiêng thành công đáng kể trong điều trị chứng động kinh khó chữa và nổi lên trong những năm gần đây như một chiến lược để giảm cân. Chế độ ăn này ngày càng thu hút được sự chú ý nghiên cứu nhanh chóng trong thập kỷ qua, với các bằng chứng mới nổi về tiềm năng điều trị đầy hứa hẹn đối với các bệnh khác nhau, thậm chí là ung thư.
Về cơ bản, carbohydrate là nguồn sản xuất năng lượng chính trong các mô cơ thể. Khi cơ thể bị thiếu carbohydrate do giảm lượng ăn vào dưới 50g mỗi ngày, quá trình tiết insulin sẽ giảm đáng kể và cơ thể rơi vào trạng thái dị hóa. Glycogen dự trữ cạn kiệt, buộc cơ thể phải trải qua một số thay đổi trao đổi chất. Hai quá trình trao đổi chất bắt đầu hoạt động khi lượng carbohydrate sẵn có giảm xuống trong các mô cơ thể là: tân tạo đường (gluconeogenesis) và tạo ketone (ketogenesis).
Tân tạo đường
Gluconeogenesis là quá trình sản xuất glucose nội sinh trong cơ thể, đặc biệt là ở gan, chủ yếu từ acid lactic, glycerol (được tạo từ ly giải triglyceride) và các acid amin alanine và glutamine. Trong vài ngày đầu tiên của KD, quá trình tạo glycogen từ các acid amin là nguồn glucose chính. Sau đó, sự chuyển đổi của các acid amin giảm đi, trong khi lượng glucose thu được từ glycerol tăng lên. Trên thực tế, glycerol do quá trình thủy phân triglyceride có thể tạo ra hơn 16% glucose trong gan trong quá trình ăn ketogenic, tương đương với 60% glucose sau vài ngày nhịn ăn hoàn toàn.
Chuyển hóa lipid tạo thể ketone
Khi lượng glucose sẵn có giảm hơn nữa, quá trình sản xuất glucose nội sinh không thể theo kịp nhu cầu của cơ thể và quá trình tạo ketone bắt đầu để cung cấp một nguồn năng lượng thay thế ở dạng thể ketone. Thể ketone thay thế glucose như một nguồn năng lượng chính. Trong quá trình sinh ketone do lượng đường trong máu thấp, kích thích tiết insulin cũng thấp, điều này làm giảm mạnh dự trữ chất béo và glucose.
Những thay đổi nội tiết tố khác có thể góp phần làm tăng sự phân hủy chất béo tạo ra acid béo. Các acid béo được chuyển hóa thành acetoacetate. Trong điều kiện bình thường, việc sản xuất acid acetoacetic tự do là không đáng kể và được vận chuyển qua dòng máu, dễ dàng được chuyển hóa bởi các mô khác nhau, đặc biệt là cơ xương và tim. Trong điều kiện sản xuất dư thừa, acid acetoacetic tích tụ trên mức bình thường và một phần được chuyển thành sau đó được chuyển thành beta-hydroxybutyrate và acetone. Đây là những thể ketone cơ bản tích tụ trong cơ thể khi duy trì chế độ ăn ketogenic.
Trạng thái trao đổi chất này được gọi là “ketosis dinh dưỡng” (nutritional ketosis). Sự hiện diện của thể ketone trong máu và sự đào thải qua nước tiểu gây ra ketone máu và ketone niệu. Acetone (được sản xuất bằng cách tự khử carboxyl hóa acetoacetate), là một hợp chất rất dễ bay hơi, được loại bỏ chủ yếu thông qua hô hấp ở phổi (do đó hơi thở có mùi đặc trưng, ”hơi thở trái cây”).
Người ta cho rằng “hơi thở có mùi trái cây” chỉ ra tình trạng ketosis có thể là sinh lý (nhịn ăn, chế độ ăn ít carbohydrate, sau khi tập thể dục) không nhất thiết là dấu hiệu của tình trạng bệnh lý. Cần nhấn mạnh rằng ketosis là một trạng thái trao đổi chất đặc trưng của con người. Nếu cơ thể vẫn còn thiếu carbohydrate, quá trình trao đổi chất vẫn ở trạng thái ketosis.
Trạng thái ketosis dinh dưỡng được coi là khá an toàn, vì thể ketone được sản xuất ở nồng độ nhỏ mà không có bất kỳ sự thay đổi nào về độ pH trong máu. Điều này khác với nhiễm toan ketone (ketoacidosis), một tình trạng đe dọa tính mạng khi các thể ketone được sản xuất ở nồng độ cực lớn, làm thay đổi pH của máu sang trạng thái nhiễm toan.
Các thể ketone được tổng hợp trong cơ thể có thể dễ dàng được sử dụng để sản xuất năng lượng cho tim, mô cơ và thận. Thể ketone cũng có thể vượt qua hàng rào máu não để cung cấp một nguồn năng lượng thay thế cho não. Hồng cầu và gan không sử dụng ketone do thiếu ty thể và enzyme diaphorase tương ứng.
Sản xuất ketone trong cơ thể phụ thuộc vào một số yếu tố như tỷ lệ trao đổi chất cơ bản khi nghỉ ngơi (BMR), chỉ số khối cơ thể (BMI) và tỷ lệ mỡ cơ thể. Thể ketone tạo ra nhiều adenosine triphosphate (ATP) hơn so với glucose. 100 gam acetoacetate tạo ra 9400 gam ATP và 100 gam beta-hydroxybutyrate tạo ra 10.500 gam ATP; trong khi đó, 100 gam glucose chỉ tạo ra 8.700 gam ATP. Điều này cho phép cơ thể duy trì sản xuất năng lượng hiệu quả ngay cả khi thiếu hụt calo. Thể ketone cũng làm giảm tổn thương do gốc tự do và tăng cường khả năng chống oxy hóa.
Chuyển hóa lipid và thành phần chất béo trong máu
Một số nghiên cứu cho rằng một chế độ ăn ít carbohydrate, giàu protein và nhiều chất béo có thể không tốt cho sức khỏe vì có thể dẫn đến sự gia tăng nồng độ lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL), cholesterol và chất béo trung tính (TG) trong tuần hoàn.
Đối với chuyển hóa chất béo trong gan, chế độ ăn ít chất béo toàn phần và chất béo bão hòa/nhiều carbohydrate có thể điều chỉnh hiệu quả việc dự trữ chất béo trong gan bằng cách hạn chế chất béo ngoại sinh. Tuy nhiên, KD có những lợi ích sức khỏe tiềm năng liên quan đến các yếu tố nguy cơ tim mạch này, các nghiên cứu lâm sàng và động vật gần đây đã cung cấp nhiều bằng chứng cho thấy việc cắt giảm carbs thực sự có thể làm giảm cholesterol toàn phần, tăng lipoprotein tỷ trọng cao (HDL) và giảm nồng độ TG trong máu.
Khi đảm bảo tổng lượng calo không đổi, KD làm giảm lượng carbohydrate, giảm nồng độ insulin huyết thanh, tăng độ nhạy insulin và tăng cường dị hóa chất béo, do đó làm giảm lipid máu. Lượng carbohydrate hấp thụ cao hơn làm tăng quá trình tạo mỡ mới và giảm quá trình oxy hóa acid béo và/hoặc sản xuất ketone, do đó có thể ngăn cản quá trình giảm mỡ gan thực sự. KD ít carbohydrate/nhiều chất béo làm tăng đáng kể tốc độ oxy hóa acid béo toàn cơ thể và tạo ketone ở gan. Do đó, KD đã được chứng minh là làm giảm mỡ gan.
Ngoài ra, KD làm tăng biểu hiện của yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi-1 (FGF-1) và thúc đẩy quá trình thanh thải TG ở gan.
KD có thể làm tăng kích thước và khối lượng của các hạt LDL-C, được cho là làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, vì các hạt LDL nhỏ hơn có hoạt tính gây xơ vữa cao hơn. Hơn nữa, KD ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp cholesterol nội sinh. Nồng độ glucose trong máu tăng và nồng độ insulin cao kích hoạt β-Hydroxy β-methylglutaryl-CoA reductase, một enzyme quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp cholesterol, dẫn đến tăng tổng hợp cholesterol nội sinh. Như vậy, giảm carbohydrate trong khẩu phần ăn và lượng cholesterol thích hợp sẽ dẫn đến ức chế sinh tổng hợp cholesterol.
Tài liệu tham khảo
[1] W. Masood, P. Annamaraju, và K. R. Uppaluri, “Ketogenic Diet”, trong StatPearls, Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2022. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK499830/
[2] A. Paoli, “Ketogenic Diet for Obesity: Friend or Foe?”, Int J Environ Res Public Health, vol 11, số p.h 2, tr 2092–2107, tháng 2 2014, doi: 10.3390/ijerph110202092.
[3] A. Paoli, A. Rubini, J. S. Volek, và K. A. Grimaldi, “Beyond weight loss: a review of the therapeutic uses of very-low-carbohydrate (ketogenic) diets”, Eur J Clin Nutr, vol 67, số p.h 8, tr 789–796, tháng 8 2013, doi: 10.1038/ejcn.2013.116.
[4] A. Paoli, K. Grimaldi, L. Toniolo, M. Canato, A. Bianco, và A. Fratter, “Nutrition and acne: therapeutic potential of ketogenic diets”, Skin Pharmacol Physiol, vol 25, số p.h 3, tr 111–117, 2012, doi: 10.1159/000336404.
Website: https://inrd.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/inrd2022
