Dieta ketogenna stanowi dokładne zaprzeczenie współczesnych zaleceń żywieniowych i jest niewłaściwa dla zdecydowanej większości osób. Jednak istnieją wyjątkowe okoliczności, w których ten sposób żywienia może okazać się zbawienny dla chorego. Dieta ta musi być stosowana z właściwych wskazań i pod uważnym, systematycznym nadzorem specjalistów.

Fizjologia: gdy zabraknie glukozy paliwem organizmu stają się ciała ketonowe

Po spożyciu posiłku zawierającego węglowodany (produkty zbożowe, warzywa, owoce, cukier itp.) z jelit wchłania się do krwi glukoza. To podstawowe dla organizmu ludzkiego paliwo zostaje częściowo od razu pobrane przez komórki, a częściowo odkłada się w postaci glikogenu w wątrobie (100 g) i mięśniach (500 g).  Nadmiar glukozy ulega przemianie do tłuszczów (triglicerydów). Glikogen stanowi zapas energii dla organizmu, z którego w miarę zapotrzebowania uwalniana jest glukoza.

Gdy zasoby glikogenu ulegają wyczerpaniu (po 10-12 godzinach), a nie jesteśmy jeszcze w stanie zaspokoić głodu, organizm zaczyna sam wytwarzać glukozę z produktów rozpadu białek (głównie pochodzących z mięśni), tłuszczów i z mleczanów (powstających podczas spalania beztlenowego glukozy w mięśniach).

Po kilku dniach głodzenia metabolizm ulega przestrojeniu i naszym głównym paliwem stają się ciała ketonowe. Są one produktem spalania tłuszczów w mitochondriach, komórkowych fabrykach energii. Dlatego ciała ketonowe obecne są w moczu osób głodujących (oraz chorych na cukrzycę, którzy nie są w stanie wykorzystywać glukozy z uwagi na niedobór insuliny).

W cukrzycy typu I niedobór insuliny uniemożliwia większości komórek pobieranie glukozy z krwi i wykorzystywania jej jako źródła energii. W tej sytuacji jedynym źródłem energii staje się nasilone spalanie tkanki tłuszczowej z wytworzeniem dużej ilości ciał ketonowych. Ponieważ jednak mają one kwaśny odczyn, ich masywne wytwarzanie doprowadza do głębokiej kwasicy, tzw. kwasicy ketonowej, której efektem – o ile nie zostanie na czas podana insulina – jest śpiączka i śmierć. Taki był też los chorych na cukrzycę aż do 1921 roku, kiedy to Banting i Best wyizolowali insulinę.

Dieta ketogenna w padaczce

Głównym polem zastosowania diety ketogennej stała się padaczka. Choroba ta od wieków budziła grozę i uczucie bezradności, przypisywano ją siłom nadprzyrodzonym. Jej istotą jest nadpobudliwość neuronów, co powoduje niekontrolowane szerzenie się i krążenie pobudzeń elektrycznych w układzie nerwowym.  Przejawia się to zaburzeniami świadomości, drganiem grup mięśniowych, a w swojej najcięższej postaci (grand mal, uogólniony napad toniczno-kloniczny) – utratą świadomości z upadkiem, bezdechem, prężeniami i drgawkami.

W latach 20. XX stulecia, kiedy jedynymi lekami przeciwpadaczkowymi były wysoce zawodne sole bromu i barbiturany, chorzy zaczęli poszukiwać ratunku poza nurtem akademickiej medycyny. Wtedy to zaczęto stosować lecznicze głodówki, oparte na (niepotwierdzonej) teorii, że to toksyny jelitowe zatruwają układ nerwowy wywołując ataki padaczki. Rzeczywiście, okazało się, że kilkunastodniowe głodówki (podczas których chory mógł pić jedynie wodę) przynosiły zaskakującą  poprawę. Działo się to jednak za cenę osłabienia sił życiowych chorego.

Nad leczniczymi efektami głodówki pochylili się wnet naukowcy. Ich badania wykazały, że to nie oczyszczenie jelita łagodzi przebieg padaczki, ale raczej wysokie stężenie wytwarzanych podczas głodówki ciał ketonowych. Aby uzyskać identyczny efekt, a jednocześnie uniknąć wyniszczających następstw głodówki, opracowano wówczas dietę ubogowęglowodanową i bogatotłuszczową. Potwierdzono, że ograniczała ilość napadów. Została ona jednak odstawiona do lamusa wraz z nadejściem ery leków przeciwpadaczkowych. Koncentracja na farmakoterapii powodowała też, że coraz mniej lekarzy i dietetyków miało doświadczenie z tą dietą i obawiało się jej stosowania.

Z czasem okazało się jednak, że leki przeciwpadaczkowe nie stanowią panaceum na wszystkie rodzaje padaczki, że wciąż pozostają przypadki lekooporne.  Właśnie w tych postaciach powrócono do diety ketogennej i udowodniono, że w 2/3 przypadków opornej padaczki znacznie poprawia ona wyniki leczenia (w niektórych badaniach nawet w 4/5). Jest to wynik porównywalny z działaniem leków przeciwpadaczkowych najnowszej generacji. Właściwie nadzorowana, przy odpowiedniej suplementacji niedoborowych składników, nie wywołuje ona wbrew początkowym obawom istotnych zaburzeń lipidowych ani zahamowania wzrostu. U dzieci szczególnie ważne jest zapewnienie odpowiedniej podaży białka (do 2 g na kilogram masy ciała na dobę), witamin i pierwiastków śladowych.

Działanie przeciwdrgawkowe tej diety wydaje się wynikać z przestawienia metabolizmu komórek nerwowych mózgu na spalanie ciał ketonowych (w normalnych warunkach funkcjonowanie mózgu zależne jest od glukozy), a także wynika z działania wolnych kwasów tłuszczowych na błony komórkowe neuronów, jak również z ograniczenia podaży glukozy. Jej efektem są zmiany metabolizmu i przekaźnictwa w układzie nerwowym, prowadzące do zmniejszenia pobudliwości neuronów.

Sposób, w jaki ciała ketonowe wpływają na ośrodkowy układ nerwowy, nie jest jasny. Nie udowodniono ich bezpośredniego wpływu na przekaźnictwo nerwowe. Optymalny efekt występuje dopiero po 2 tygodniach podwyższonego stężenia ciał ketonowych (ketozy), co sugeruje, że musi najpierw dojść do przestawienia toru metabolicznego komórek nerwowych poprzez zmianę aktywności genów. Przypuszcza się również, że samo ograniczenie glukozy hamuje pobudliwość komórek nerwowych. Wykazano np., że dieta bogatotłuszczowa, a uboga w węglowodany, prowadzi do spadku spalania glukozy (glikolizy) i do spadku stężenia nośnika energii (ATP) w cytoplazmie, co powoduje otwarcie zależnych od ATP kanałów potasowych (K_ATP). Dodatnio naładowane jony potasowe wypływają z wnętrza komórki na zewnątrz, co pogłębia ujemny ładunek wnętrza komórki.  Pogłębia się różnica ładunków po obu stronach błony komórkowej (dodatni na zewnątrz, ujemny wewnątrz – hiperpolaryzacja), która utrudnia pobudzenie neuronu przez bodźce. Ponadto w warunkach ketozy powstaje więcej związku acetylo-CoA, skutkiem czego wzmożeniu ulega produkcja głównego neuroprzekaźnika hamującego, kwasu gamma-aminomałowego (GABA). Również wolne kwasy tłuszczowe, zwłaszcza wielonienasycone, wywierają wpływ na przekaźnictwo nerwowe.

Dieta ketogenna może być uzupełnieniem terapii onkologicznej

Dieta ketogenna oparta na średniołańcuchowych kwasach tłuszczowych (MCT) może uzupełniać standardową terapię onkologiczną. Opisano przypadki zahamowania wzrostu złośliwych guzów ośrodkowego układu nerwowego i poprawy stanu odżywienia i funkcjonowania chorych dzieci.

Wiele guzów, zwłaszcza ośrodkowego układu nerwowego, wymaga dla swego wzrostu stałej podaży glukozy, którą pobierają ustawicznie z organizmu chorego. Zmuszają go tym samym do ciągłej utraty energii na odtwarzanie puli glukozy we krwi krążącej. Przyczynia się to do rozwoju wyniszczenia w procesach nowotworowych. Komórki nowotworowe nie są natomiast w stanie efektywnie spalać tłuszczów ani ciał ketonowych, ponieważ na skutek chaotycznego, szybkiego wzrostu mają niesprawne mitochondria. Stąd pomysł zastosowania diety ketogennej celem zahamowania wzrostu guzów nowotworowych poprzez odcięcie ich od dostawy glukozy – idea „zagłodzenia” nowotworu  przy jednoczesnej wystarczającej podaży energii da chorego.

 Ponieważ dieta ketogenna zmienia przemianę materii w mitochondriach, może być stosowana w niektórych tzw. chorobach mitochondrialnych, czyli rzadkich schorzeniach genetycznych, w których zaburzona jest funkcja tych komórkowych fabryk energii. Powodują one ciężkie i nieuleczalne zaburzenia neurologiczne, których leczenie jest jedynie objawowe i nie przynosi zadowalających rezultatów. Obserwowano znaczną poprawę jakości życia na diecie ketogennej u niektórych pacjentów z chorobami mitochondrialnymi. Nie dotyczy to jednak wszystkich chorób z tej grupy, gdyż dieta ketogenna jest np. przeciwwskazana w zaburzeniach utleniania (beta-oksydacji) kwasów tłuszczowych w mitochondriach.

Działania niepożądane i przeciwwskazania

Dieta bogatotłuszczowa może spowodować podwyższone stężenie cholesterolu i przedwczesną miażdżycę naczyń. Należy więc systematycznie monitorować lipidogram. Jednak obserwowane zaburzenia lipidowe są na ogół umiarkowane i mają tendencję do stabilizowania się przy dłuższym stosowaniu diety. Oczywiście preferowane są wielonienasycone kwasy tłuszczowe, korzystne dla układu krążenia, pochodzące z ryb, olejów roślinnych (sojowy, słonecznikowy, rzepakowy itd.) i orzechów.  Warto zauważyć, że np. Eskimosi grenlandzcy czy też Inuici z Alaski prowadzący tradycyjny łowiecki tryb życia pozostają na diecie bogatotłuszczowej i ubogowęglowodanowej przez całe życie, bez ewidentnego uszczerbku dla ich zdrowia.

Do wytwarzania ciał ketonowych z tłuszczów konieczna jest prawidłowa czynność wątroby, niewydolność wątroby stanowi więc ewidentne przeciwwskazanie.

Najczęstszym problemem jest nietolerancja diety bogatotłuszczowej. Mogą pojawić się bóle brzucha, refluks (zgaga), wymioty, wzdęcia i zaparcia, które stanowią istotny problem u ok. ¼ pacjentów. Są to jednak problemy przejściowe i przy odpowiednim postępowaniu można je opanować. Jednak u niewielkiego odsetka pacjentów może dojść do długoterminowych i znacznie poważniejszych działań niepożądanych: zaburzeń elektrolitowych, niedocukrzenia, niedobiałczenia i obrzęków, uszkodzenia nerek i wątroby (zwłaszcza na skutek interakcji z lekami przeciwpadaczkowymi), a nawet do uszkodzenia serca, czyli kardiomiopatii. Ponadto stosunkowo często występuje kamica nerkowa, co wymaga profilaktycznego alkalizowania moczu, obfitego nawadniania pacjentów i wykonywania kontrolnych badań ultrasonograficznych.

Ponadto dieta ketogenna, jak każda dieta jednostronna, może doprowadzić do niedoboru mikroelementów (pierwiastków śladowych) i witamin.

Wynika stąd jednoznacznie, że dieta ta musi być stosowana pod kontrolą dietetyka i lekarza, z regularnym sprawdzaniem stanu zdrowia i  badań biochemicznych. W razie wystąpienia objawów niedoborów konieczna jest suplementacja brakujących pierwiastków.

Podsumowując, dieta ketogenna jest w niektórych sytuacjach bezcenną metodą leczniczą, musi jednak być stosowana z właściwych wskazań i pod uważnym, systematycznym nadzorem personelu medycznego.