Keto-Basics: Was sind Ketonkörper?

 

 

Definition

 

In der Humanmedizin bezeichnet man die drei chemischen Verbindungen Aceton, Acetoacetat und Beta-Hydroxybutyrat als Ketonkörper. Rein chemisch gesehen gehört die letzte Verbindung nicht zu den „echten“ Ketonen, sie wird aber trotzdem dazu gerechnet, weil sie nur unter dem Einfluss der Ketogenese entstehen kann.

Als Ketogenese bezeichnet man die körpereigene Synthese von Ketonen in den Hepatozyten (Leberzellen) der menschlichen Hepar (Leber), dabei entstehen Ketonkörper unter dem Fettstoffwechsel und sie bilden eine Art Nebenprodukt - mit weitreichenden Folgen für unseren gesamten Organismus.

 

 

 

Physiologie

 

Die drei chemischen Ketonkörper-Verbindungen werden wie bereits erwähnt in den Hepatozyten der menschlichen Leber synthetisiert, genau genommen findet die Ketogenese in den Mitochondrien der Hepatozyten statt. Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zellen und ohne diese Strukturen wäre der Mensch nicht in der Lage, Energie zu erzeugen.

 

 

Abbildung: Mitochondrium

 

 

Ketone entstehen immer dann, wenn ein relativer Mangel an Kohlenhydraten vorliegt, die im Organismus nicht zu Glucose umgewandelt werden können. Die Ketogenese kann durch das Fasten in Gang gebracht werden, allerdings gibt es auch pathologische Zustände in unserem Organismus, die die Ketogenese in Gang setzen, so zum Beispiel das Vorliegen eines Diabetes mellitus Typ I (unbehandelt), dabei kann keine Glucose in die Zellen geschleust werden und der Körper versucht nun diesen Energiemangel durch die Bildung von Ketonkörper zu kompensieren. Dabei läuft die Ketogenese aus dem Ruder, der Körper produziert so viele Ketone, dass der Mensch dabei sozusagen mit Ketonkörper überschwemmt wird und das Blut übersäuert. Dieser pathologische Vorgang ist in der Medizin als diabetische Ketoazidose bekannt und zwischen der physiologischen Ketose und der pathologischen Ketoazidose gibt es einen gravierenden Unterschied:  Beim Vorliegen einer diabetischen Ketoazidose ist die Konzentration an Ketonkörper um den Faktor 25 (und höher) erhöht – dieser Zustand ist lebensbedrohlich und bedarf einer sofortigen intensivmedizinischen Intervention, da im schlimmsten Fall der Tod droht.

 

Und obwohl zwischen der physiologischen Ketose und der pathologischen Ketoazidose ein gewaltiger Unterschied besteht, gibt es Mediziner, die das Vorliegen von Ketonen grundsätzlich als pathologisch bewerten und beides dabei über einen Kamm scheren. Doch lassen Sie sich nicht verunsichern, denn dem ist definitiv nicht so und eine solche Reaktion zeugt lediglich von Unwissenheit.

 

Warum Ketonkörper so wichtig sind

 

Die Fähigkeit zur Ketogenese hat dem Menschen in der evolutionsgeschichtlichen Entwicklung das Überleben gesichert und wäre er nicht zur Bildung von Ketonkörper im Stande gewesen, würden Sie heute hier nicht sitzen und diesen Beitrag lesen. Dabei spielen Ketone deshalb eine übergeordnete Rolle, weil sie neben der Glucose für unser Gehirn die einzig verfügbare Energiequelle neben der Glucose darstellen. Ketonkörper sind somit essenziell für den Menschen. Wäre ein Mensch nicht zur Bildung von Ketonen fähig, könnte keiner längere Zeit Fasten, denn der menschliche Körper benötigt Tag für Tag etwa 150-200 g Glucose, speichern kann er dabei lediglich etwa 450 g in Leber und Muskulatur. Erst wenn diese Glucose-Speicher vollständig geleert wurden, kann die Ketogenese in Gang gesetzt werden. Dies ist auch der Grund, warum es mehrere Tage dauert, bis wir in die sogenannte „Ketose“ kommen.

 

Gluconeogenese

 

Tatsächlich gibt es Strukturen in unserem Körper, die nicht ohne Glucose auskommen: Die Erythrozyten besitzen so beispielsweise keine Mitochondrien und zur Energiegewinnung sind sie vollständig auf eine Glucose-Zufuhr angewiesen. Der menschliche Körper ist jedoch ein Meisterstück von Mutter Natur und so wurden wir mit der Fähigkeit zur Gluconeogenese ausgestattet. Als Gluconeogenese bezeichnet man die Bildung von D-Glucose in den Hepatozyten unserer Leber, aber auch in der Nierenrinde. Der Körper kann auf diese Weise täglich bis zu 200 g Glucose bilden. Dies widerlegt auch Aussagen wie etwa „der Mensch braucht Zucker zum Überleben“ – braucht er eben nicht, denn wenn er nicht bekommt was er benötigt, dann macht er sich einfach das, was benötigt wird! Mehr zu diesem Thema kann in dem Artikel "Die Gluconeogenese" aufgerufen werden.

 

Ein wesentlicher Aspekt der Ketose ist dabei die Tatsache, dass Ketonkörper durch das Umwandeln von körpereigenem Fett synthetisiert werden können und somit das Gewicht relativ rasch, nennenswert und eindrucksvoll reduziert werden kann.

Im Rahmen einer ketogenen Ernährungsweise wird somit die Synthese von Ketonen in der menschlichen Leber bewusst induziert.

 

Die Ketogenese

 

Als Ketogenese bezeichnet man die Synthese von Ketonen und auf physiologischer Ebene passiert dabei folgendes:

 

Wenn ein Kohlenhydratmangel vorliegt, dann werden verstärkt Fettsäuren über die sogenannte Beta-Oxidation zu Acetyl-CoA verstoffwechselt. Da jedoch dabei ein Mangel an Oxalacetat entsteht, an das unter konventionelleren Bedingungen das Acetyl-CoA im sogenannten Citratzyklus gebunden werden würde, akkumuliert nun das Acetyl-CoA in den Hepatozyten unserer Leber. Und nun wird wie von Zauberhand dieses Substrat für die Synthese von Ketonkörper verwendet. Dieser Vorgang findet im Matrixraum unserer Mitochondrien statt und der Prozess findet dabei in mehreren Schritten statt, auf die ich in meinem Handbuch der ketogenen Ernährung detailliert eingegangen bin.

 

 Abbildung: Ketonkörper passieren die sogenannte Blut-Hirn-Schranke und versorgen auch das Gehirn mit der benötigten Energie

 

 

Regulation der Ketogenese

 

Die Ketogenese wird dabei von mehreren entscheidenden Enzymen reguliert:

 

-          Hormonsensitive Lipase HSL

-          Acetyl-CoA-Carboxylase

-          HMG-CoA-Synthase

 

 

Abbau der Ketone

 

Der Abbau der Ketonkörper geschieht im Organismus über mehrere Schaltstellen. Nachdem die Ketone in den Hepatozyten der menschlichen Leber synthetisiert wurden, werden diese über das Blut dem Metabolismus zugeführt. Nun können diese chemischen Verbindungen (Ketonkörper) überall dort verwendet werden, wo Energie benötigt wird. Ketonkörper passieren die sogenannte Blut-Hirn-Schranke und versorgen auch das Gehirn mit (wesentlich mehr) Energie. Aber auch die anderen extrahepatischen Gewebe werden nun mit Ketonen versorgt. Insbesondere das ZNS nutzt Ketonkörper als Energiequelle, doch um in den oxidativen Metabolismus eingeschleust werden zu können, müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein:

 

-          Das Beta-Hydroxybutyrat muss zunächst zu Acetoacetat oxidiert werden.

 

-          Nun kann eine weitere Reaktion erfolgen und das Acetoacetat reagiert mit      Succinyl-CoA, bei diesem Prozess entstehen Acetoacetyl-CoA und Succinat.

 

-          Erst jetzt kann das Acetoacetyl-CoA zu Acetyl-CoA gespalten werden und als Acetyl-CoA dem Citratzyklus zugänglich gemacht werden.

 

Der Nachweis kann relativ rasch erbracht werden, denn der Körper entledigt sich Ketonen, indem er sie u.a. über die Atemluft abgibt, dies ist auch der Grund für den acetonartigen Geruch des Atems beim Vorliegen einer Ketose. Aber auch über den Urin lassen sich die Abbauprodukte der Ketose nachweisen, allerdings lassen sich hierbei durch sogenannte "Ketostix" lediglich zwei von drei Ketonkörper nachweisen. Das wichtigste Keton, das Beta-Hydroxybutyrat kann nur durch die Blutanalyse nachgewiesen bzw. bestimmt werden.

 

 

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