Несмотря на то, что кетогенная диета (KD) является подтипом низкоуглеводной диеты (LCD), она заслуживает отдельного внимания. В то время как некетогенный LCD имеет субъективное определение, KD характеризуется способностью изменять (увеличивать) количество циркулирующих кетоновых тел крови. Данный тип диет вызывает состояние, называемое кетозом, также известное как физиологический или пищевой кетоз. Помимо полного голодания, это состояние достигается за счет жесткого ограничения углеводов до ~ 50 г/сутки или ~ 10% от общей энергии [1], при сохранении умеренного потребления белка (1,2–1,5 г/кг/сутки) [2], с оставшимся преобладанием жиров (~ 60–80% и более, в зависимости от степени вытеснения белков и углеводов). Кетоз является относительно доброкачественным состоянием, которое не следует путать с кетоацидозом, которое является патологическим состоянием, наблюдаемым у диабетиков 1 типа, когда опасная продукция кетонов происходит при отсутствие экзогенного инсулина. Первичным кетоном, продуцируемым в печени, является ацетоацетат, а первичным циркулирующим кетоном является β-гидроксибутират (β-кетон) [3]. В нормальных условиях, при наличии полноценного БЖУ в рационе, уровень циркулирующих кетонов низкий (<3 ммоль / л). В зависимости от степени ограничения углеводов или общего калоража диеты, уровень циркулирующих кетонов может повышаться до диапазона ~0,5–3 ммоль/л, при этом "рабочий" уровень кетоза может достигать уровня 7–8 ммоль/л [2].
Предлагаемое преимущество потери жировой массы за счет сокращения углеводов, помимо простого снижения общей энергоэффективности диеты, основано в значительной степени на инсулин-опосредованном ингибировании липолиза и усилении окисления жиров. Тем не менее, в исследовании с одной группой [4], изучалось влияние 4-недельной диеты LCD+LFD (примерно 300 г/сутки углеводов) с последующей 4-недельной KD (примерно 31 г/сутки углеводов). Уровень кетонов в крови стабилизировался на уровне ~ 1,5 ммоль/л в течение двух недель после KD. При переходе на KD наблюдалось временное увеличение расхода энергии (~100 ккал/сутки), длившееся чуть более недели. Это сопровождалось увеличением потери азота, что потенциально указывает на стрессовую реакцию, включая процесс усиления глюконеогенеза. Несмотря на то, что уровень инсулина быстро и существенно снижался во время KD (с составом 80% жиров, 5% углеводов), фактическое замедление потери жира в организме наблюдалось в течение первой половины фазы KD.
Производство и использование кетоновых тел придают уникальное метаболическое состояние, которое, теоретически, должно превосходить некетогенные состояния в отношении потери жира [1]. Тем не менее, это утверждение в значительной степени основано на исследованиях, базирующихся на более высоком потребление белка в группах LCD/KD. Даже небольшие различия в суточном потреблении белка могут привести к значительным изменениям результатов любой диеты. Метаанализ, проведенный в 2014 году [5], показал, что разница в потреблении белка (5% или более) между диетами, может приводить к трехкратному увеличению эффекта в отношении потери жировой массы за 12 месяцев. Исследования [6] неоднократно демонстрировали, что более высокое потребление белка в низкоуглеводных диетах, а не более низкое содержание в них углеводов, является решающим фактором, способствующим большей потере веса. Это не удивительно, учитывая, что белок является наиболее насыщающим макронутриентом [7]. Ярким примером насыщающего эффекта белка является исследование 2005 года [8], показывающее, что в условиях увеличенного потребления белка с 15 до 30% от общего БЖУ приводило к спонтанному увеличению потребляемой энергии на 441 ккал/сутки, что привело к снижению массы тела на 4,9 кг за 12 недель.
Тем не менее, большое количество исследований на сегодняшний день, которые придерживались одного уровня потребления белка и энергии, не показали преимущества KD в потере жира [4, 6, 9, 10, 11, 12]. Возможно, самым убедительным доказательством против предполагаемого метаболического преимущества ограничения углеводов, является недавняя пара метаанализов [12], которые включали только изокалорийные, согласованные по потреблению белка контролируемые исследования питания. Всего в анализ было включено 32 исследования. Углеводы варьировались от 1 до 83%, а диетические жиры - от 4 до 84% от общего калоража. Никаких преимуществ в отношении жировой потери не наблюдалось при более низком потреблении углеводов. На самом деле обнаружилось обратное. Как расход энергии, так и потеря жира были немного выше в условиях с более высоким содержанием углеводов и низким содержанием жиров (расход энергии увеличился на 26 ккал/сутки, потеря жира на 16 г/сутки). Однако авторы признали, что эти различия были слишком малы, чтобы их можно было считать статистически значимыми.
Распространенная критика существующих исследований заключается в том, что испытания должны длиться дольше (несколько месяцев вместо нескольких недель), чтобы обеспечить достаточную «кетоадаптацию», которая представляет собой физиологический сдвиг в сторону увеличения окисления жиров и снижения использования гликогена [13]. Проблема с этим утверждением заключается в том, что повышение окисления жиров (измеряемое снижением дыхательного коэффициента) достигается в течение первой недели KD [4]. Повышенное окисление свободных жирных кислот, триглицеридов плазмы крови и внутримышечных триацилглицеринов во время физических упражнений, является хорошо зарекомендованной реакцией на диеты богатые жирами [14]. В результате жировой адаптации, повышение внутримышечного уровня триацилглицеринов, указывает на увеличенный синтез жиров над катаболизмом в периоды отдыха между тренировками [15].
Единственное преимущество KD перед не-KD в отношении потери жировой массы - это регуляция аппетита. В условиях без ограничения калорий, KD неизменно приводил к снижению жировой и/или общей массы тела [16, 17, 18, 19, 20]. Это происходит за счет спонтанного снижения потребления энергии, что может быть связано с повышенным чувством насыщения за счет подавления выработки грелина [21]. Кроме того, KD продемонстрировала эффект подавления голода независимо от содержания белка. В 4-недельном исследовании [17] обнаружили, что KD с приемами пищи в течение дня при чувстве голода (без целенаправленного ограничения калорий), приводит к снижению потребляемой энергии на 294 ккал/день. В подтверждение этой идеи метаанализ [22] показал, что KD подавляет аппетит больше, чем VLED. Однако остается неясным, связано ли подавление аппетита с кетозом или другими факторами, такими как повышенное потребление белков или жиров, или ограничение углеводов.
Областью, вызывающей все больший интерес, является влияние KD на спортивные результаты. Ограничение углеводов в сочетании с высоким потреблением жиров для адаптации жирового обмена (или кетоадаптации) - это методика, которая пытается улучшить производительность за счет увеличения зависимости организма от жиров, которые используются в качестве топлива, тем самым сохраняя/уменьшая использование гликогена, что якобы может улучшить спортивные результаты. В исследовании 2006 года [23] обнаружили, что 7 дней диеты с высоким содержанием жиров (68%), за которыми последовал 1 день диеты с высоким содержанием углеводов (90%), ожидаемо увеличили окисление жиров, но снизили выходную мощность на спринтерской дистанции 1 км у хорошо тренированных велосипедистов. Диета с высоким содержанием жиров увеличивала окисление жиров, но также снижала активность пируватдегидрогеназы и снижала гликогенолиз. Эти результаты дают объяснение феномену ухудшения производительности высокоинтенсивной работы, во время диет с высоким содержанием жиров и ограничением углеводов [13, 16, 18]. В последнее время эргогенный эффект от кетоадаптации наблюдался и при более низкой интенсивности. После 3 недель на KD при небольшом дефиците энергии, элитные спортсмены по спортивной ходьбе показали повышенную способность окисления жиров и аэробную выносливость [24]. Однако, это сопровождалось снижением экономичности упражнений (возрастала потребность в кислороде при одинаковой скорости). Линейные и нелинейные диеты с высоким содержанием углеводов, приводили к значительному улучшению производительности, в то время как в KD не показывали такого улучшения (даже наблюдалось незначительное снижение производительности). Примечательно, что в исследовании 2012 года [25] не обнаружили снижения силовых показателей у элитных спортсменов (гимнастов) в течение 30 дней KD. Кроме того, KD приводила к значительной потере жировой массы (1,9 кг) и незначительному увеличению мышечной массы (0,3 кг).
Учитывая обилие различных исследований, KD показывают неоднозначный результат в отношении снижения жировой массы тела и развития метаболической адаптации. Во многих исследованиях есть указание на улучшение окисления жиров (их катаболизм) с целью использования их энергетического потенциала, однако не стоит забывать, что параллельно этому возрастает синтез жиров (их образование). В качестве практического применения возможно их использование в сочетании с высокоуглеводными диетами для развития эффекта суперкомпенсации, а также при тренировках на выносливость (марафонской и подобных дистанций), особенно в самом начале тренировочного периода для "разгона" жирового метаболизма.
Предлагаемое преимущество потери жировой массы за счет сокращения углеводов, помимо простого снижения общей энергоэффективности диеты, основано в значительной степени на инсулин-опосредованном ингибировании липолиза и усилении окисления жиров. Тем не менее, в исследовании с одной группой [4], изучалось влияние 4-недельной диеты LCD+LFD (примерно 300 г/сутки углеводов) с последующей 4-недельной KD (примерно 31 г/сутки углеводов). Уровень кетонов в крови стабилизировался на уровне ~ 1,5 ммоль/л в течение двух недель после KD. При переходе на KD наблюдалось временное увеличение расхода энергии (~100 ккал/сутки), длившееся чуть более недели. Это сопровождалось увеличением потери азота, что потенциально указывает на стрессовую реакцию, включая процесс усиления глюконеогенеза. Несмотря на то, что уровень инсулина быстро и существенно снижался во время KD (с составом 80% жиров, 5% углеводов), фактическое замедление потери жира в организме наблюдалось в течение первой половины фазы KD.
Производство и использование кетоновых тел придают уникальное метаболическое состояние, которое, теоретически, должно превосходить некетогенные состояния в отношении потери жира [1]. Тем не менее, это утверждение в значительной степени основано на исследованиях, базирующихся на более высоком потребление белка в группах LCD/KD. Даже небольшие различия в суточном потреблении белка могут привести к значительным изменениям результатов любой диеты. Метаанализ, проведенный в 2014 году [5], показал, что разница в потреблении белка (5% или более) между диетами, может приводить к трехкратному увеличению эффекта в отношении потери жировой массы за 12 месяцев. Исследования [6] неоднократно демонстрировали, что более высокое потребление белка в низкоуглеводных диетах, а не более низкое содержание в них углеводов, является решающим фактором, способствующим большей потере веса. Это не удивительно, учитывая, что белок является наиболее насыщающим макронутриентом [7]. Ярким примером насыщающего эффекта белка является исследование 2005 года [8], показывающее, что в условиях увеличенного потребления белка с 15 до 30% от общего БЖУ приводило к спонтанному увеличению потребляемой энергии на 441 ккал/сутки, что привело к снижению массы тела на 4,9 кг за 12 недель.
Тем не менее, большое количество исследований на сегодняшний день, которые придерживались одного уровня потребления белка и энергии, не показали преимущества KD в потере жира [4, 6, 9, 10, 11, 12]. Возможно, самым убедительным доказательством против предполагаемого метаболического преимущества ограничения углеводов, является недавняя пара метаанализов [12], которые включали только изокалорийные, согласованные по потреблению белка контролируемые исследования питания. Всего в анализ было включено 32 исследования. Углеводы варьировались от 1 до 83%, а диетические жиры - от 4 до 84% от общего калоража. Никаких преимуществ в отношении жировой потери не наблюдалось при более низком потреблении углеводов. На самом деле обнаружилось обратное. Как расход энергии, так и потеря жира были немного выше в условиях с более высоким содержанием углеводов и низким содержанием жиров (расход энергии увеличился на 26 ккал/сутки, потеря жира на 16 г/сутки). Однако авторы признали, что эти различия были слишком малы, чтобы их можно было считать статистически значимыми.
Распространенная критика существующих исследований заключается в том, что испытания должны длиться дольше (несколько месяцев вместо нескольких недель), чтобы обеспечить достаточную «кетоадаптацию», которая представляет собой физиологический сдвиг в сторону увеличения окисления жиров и снижения использования гликогена [13]. Проблема с этим утверждением заключается в том, что повышение окисления жиров (измеряемое снижением дыхательного коэффициента) достигается в течение первой недели KD [4]. Повышенное окисление свободных жирных кислот, триглицеридов плазмы крови и внутримышечных триацилглицеринов во время физических упражнений, является хорошо зарекомендованной реакцией на диеты богатые жирами [14]. В результате жировой адаптации, повышение внутримышечного уровня триацилглицеринов, указывает на увеличенный синтез жиров над катаболизмом в периоды отдыха между тренировками [15].
Единственное преимущество KD перед не-KD в отношении потери жировой массы - это регуляция аппетита. В условиях без ограничения калорий, KD неизменно приводил к снижению жировой и/или общей массы тела [16, 17, 18, 19, 20]. Это происходит за счет спонтанного снижения потребления энергии, что может быть связано с повышенным чувством насыщения за счет подавления выработки грелина [21]. Кроме того, KD продемонстрировала эффект подавления голода независимо от содержания белка. В 4-недельном исследовании [17] обнаружили, что KD с приемами пищи в течение дня при чувстве голода (без целенаправленного ограничения калорий), приводит к снижению потребляемой энергии на 294 ккал/день. В подтверждение этой идеи метаанализ [22] показал, что KD подавляет аппетит больше, чем VLED. Однако остается неясным, связано ли подавление аппетита с кетозом или другими факторами, такими как повышенное потребление белков или жиров, или ограничение углеводов.
Областью, вызывающей все больший интерес, является влияние KD на спортивные результаты. Ограничение углеводов в сочетании с высоким потреблением жиров для адаптации жирового обмена (или кетоадаптации) - это методика, которая пытается улучшить производительность за счет увеличения зависимости организма от жиров, которые используются в качестве топлива, тем самым сохраняя/уменьшая использование гликогена, что якобы может улучшить спортивные результаты. В исследовании 2006 года [23] обнаружили, что 7 дней диеты с высоким содержанием жиров (68%), за которыми последовал 1 день диеты с высоким содержанием углеводов (90%), ожидаемо увеличили окисление жиров, но снизили выходную мощность на спринтерской дистанции 1 км у хорошо тренированных велосипедистов. Диета с высоким содержанием жиров увеличивала окисление жиров, но также снижала активность пируватдегидрогеназы и снижала гликогенолиз. Эти результаты дают объяснение феномену ухудшения производительности высокоинтенсивной работы, во время диет с высоким содержанием жиров и ограничением углеводов [13, 16, 18]. В последнее время эргогенный эффект от кетоадаптации наблюдался и при более низкой интенсивности. После 3 недель на KD при небольшом дефиците энергии, элитные спортсмены по спортивной ходьбе показали повышенную способность окисления жиров и аэробную выносливость [24]. Однако, это сопровождалось снижением экономичности упражнений (возрастала потребность в кислороде при одинаковой скорости). Линейные и нелинейные диеты с высоким содержанием углеводов, приводили к значительному улучшению производительности, в то время как в KD не показывали такого улучшения (даже наблюдалось незначительное снижение производительности). Примечательно, что в исследовании 2012 года [25] не обнаружили снижения силовых показателей у элитных спортсменов (гимнастов) в течение 30 дней KD. Кроме того, KD приводила к значительной потере жировой массы (1,9 кг) и незначительному увеличению мышечной массы (0,3 кг).
Учитывая обилие различных исследований, KD показывают неоднозначный результат в отношении снижения жировой массы тела и развития метаболической адаптации. Во многих исследованиях есть указание на улучшение окисления жиров (их катаболизм) с целью использования их энергетического потенциала, однако не стоит забывать, что параллельно этому возрастает синтез жиров (их образование). В качестве практического применения возможно их использование в сочетании с высокоуглеводными диетами для развития эффекта суперкомпенсации, а также при тренировках на выносливость (марафонской и подобных дистанций), особенно в самом начале тренировочного периода для "разгона" жирового метаболизма.
Литература и ресурсы:
- Westman E, Feinman R, Mavropoulos J, Vernon M, Volek J, Wortman J, et al. Low-carbohydrate nutrition and metabolism. Am J Clin Nutr. 2007;86(2):276–84.
- Paoli A. Ketogenic diet for obesity: friend or foe? Int J Environ Res Public Health. 2014;11(2):2092–107.
- Paoli A, Rubini A, Volek J, Grimaldi K. Beyond weight loss: a review of the therapeutic uses of very-low-carbohydrate (ketogenic) diets. Eur J Clin Nutr. 2013;67(8):789–96.
- Hall K, Chen K, Guo J, Lam Y, Leibel R, Mayer L, et al. Energy expenditure and body composition changes after an isocaloric ketogenic diet in overweight and obese men. Am J Clin Nutr. 2016;104(2):324–33.
- Clifton P, Condo D, Keogh J. Long term weight maintenance after advice to consume low carbohydrate, higher protein diets--a systematic review and meta analysis. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2014;24(3):224–35.
- Soenen S, Bonomi A, Lemmens S, Scholte J, Thijssen M, van Berkum F, et al. Relatively high-protein or 'low-carb' energy-restricted diets for body weight loss and body weight maintenance? Physiol Behav. 2012;107(3):374–80.
- Leidy H, Clifton P, Astrup A, Wycherley T, Westerterp-Plantenga M, Luscombe-Marsh N, et al. The role of protein in weight loss and maintenance. Am J Clin Nutr. 2015. [Epub ahead of print].
- Weigle D, Breen P, Matthys C, Callahan H, Meeuws K, Burden V, et al. A high-protein diet induces sustained reductions in appetite, ad libitum caloric intake, and body weight despite compensatory changes in diurnal plasma leptin and ghrelin concentrations. Am J Clin Nutr. 2005;82(1):41–8.
- Veum V, Laupsa-Borge J, Eng Ø, Rostrup E, Larsen T, Nordrehaug J, et al. Visceral adiposity and metabolic syndrome after very high-fat and low-fat isocaloric diets: a randomized controlled trial. Am J Clin Nutr. 2017;105(1):85–99.
- Stimson R, Johnstone A, Homer N, Wake D, Morton N, Andrew R, et al. Dietary macronutrient content alters cortisol metabolism independently of body weight changes in obese men. J Clin Endocrinol Metab. 2007;92(11):4480–4.
- Johnston C, Tjonn S, Swan P, White A, Hutchins H, Sears B. Ketogenic low-carbohydrate diets have no metabolic advantage over nonketogenic low-carbohydrate diets. Am J Clin Nutr. 2006;83(5):1055–61.
- Hall K, Guo J. Obesity Energetics: Body Weight Regulation and the Effects of Diet Composition. Gastroenterology. Gastroenterology. 2017;152(7):1718-27.
- Burke L. Re-examining high-fat diets for sports performance: Did we call the 'nail in the coffin' too soon? Sports Med. 2015;45 Suppl 1:S33–49.
- Helge J. Long-term fat diet adaptation effects on performance, training capacity, and fat utilization. Med Sci Sports Exerc. 2002;34(9):1499–504.
- Yeo W, Carey A, Burke L, Spriet L, Hawley J. Fat adaptation in well-trained athletes: effects on cell metabolism. Appl Physiol Nutr Metab. 2011;36(1):12–22.
- Urbain P, Strom L, Morawski L, Wehrle A, Deibert P, Bertz H. Impact of a 6-week non-energy-restricted ketogenic diet on physical fitness, body composition and biochemical parameters in healthy adults. Nutr Metab (Lond). 2017;14.
- Johnstone A, Horgan G, Murison S, Bremner D, Lobley G. Effects of a high-protein ketogenic diet on hunger, appetite, and weight loss in obese men feeding ad libitum. Am J Clin Nutr. 2008;87(1):44–55.
- Zajac A, Poprzecki S, Maszczyk A, Czuba M, Michalczyk M, Zydek G. The effects of a ketogenic diet on exercise metabolism and physical performance in off-road cyclists. Nutrients. 2014;6(7):2493–508.
- Jabekk P, Moe I, Meen H, Tomten S, Høstmark A. Resistance training in overweight women on a ketogenic diet conserved lean body mass while reducing body fat. Nutr Metab (Lond). 2010;7:17.
- Wood R, Volek J, Davis S, Dell'Ova C, Fernandez M. Effects of a carbohydrate-restricted diet on emerging plasma markers for cardiovascular disease. Nutr Metab (Lond). 2006;3:19.
- Sumithran P, Prendergast L, Delbridge E, Purcell K, Shulkes A, Kriketos A, et al. Ketosis and appetite-mediating nutrients and hormones after weight loss. Eur J Clin Nutr. 2013;67(7):759–64.
- Gibson A, Seimon R, Lee C, Ayre J, Franklin J, Markovic T, et al. Do ketogenic diets really suppress appetite? a systematic review and meta-analysis. Obes Rev. 2015;16(1):64–76.
- Havemann L, West S, Goedecke J, Macdonald I, St Clair Gibson A, Noakes T, et al. Fat adaptation followed by carbohydrate loading compromises high-intensity sprint performance. J Appl Physiol. 2006;100(1):194–202.
- Burke L, Ross M, Garvican-Lewis L, Welvaert M, Heikura I, Forbes S, et al. Low carbohydrate, high fat diet impairs exercise economy and negates the performance benefit from intensified training in elite race walkers. 2016.
- Paoli A, Grimaldi K, D'Agostino D, Cenci L, Moro T, Bianco A, et al. Ketogenic diet does not affect strength performance in elite artistic gymnasts. J Int Soc Sports Nutr. 2012;9(1):34.