Кетоз у человека¶

Кетоз — это метаболическое состояние организма, при котором основным источником энергии становятся не глюкоза, а кетоновые тела, синтезируемые в печени из жирных кислот. В норме организм человека преимущественно использует углеводы, но при их дефиците или нарушении утилизации запускается альтернативный путь — липолиз и кетогенез. Кетоз физиологически возникает при голодании, длительной физической нагрузке и низкоуглеводном питании; патологический кетоз сопровождает ряд эндокринных и метаболических заболеваний.

¶Биохимия кетоза

Кетоновые тела — это три водорастворимых метаболита: ацетоацетат, бета-гидроксибутират и ацетон. Образуются они в митохондриях гепатоцитов из ацетил-КоА, который в свою очередь синтезируется при бета-окислении жирных кислот. Ключевой фермент — гидроксиметилглутарил-КоA-синтаза, активность которой возрастает при дефиците оксалоацетата, необходимого для работы цикла Кребса.

Печень сама не использует кетоновые тела в качестве энергии, а секретирует их в кровь. Основными потребителями становятся сердечная мышца, скелетные мышцы, кора головного мозга и почки. Мозк при кетозе адаптируется: через несколько дней голодания доля кетоновых тел в энергетическом обеспечении мозга достигает 60–70 %, что позволяет снизить потребность в глюкозе и, соответственно, в распаде белков.

¶Физиологический кетоз

Физиологический кетоз развивается при:

• Голодании — после 12–24 часов голодания уровень глюкозы падает, инсулин снижается, глюкагон и кортизол растут, запускается липолиз. К 3–4 суткам голодания концентрация кетоновых тел в крови возрастает в 5–10 раз.
• Низкоуглеводной диете (кетогенная диета, диета Аткинса, DASH-подобные режимы) — при потреблении менее 50 г углеводов в сутки.
• Интенсивной длительной нагрузке — марафон, велогонки, многодневные походы.
• Беременности — особенно во втором и третьем триместрах, из-за физиологического инсулинорезистентности.
• Новорождённых — у грудных детей кетоз возникает быстрее и при меньшем дефиците, что связано с низким запасом гликогена.

Клинически выраженный физиологический кетоз обычно протекает бессимптомно или с лёгкими проявлениями: запах ацетона изо рта, снижение аппетита, лёгкое головокружение, утомляемость. Эти симптомы носят название «кето-гриппа» и чаще всего возникают в первые дни перехода на низкоуглеводное питание.

¶Диагностика

Уровень кетоновых тел оценивают тремя способами:

Наиболее точным считается анализ крови на бета-гидроксибутират: он отражает текущее состояние метаболизма, в то время как мочевые кетоны запаздывают и могут оставаться повышенными после нормализации состояния.

¶Патологический кетоз и кетоацидоз

Граница между физиологическим кетозом и патологическим кетоацидозом проходит по уровню кетонов и кислотности крови. При кетоацидозе pH крови снижается ниже 7,3, концентрация кетонов превышает 3 ммоль/л, развивается метаболический ацидоз с компенсаторным дыханием Куссмауля.

Основные причины патологического кетоацидоза:

1. Сахарный диабет 1 типа — абсолютный дефицит инсулина. Кетоацидоз — причина смерти приблизительно у 5–10 % пациентов с СД1.
2. Алкогольный кетоацидоз — развивается на фоне длительного употребления алкоголя и голодания.
3. Беременность — гестационный кетоацидоз, чаще при СД1.
4. Голодание свыше 5–7 суток у истощённых людей.

Клиническая картина кетоацидоза: тошнота, рвота, боли в животе, глубокое дыхание, запах ацетона, спутанность сознания, в тяжёлых случаях — кома и смерть.

¶Кетогенная диета в медицине

Кетогенная диета с высоким содержанием жиров (70–80 % калоража), умеренным белком и минимальным количеством углеводов изначально была разработана в 1920-х годах как метод лечения эпилепсии у детей, резистентной к противосудорожным препаратам. Эффективность диеты подтверждена рандомизированными исследованиями: у 30–50 % пациентов число приступов снижается более чем на 50 %.

В настоящее время кетогенная диета также применяется при:

• синдроме дефицита глюкозы транспорта (GLUT1);
• пирватдегидрогеназной недостаточности;
• опухолях головного мозга (глиобластоме) — как вспомогательный метод;
• резистентной депрессии и биполярном расстройстве — в ряде исследований;
• ожирении и метаболическом синдроме — для снижения массы тела.

¶Кетоз и спорт

В спортивной практике кетоз рассматривается как способ повышения выносливости за счёт почти неограниченного запаса жировой ткани. Исследования показывают, что адаптация к кетозу улучшает экономичность использования жира в качестве топлива, но снижает мощность при высокоинтенсивных нагрузках из-за дефицита гликогена. Поэтому кетоз чаще применяется в ультрадистанционных видах спорта (ультрамарафоны, триатлоны), а не в спринтерских дисциплинах.

¶Ограничения и риски

Длительный кетоз сопряжён с рядом потенциальных проблем:

• Дефицит микроэлементов и витаминов — при исключении злаков и фруктов.
• Дислипидемия — повышение уровня общего холестерина и ЛПНП у части пациентов.
• Камни в почках — из-за повышенной экскреции кальция и мочевой кислоты.
• Нарушение менструального цикла у женщин.
• Снижение костной плотности при длительном применении кетогенной диеты у детей.

Кетоз противопоказан при панкреатите, холецистите, болезнях печени и почек, наследственных нарушениях метаболизма жирных кислот.

¶Исторические сведения

Термин «кетоновые тела» ввёл немецкий химик Альберт Бишоф в 1877 году, а их роль в патогенезе диабета описал Йозеф фон Меринг в 1899 году. Кетогенную диету как лечебный инструмент предложил Уайлдер в 1921 году в Майо-Клиник. В СССР кетогенную диету применяли в неврологии с 1930-х годов, в частности в работе М. Б. Когана и С. А. Брук.

¶Источники

• Гарбер А. Дж. и др. «Клинические рекомендации Американской диабетической ассоциации» (ADA Standards of Care, 2023).
• Puchalska P., Crawford P. A. «Multi-dimensional Roles of Ketone Bodies in Fuel Metabolism, Signaling, and Therapeutics». Cell Metabolism, 2017.
• Kossoff E. H. et al. «Optimal clinical management of children receiving dietary therapies for epilepsy». Epilepsy & Behavior, 2018.
• Фадеев В. В. «Эндокринология». Учебник, ГЭОТАР-Медиа, 2022.
• Справочник по лабораторной диагностике. Нормы и интерпретация показателей.