UNA REVISIÓN DE LAS DIETAS CETOGÉNICAS BAJAS EN CARBOHIDRATOS. (Continuación...)

Durante el ayuno humano, el nivel de glucosa en la sangre se sostiene mediante la degradación de glicógeno en el hígado y músculo y de la producción nueva de glucosa endógena (“gluconeogénesis”), principalmente de aminoácidos del músculo (5). La generación hepática concurrente de cetonas complementa la glicogenólisis y gluconeogénesis para producir sustratos con energía para tejido dependiente de la glucosa. Por lo tanto, la generación de cetonas en humanos en ayunas es crítica para proporcionar combustible alternativo para glucosa (6, 7) mientras se evita la degradación muscular (7, 8).

Ácidos grasos y cetogénesis de la grasa

Lógicamente, el principal combustible producido por una LCKD debería ser los ácidos grasos derivados de grasa dietética exógena o de tejido adiposo endógeno. El promedio de cociente respiratorio asociado con una LCKD es aproximadamente 0.70, indicando el uso de ácidos grasos principalmente (9). Además, los ácidos grasos libres de suero son más altos en una LCKD que en una dieta convencional (10, 11 •• ).

Aunque la mayoría de la energía se deriva de los ácidos grasos, las cetonas aumentan en importancia como substituto de la glucosa. El término cetonas (KB) se refiere a tres metabolitos: acetoacetato, ß-hidroxibutirato y acetona. Aunque la acetona es principalmente un producto excretor, los otros KB son dímeros de la coenzima acetil A (CoA) y, por lo tanto, sirven como formas transportables de energía. Durante ayunos prolongados, los ácidos grasos se generan de la degradación de triglicéridos almacenados en adipocitos (lipólisis) (12). En una LCKD, los ácidos grasos se derivan de la grasa dietética o tejido adiposo si la dieta no cumple con los requerimientos calóricos diarios (Fig. 1). Los ácidos grasos se van al hígado para convertirse en KB. Las KB salen del hígado para proporcionar energía a todas las células con mitocondria. Dentro de una célula, las KB se convierten en acetil CoA para generar ATP mediante el ciclo de ácido tricarboxílico y fosforilación oxidativa.

Aunque normalmente se ven como una respuesta al ayuno, la síntesis de KB también se puede estimular por una marcada reducción de carbohidratos (13). Reducir el consumo de carbohidratos y proteína origina un nivel de insulina en suero menor, el cual a su vez, aumenta el nivel de glucagón en el suero. La relación insulina/glucagón (I/G) es un determinante clave de la lipólisis, glicogenólisis y gluconeogénesis (14, 15). Una relación I/G alta induce la producción de lípidos y glicógeno mediante el influjo de glucosa mediado con insulina, mientras que una relación I/G baja induce lipólisis mediada con glucagón.

La formación de cetona y el cambio a utilizar más ácidos grasos durante una dieta LCKD reduce el requerimiento general del cuerpo de glucosa endógena. Aún durante una demanda alta de energía debido a ejercicio submáximo, una LCKD tiene efectos “glucoprotectores” (10). En esencia, la cetosis que surge de una LCKD es capaz de acomodar un amplio espectro de demandas metabólicas para sostener la función mientras que se ahorra el uso de proteína a partir del tejido muscular magro. KB también media los efectos de ahorro de glucosa sirviendo como el sustrato de energía preferido para tejidos altamente activos tales como el corazón y los músculos (16). Consecuentemente, hay más glucosa de suero disponible para el cerebro así como para otros tejidos dependientes de glucosa.

Gluconeogénesis de proteína

La gluconeogénesis se refiere a la producción de glucosa a partir de amino ácidos (“amino ácidos glucogénicos”), glicerol y lactato cuando la glucosa están en demanda pero las fuentes dietéticas son limitadas (5, 17). Por ejemplo, durante un ayuno prolongado o durante una LCKD existe una reducción en el abastecimiento de glucosa, la cual inicia mecanismos compensatorios gluconeogénicos para sostener el tejido dependiente de glucosa (18). Sin embargo, a diferencia del ayuno prolongado, durante el cual los amino ácidos glucogénicos endógenos (músculo) se usan para producir glucosa, la fuente de amino ácidos glucogénicos en una LCKD es la proteína dietética (Fig. 1). Como complemento mínimo de proteína (1 a 1.5 g de proteína/kg/día) es necesario lograr un balance de nitrógeno durante ayunos prolongados, el consumo de proteína a este nivel asociado con la LCKD puede sostener un balance de nitrógeno positivo y preservar la masa muscular (19 • ). La caseína y proteína de la carne se puede convertir a glucosa con un 50% de eficiencia, por eso aproximadamente 100 g de proteína pueden producir 50 g de glucosa mediante la gluconeogénesis (20).

Otro sustrato para gluconeogénesis es el glicerol de la grasa dietética (Fig. 1). Durante ayunos prolongados, el glicerol liberado de la lipólisis de triglicéridos en tejido adiposo puede ser cerca del 20% de gluconeogénesis (21, 22). Como cerca del 10% de triglicéridos en peso es glicerol y dos moléculas de glicerol se combinan para forma una molécula de glucosa, 80 g de triglicéridos se puede convertir en 8 g de glucosa (5% de eficiencia). Se cree que el lactato sea un precursor glucosintético despreciable (23) y probablemente no juegue un rol principal en tales mecanismos compensatorios en ayunos prolongados o LCKD, pero pueden jugar un rol durante ejercicio de alta intensidad cuando los niveles de lactato aumentan varias veces.

La necesidad de un substrato gluconeogénico explicaría como puede continuar la lipólisis cuando el consumo calórico excede el gasto calórico. Si solamente se consume grasa, por ejemplo, se podrían necesitar 1000 g de grasa al día para proporcionar suficiente substrato gluconeogénico (glicerol) para convertirse en 50 g de glucosa – ¡representando un consumo calórico de 9000 kcal/día! (Esta es una cantidad mínima estimada de glucosa necesaria para evitar lipólisis y cetogénesis) -. Un estudio controlado descubrió que una infusión de lípidos intravenosa eucalórica no redujo la cetogénesis cuando se comparó con la cetogénesis asociada con el hambre (13). Bajo condiciones cuando la relación I/G es baja y la disponibilidad de glucosa de los carbohidratos y proteína de la dieta también es muy bajo, teóricamente es posible que pudiera ocurrir lipólisis para proporcionar glicerol como substrato gluconeogénico, aun cuando el consumo calórico exceda con mucho el gasto calórico.