Der Stoffwechsel kennt nicht das demokratische Prinzip. Die Mehrheit legt den Weg nicht fest. Der Stoffwechsel ist hierarchisches System. Das Hormon Insulin ist der Dirigent dieser Rangordnung. Glukose bekommt den Vorzug, auch dann wenn Fette im Überschuss vorliegen. Insulin entscheidet das Schicksal der Fette: Werden sie zu Energie oder werden sie zur Reserve?
Kleine Menge Insulin – große Wirkung.
Die Wirkung eines Hormons kann linear oder exponentiell sein. Erzeugt die doppelte Menge an Hormonen die doppelte Wirkung, so ist der Effekt linear. Tritt durch ein Zehntel mehr an Hormonen die zehnfache Wirkung ein, so ist dieser Effekt exponentiell.
Die Wirkung von Insulin ist exponentiell. Kleine Mengen an Insulin haben eine große Wirkung. Das ist wichtig, denn es erklärt warum Proteine in eine ketogenen Ernährung die Produktion von Ketonen mindern. In einer kohlenhydratreichen Diät wird das Insulin dauerhaft in große Mengen ausgeschüttet. Seine Wirkung dominiert die Oxidation von Fetten, unabhängig von ihrer Menge. Es findet keine Ketose statt. So verzögert eine Scheibe Brot die Verwertung der Butter, oder die Pasta die der Sahnesoße. Glukose zuerst!
Kohlenhydrate gehen unter die Haut.
Wird zum Beispiel Zuckerwatte gegessen, nutzt der Körper gerade so viel von der gelieferten Glukose, wie er in dem Moment braucht. Für den Rest an Glukose gibt es zwei Lagermöglichkeiten: Es wird in der Leber und den Muskeln als Glykogen gespeichert, oder als Triglyceride in den Fettzellen gelagert.
Glykogen wird nur in Verbindung mit Wasser gespeichert, in einem Verhältnis von rund 1:3. Das ist der Grund, warum wir wenig Glykogen speichern: Das Wasser macht es schwer und die Speicherorgane sind räumlich begrenzt.
Ein Beispiel: Um zehn Tage, je 1600 kcal, nur mit Glykogen zu überleben, bräuchten wir im Körper zusätzlichen Platz für rund 12 kg. Circa ein Drittel davon wäre Wasser. Das Äquivalent an Fett sind 1,8 kg.
Weil Fett kein Wasser enthält, ist es leicht und energiedicht. Es wird vorwiegend unter der Haut gespeichert, die sich (fast) unendlich ausdehnen kann. Deshalb der Körper wandelt ein Überschuss an Glukose in handlichem Fett um, das als Vorrat in Fettzellen gespeichert wird (Abb. 1).
Abb. 1 Alle Energieträger werden in einem ersten Schritt in Acetyl-CoA umgewandelt. Danach trennen sich die Wege. Aus Kohlenhydraten wird Energie und Speicherfett.
Der Stoffwechsel – ein Espressokocher.
Wenn ich an den Stoffwechsel denke, stelle ich mir ein Kaffeekocher vor. Diese Kännchen haben ein Ventil um überschüssigen Dampf entweichen zu lassen, denn sonst würde uns das Gerät um die Ohren fliegen. Der Stoffwechsel tut dasselbe.
Wenn wir essen, ist die verdaute Kalorienmenge größer, als die die wir für den Moment brauchen. Der Überschuss steht aber nicht rum, sondern wird fortgeschafft bis er gebraucht wird. Im Falle einer Kohlenhydraternährung ist dieses Ventil die Umwandlung von Glukose in Fetten und deren Speichern im Fettgewebe. Insulin stellt dabei die Weichen: es gewährt der Glukose Zutritt zu den Fettzellen.
Das ist anders in der ketogenen Ernährung: Nicht die Glukose braucht ein Ventil, sondern die Fette. Da hier das Insulin niedrig ist, wird Fett kaum in den Fettzellen eingelagert. Das Ventil für den Überschuss an Fetten ist die Ketogenese.
Ein Überschuss an Protein hemmt die Ketogenese.
Von der ketogenen Ernährung gibt es zwei Spielarten. Eine Variante enthält mehr als 1,2 g/kg Körpergewicht an Protein, die andere eine moderate Menge von 0,8-1,2 g/kg Körpergewicht. Den ersten Typ erkennt man an einen relativ niedrigen Ketonspiegel im Blut, von rund 0,5 mM, wobei ein Anstieg nach Sport möglich ist. (Im Vergleich zur glykolytischen Ernährung sind 0,5 mM Ketone dennoch sehr hoch.) Wird weniger Protein gegessen, so steigen die Ketone bis zu 5 mM in Blut an.
Der Grund hierfür ist die Umwandlung vom überschüssigen Protein in Glukose. Dieser Prozess wird Glukoneogenese (GNG) genannt. Es beschreibt die körpereigene Herstellung von Glukose aus Aminosäuren, Laktat und Ketonen. Die GNG wird gestartet, wenn aus der Nahrung keine Glukose aufgenommen wird und der Blutzucker sinkt. Kommen Aminosäuren in Überschuss vor, werden sie von der GNG beansprucht, weil diese leichter zu nutzen sind als Fette (Abb. 2). Die Folge: Der Blutzucker erhöht sich.
Abb.2 In der ketogenen Ernährung führt ein Plus an Aminosäuren zu einer intensiven Glukoneogenese, die wiederum das Insulin erhöht. Da die Wirkung von Insulin exponentiell ist, reicht ein geringer Anstieg um die Ketogenese zu drosseln.
Insulin regelt die Ketogenese.
Kohlenhydrate erhöhen das Insulin in kurze Zeit. Proteine erreichen dasselbe, jedoch Stunden später. In der ketogenen Ernährung fällt die Wirkung der Kohlenhydrate auf das Insulin weg, die der Proteine bleibt. Zuviel Protein verstärkt die GNG, durch die der Blutzucker ansteigt und die Freisetzung von Insulin erhöht wird. Da Insulin eine exponentielle Wirkung hat, reicht ein kleiner Anstieg an Glukose, um die Ketogenese zu senken (Abb. 3).
Abb 3 Ein strikte ketogene Ernährung erfordert einen moderten Anteil an Protein. So bleibt das Insulin niedrig und die Fettverbrennung wie die Ketogenese laufen intensiv ab.
Ketone haben diverse Wirkungen: Sie hemmen Entzündungen, verköstigen die Hirnzellen und mindern oxidativen Stress. Wer die ketogene Diät lebt um diese Auswirkungen zu nutzen, strebt eine hohe Konzentration von Ketonen im Blut an. Insulin hemmt aber die Ketogenese. Weil zuviel Protein die GNG anfeuert und das Insulin erhöht, hemmt ein Überschuss an Proteinen die Synthese von Ketonen.
Wie stark die Wirkung von Insulin ist, sieht man beim Fasten. Hier sinkt die Ausschüttung von Insulin gegen null. Das ermöglicht dem Körper das gespeicherte Fett zu nutzen und eine intensive Ketogenese zu betreiben: bis zu 8 mm Ketone in Blut sind möglich. Die Unsitte das Fasten mit Kartoffeln oder Äpfeln zu brechen, erhöht wieder das Insulin und die Ketogenese wird gedrosselt. Möchte man die positiven Wirkung des Fastens erhalten, so ist die ketogene Ernährung der sinnvolle Weg.
Fazit.
Protein resultiert wie Glukose auch in der Sekretion von Insulin. Ein Überschuss an Protein führt in der ketogenen Ernährung zu einer Zunahme der GNG und des Insulins. Die Folge ist, dass die Leber weniger Ketone produziert. Die ketogene Ernährung mit einem mäßigen Anteil an Protein stellt eine hohe Menge an Ketonen sicher.
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