кетоны что это простыми словами
Что такое кетоны и как они работают
Чем могут быть полезны кетоны и зачем для их создания ограничивать углеводы
Один из вариантов низкоуглеводного питания — кетогенное питание, кето диета. Называется так, потому что перестраивает механизм получения энергии так, чтобы вырабатывать кетоны и получать часть энергии из них. Кетоны способны на многое — они защищают клетки от окислительного стресса, подавляют процесс воспаления, откладывают биологическое старение клеток и улучшают память. Bот как это работает.
Что такое кетоны
Кетоны, кетоновые тела — небольшие молекулы, которые печень производит из жира. Кетоны служат дополнительным источником энергии для тканей во время голодания, длительной физической нагрузки или кетогенной диеты.
Печень создаёт кетоны и отправляет их в другие ткани, в том числе в мозг, для создания энергии.
Зачем печень создаёт кетоны
Организм хранит запасы энергии в виде жира и в виде гликогена — длинных цепочек глюкозы. Гликоген хранится в мышцах и в печени.
Гликоген в мышцах могут использовать только мышцы. Гликоген в печени используется, когда организму нужна дополнительная энергия — когда мы спим, занимаемся спортом, долго не едим.
Гликоген — глюкоза, и его запасы пополняются из углеводов, которые мы едим. Если не есть углеводы или есть их очень мало, то запасы в печени истощаются.
Для организма в целом это не катастрофа — чтобы получить энергию, он расщепляет запасённый на чёрный день жир и получает энергию из жирных кислот. Но клетки мозга не умеют использовать жирные кислоты напрямую и энергии мозгу нужно много. Для него печень создаёт кетоны из жирных кислот.
Кетоны могут обеспечить энергией около 50% клеток мозга, у адаптированного к использованию кетонов человека — до 70%. Для остальных клеток мозга печень создаёт новую глюкозу из остатков расщепления жирных кислот — глицерола и других.
Чем полезны кетоны
Кетон β-ГБ — не просто топливо для клеток, но и сигнальная молекула. Это значит, что β-ГБ может влиять на степень выраженности генов, экспрессию. Например, усиливать экспрессию генов, которые подавляют окислительный стресс и защищают наши клетки от разрушительного воздействия.
β-ГБ блокирует криопириновый тип мультимерных белков — инфламмасом, которые активируют в организме процесс воспаления. Криопириновые инфламмасомы участвуют в развитии болезни Альцгеймера, диабета 2 типа, подагры и некоторых инфекционных заболеваний.
β-ГБ замедляет старение клеток сосудов — главный фактор риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и стабилизирует экспрессию гена Oct4, который способен ослабить признаки старения клеток.
Активно изучаются предположения о том, что кетоновые тела могут улучшать функцию митохондрий — энергетических станций внутри клетки, а также излечивать и предотвращать мигрени.
Чтобы производить кетоны ограничивают углеводы
Производство кетонов регулируют как минимум два механизма, связанных с едой.
Первый механизм регулирует производство кетонов через протеин FOXA2, который в свою очередь регулируется инсулином, глюкагоном и энзимом Сиртуин-1.
Инсулин выделяется при приёме пищи, чтобы провести глюкозу из углеводов в клетки и аминокислоты из белков в мышцы. Инсулин даёт телу сигнал, что еда есть, энергии много и дополнительная энергия не нужна. Инсулин подавляет производство кетонов.
Глюкагон выделяется при отсутствии инсулина, когда нужно расщепить запасы и получить из них энергию. Глюкагон сигнализирует о том, что нужна дополнительная энергия, он стимулирует выработку кетонов.
Второй механизм работает через комплекс mTORC1, рецептор PPARα и гормон FGF21. Уровень двух последних повышается в печени во время голодания или кетогенной диеты. mТORC1 подавляет PPARα и FGF21. Работа mTOR — сложная долгая тема, которую сейчас активно изучают. Мы планируем написать материал о mTOR, когда о его работе будет известно больше.
На кетогенной диете ограничены углеводы, чтобы сымитировать в организме голодание за счет дефицита глюкозы. Без углеводов нет всплесков сахара в крови, не требуется выделять большое количество инсулина. Так, большую часть времени организм утилизирует жиры, используя их для получения энергии напрямую и через создание кетонов.
Главное:
Кетоны — молекулы, которые печень производит из жира. Кетоны используются как топливо для клеток во время голодания, кетогенной диеты и долгих физических нагрузок.
Печень создаёт кетоны в первую очередь для того, чтобы восполнить дефицит топлива для мозга. Клетки мозга не умеют получать энергию из жиров, но умеют делать это из кетонов. Кетоны могут снабдить энергией 70% клеток мозга.
Кетоны — сигнальные молекулы. Они влияют на экспрессию некоторых генов. Через этот механизм кетоны защищают клетки от окислительного стресса, снижают уровень воспаления, замедляют старение клеток сосудов. Учёные предполагают, что кетоны улучшают работу митохондрий.
Инсулин подавляет выработку кетонов, глюкагон стимулирует. На кетогенной диете ограничивают углеводы, чтобы создать дефицит глюкозы. Это ограничивает влияние инсулина, продлевает влияние глюкагона и создаёт условия для производства кетонов.
Кетоны
Кетоны — это органические вещества, в молекулах которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами.
Среди других карбонильных соединений наличие в кетонах именно двух атомов углерода, непосредственно связанных с карбонильной группой, отличает их от карбоновых кислот и их производных, а также альдегидов.
Содержание
Физические свойства
Кетоны — летучие жидкости или легкоплавкие твёрдые вещества, низшие представители хорошо растворимы в воде и смешиваются с органическими растворителями, некоторые (ацетон) смешиваются с водой в любых отношениях. Невозможность образования межмолекулярных водородных связей обуславливает несколько бо́льшую их летучесть, чем у спиртов и карбоновых кислот с той же молекулярной массой.
Методы синтеза
Химические свойства
Существует три основных типа реакций кетонов.
Первый связан с нуклеофильной атакой по атому углерода карбонильной группы. Например, взаимодействие кетонов с цианид-анионом или металлорганическими соединениями. К этому же типу (нуклеофильного присоединения) относится взаимодействие карбонильной группы со спиртами, приводящее к ацеталям и полуацеталям.
Взаимодействие со спиртами:
C2H5—C(O)—C2H5 + C2H5MgI → (C2H5)3—COMgI → (C2H5)3—COH, третичный спирт. Реакции с альдегидами, и особенно с метаналем идут заметно активнее, при этом с альдегидами образуются вторичные спирты, а с метаналем — первичные.
Также кетоны реагируют с азотистыми основаниями, например, с аммиаком и первичными аминами с образованием иминов:
Второй тип реакций — депротонирование бета-углеродного атома, по отношению к карбонильной группе. Образующийся карбанион стабилизирован за счёт сопряжения с карбонильной группой, лёгкость удаления протона возрастает, поэтому карбонильные соединения являются сравнительно сильными С—Н кислотами.
Третий — координация электрофилов по неподелённой паре атома кислорода, например, таких кислот Льюиса, как AlCl3.
К отдельному типу реакций можно отнести восстановление кетонов — восстановление по Лейкарту с выходами близкими к количественным.
Важнейшие кетоны
| Название | Формула | Температура плавления | Температура кипения |
|---|---|---|---|
| Диметилкетон | CH3COCH3 | −95 °C | 56,1 °C |
| Метилэтилкетон | CH3CH2COCH3 | −86 °C | 80 °C |
| Диэтилкетон | CH3CH2COCH2CH3 | −40 °C | 102 °C |
| Ацетофенон |  | 19 °C | 202 °C |
| Бензофенон |  | 47.9 °C | 305.4 °C |
| Циклогексанон |  | −16.4 °C | 155.65 °C |
| Диацетил | CH3COCOCH3 | −3 °C | 88 °C |
| Ацетилацетон | CH3COCH2COCH3 | −23 °C | 140 °C |
| Парабензохинон |  | 115 °C | — |
Биологическое действие
Токсичны. Обладают раздражающим и местным действием, проникают через кожу, особенно хорошо ненасыщенные алифатические. Отдельные вещества обладают канцерогенным и мутагенным эффектом. Галогенпроизводные кетонов вызывают сильное раздражение слизистых оболочек и ожоги при контакте с кожей. Алициклические кетоны обладают наркотическим действием.
Литература
 Органические вещества | |
|---|---|
| Углеводороды | Алканы · Алкены · Арены · Алкины · Диены · Циклоалканы |
| Кислородсодержащие | Спирты · Простые эфиры · Альдегиды · Кетоны · Кетены · Карбоновые кислоты · Сложные эфиры · Ортоэфиры · Углеводы · Жиры · Хиноны · Фенолы · Енолы · Оксикислоты · Оксокислоты |
| Азотсодержащие | Амины · Окиси аминов · Амиды · Гидразиды · Нитросоединения · Нитрозосоединения · Оксимы · Нитрилы · Изонитрилы · Аминокислоты · Белки · Пептиды |
| Серосодержащие | Меркаптаны · Тиоэфиры · Сложные тиоэфиры · Дисульфиды · Сульфокислоты · Тиоальдегиды · Тиокетоны · Тиокарбоновые кислоты |
| Фосфорсодержащие | Фосфины · Фосфонистые кислоты · Фосфиновые кислоты · Фосфоновые кислоты · Нуклеиновая кислота · Нуклеотиды |
| Галогенорганические | Фторорганические соединения · Хлорорганические соединения · Броморганические соединения · Иодорганические соединения |
| Кремнийорганические | Силаны · Силазаны · Силтианы · Силоксаны · Силиконы |
| Элементоорганические | Германийорганические · Борорганические · Оловоорганические · Свинецорганические · Алюминийорганические · Ртутьорганические · Другие металлоорганические |
| Другие важные классы | Галогенуглеводороды · Гетероциклические соединения · Перфторуглеводороды |
Полезное
Смотреть что такое «Кетоны» в других словарях:
КЕТОНЫ — КЕТОНЫ, органические соединения, содержащие карбонильную группу (С=О), присоединенную к двум углеводородным группировкам. Кетоны жидкости или низкоплавкие твердые тела. Например, пропанон (ацетон, СН3СОСН3) и бутанон (метилэтил кетон, СН3СОС2Н5) … Научно-технический энциклопедический словарь
КЕТОНЫ — RCOR?, органические соединения, содержащие карбонильную группу С=О, связанную с двумя (одинаковыми или разными) углеводородными радикалами R и R?. Получаются окислением вторичных спиртов и др. методами. Кетоны полупродукты в органическом синтезе … Большой Энциклопедический словарь
КЕТОНЫ — класс органических соединений, содержащих карбонильную группу >С=0 в сочетании с двумя органическими радикалами R. Общая формула кетонов: R СО R. Низшие представители К. жидкости, растворимые в воде, высшие твёрдые вещества, в воде не растворимые … Большая политехническая энциклопедия
КЕТОНЫ — карбонильные соед., в к рых группа С=О связана с двумя атомами С. По номенклатуре ИЮПАК, назв. К. образуют путем присоединения к назв. соответствующих углеводородов суффикса он или к назв. радикалов, связанных с кетогруппой С=О, слова кетон ; при … Химическая энциклопедия
кетоны — класс органических соединений, содержащих карбонильную группу, соединенную с двумя атомами углерода; к К. относится ряд биологически активных веществ стероидные гормоны, кетоновые тела и др … Большой медицинский словарь
Кетоны — класс органических соединений, содержащих карбонильную группу 3СОСН3, ароматического ряда бензофенон С6Н5СОС6Н5. В отличие от приведённых симметричных, существуют и несимметричные (смешанные) К., содержащие разные радикалы R и R’,… … Большая советская энциклопедия
Кетоны что это простыми словами
Для того, чтобы понимать зачем необходимо контролировать уровень кетонов в моче и/или крови и при каких обстоятельствах это действительно важно, давайте разберемся что такое кетоны и почему они появляются в крови и моче человека.
Слово кетон произошло от старого немецкого слова Aketon (ацетон). Кетоны или кетоновые тела – вещества, состоящие из соединения кислорода с водородом и углеводородом.
Существует много разновидностей кетонов, например, убихинон, он крайне важен для работы сердца, кетоновую группу содержат фруктоза, прогестерон, кортизон, тетрациклин, камфора, природные красители и многие другие вещества.
Кетоны постоянно синтезируются в клетках печени и присутствуют в моче и крови каждого человека, они ежедневно выделяются в незначительных количествах, из которых
70% приходится на слабую бета-гидроксимасляную кислоту,
26% на более сильную ацетоуксусную кислоту (ацетоацетат) и
Ацетон, кроме того, выделяется и при дыхании, поэтому такое небольшое его количество в моче с помощью проб не определяется. Считается, что норма кетонов в моче здорового человека – их полное отсутствие.
Чтобы обеспечить ткани и органы энергией, организм использует в качестве ее источника глюкозу или гликоген, который в небольшом количестве запасен в печени. Когда же внутриклеточный уровень глюкозы снижен и клетки «испытывают голод», начинают мобилизоваться жировые запасы организма.
Жир расщепляется в печени и в ходе этого процесса образуются побочные продукты – кетоновые тела. Они могут использоваться в качестве альтернативного источника энергии почками, сердцем, мышцами и головным мозгом.
Состояние, при котором обнаруживается избыток кетонов в крови, называется кетонемия, в моче – кетонурия. Чаще всего кетоны исследуют в моче и существует ряд заболеваний и состояний, приводящих к кетонурии. К ним относятся: неправильное питание (голодание), чрезмерные физические и эмоциональные нагрузки, обморожение, интоксикации, тяжелые инфекционные заболевания и травмы, панкреатит, тиреотоксикоз, алкоголизм и сахарный диабет.
Что объединяет такие разные состояния, мы уже можем ответить – кетоны вырабатываются в том случае, если клетки «голодают» или при дефиците инсулина, поэтому различают «голодные кетоны» и кетоны при сахарном диабете, хотя химически эти вещества ничем не отличаются.
При голодании пища в организм не поступает, уровень глюкозы крови снижается, прекращается выработка инсулина и в кровь поступает его антагонист – гормон глюкагон, он заставляет организм использовать запасы гликогена, находящиеся в печени. Когда эти запасы заканчиваются, начинает расщепляться жировая ткань, образуются кетоны.
При сахарном диабете, уровень глюкозы крови наоборот повышен, но инсулина недостаточно и глюкоза из крови в клетку попасть не может, клетка испытывает «голод», но организм воспринимает эту ситуацию точно также, как при голодании. Вырабатываются гормоны адреналин и глюкагон, в печени расщепляется гликоген, затем жировая ткань и образуются кетоны. Эту ситуацию еще называют «голод среди изобилия». Глюкоза в избытке циркулирует в кровотоке, не попадая в клетки, образовавшиеся кетоны тоже попадают в кровь, а затем оба вещества выводятся с мочой и только введение инсулина может разорвать этот порочный круг.
Недостаток инсулина может быть вызван различными причинами:
Кетоацидоз
Накопление кетонов в крови называется кетоз и, если дефицит инсулина не восполнен, кетоны изменяют рН крови в кислую сторону, оказывают токсическое действие на организм и развивается кетоацидоз.
Организм пытается бороться с избытком кетонов, выделяя их с мочой, учащается мочеиспускание, ацетон выводится также через легкие, придавая выдыхаемому воздуху специфический «фруктовый» запах. Также постепенно нарастают тошнота, рвота, боль в животе, общая слабость, все это может привести к развитию жизнеугрожающего состояния – кетоацидотической коме. Лечение кетоацидоза необходимо проводить в стационаре путем введения необходимого объема жидкости и инсулина.
Крайне важно запомнить следующие ситуации, при которых необходимо определить уровень кетонов в моче:
Каким образом можно определить уровень кетонов в моче?
Определить кетоны в моче можно в лабораторных и домашних условиях. Для этого специальную полоску, пропитанную щелочным веществом и нитропруссидом натрия помещают в мочу на 1 минуту (доступны в аптеках). При наличии в моче повышенного уровня кетонов, полоска меняет цвет с белого на коричнево-красный. Оценку реакции проводят по цветовой шкале – «негативное», «небольшое», «среднее» и «значительное» содержание кетонов. Тест прост в проведении и его можно выполнять неограниченное количество раз.
Для более точных и специфичных результатов необходимо взять анализ крови, который также можно провести в лаборатории и дома. Кроме того, реакция в тест-полосках проходит с ацетоацетатом мочи, а содержание бета-гидроксимасляной кислоты в моче определить нельзя, поэтому они непригодны для оценки эффективности лечения диабетического кетоацидоза.
Результаты интерпретируются следующим образом: в норме уровень кетонов в крови должен быть ниже 0,6 ммоль/л, уровень 0,6-1,5 ммоль/л указывает на возможность диабетического кетоацидоза, а > 1,5 ммоль/л – на высокий риск кетоацидоза или уже имеющийся кетоацидоз.
Сравнение и соответствие уровней кетонов в крови и моче
Уровень кетонов в крови (ммоль/л)
Уровень кетонов в моче
«негативный» или «следы»
«следы» или «небольшой»
«небольшой» или «значительный»
Важно знать и о возможных ложноположительных и ложноотрицательных результатах определения кетонурии.
Ложноположительный результат (кетоны в моче определяются, но нет опасности развития диабетического кетоацидоза) вследствие:
Ложноотрицательный результат (кетоны в моче не определяются, но они там есть) вследствие:
Таким образом, если в утренней моче определяются кетоны, а уровень глюкозы крови низкий, это «голодные кетоны». Вы можете испытывать общую слабость и тошноту, при появлении подобных симптомов необходимо съесть углеводсодержащую пищу с последующим введением необходимой дозы инсулина. Также обязательно определите уровень глюкозы крови во время следующей ночи, чтобы исключить возможность ночной гипогликемии. Высокий уровень глюкозы в моче указывает на то, что уровень глюкозы крови был высоким в течение ночи, хотя он и низкий в утренние часы.
Если уровень кетонов в моче (и/или крови) высокий и уровень глюкозы крови превышает 15-20 ммоль/л, это говорит об инсулиновой недостаточности. Приоритетом номер один является введение дополнительной дозы инсулина. Поэтому:
Кетоны при беременности
Частой причиной для беспокойства является определение кетонов в моче у беременных женщин. Примерно у 30% беременных женщин, не страдающих сахарным диабетом, в утренней моче обнаруживаются кетоны.
Кетоны в моче при беременности могут наблюдаться, если женщина длительное время соблюдает безуглеводную диету, при отравлении, инфекционных заболеваниях, при сильном эмоциональном стрессе, гестозе. Кетоны в моче могут сигнализировать и о сахарном диабете.
Беременность – период, в который существует риск развития так называемого специфического диабета беременных или гестационного сахарного диабета. Заболевание обычно исчезает самостоятельно после родов, однако во время беременности может существенно влиять на развитие малыша. Поэтому при обнаружении кетонов в моче при беременности, в первую очередь, важно исключить сахарный диабет, в том числе и сахарный диабет 1 типа, дебют которого может совпасть с наступлением беременности.
В разные периоды беременности у женщин с сахарным диабетом 1 типа различная потребность в инсулине. Она снижена в начале беременности, а затем неуклонно растет, почти до 36-38 недель, когда становится в два раза выше, чем до возникновения беременности. Это обусловлено увеличением веса во время беременности и секрецией вырабатываемых плацентой гормонов, которые противодействуют снижению уровня глюкозы в крови.
Во время беременности, продукция кетонов в периоды инсулиновой недостаточности увеличивается, что делает более вероятным развитие кетоацидоза.
Кетоацидоз во время беременности очень опасен для мамы и для ребенка.
Необходимо регулярно контролировать уровень кетонов в крови или моче, особенно при плохом самочувствии или при заболевании, сопровождающемся повышенной температурой. Употребление «медленных углеводов» перед сном снижает риск гипогликемии в ночное время и появления «голодных кетонов».
Таким образом, уровень кетонов несомненно является важным показателем, контроль которого не требует больших усилий (определение уровня кетонов в моче или крови занимает не более 5 минут), но отвечает на многие вопросы, связанные с заболеванием. Своевременный контроль предотвращает развитие жизнеугрожающего состояния – диабетического кетоацидоза.
Что такое кетоз
Кетоз — это метаболическое состояние сжигания жира в качестве источника энергии, вместо сахара. Когда человек переходит на диету с низким содержанием углеводов и высоким содержанием жиров, он переключает свой источник энергии на жир. Но прежде чем клетки смогут превратить жир в энергию, накопленные в организме жиры превращаются в кетоны. Именно кетоны проникают в клетки и митохондрии, а затем превращаются в энергию. Это метаболическое состояние сжигания кетонов для получения энергии называется кетозом.
Что такое кетоны
Кетоны являются побочными продуктами метаболизма жиров. Печень превращает жиры в кетоны, прежде чем они метаболизируются митохондриями для производства АТФ (энергии). Метаболизм жирных кислот приводит к 3 различным типам кетонов:
Польза кетоза
1. Помогает при похудении. Избыточный жир в организме вызван чрезмерным употреблением сахара. В состоянии кетоза, накопленный жир становится источником энергии. Недавние исследования показали, что диета с высоким содержанием жиров превосходит диету с низким содержанием жиров в плане снижения веса, а также снижения риска сердечных заболеваний. [R, R]
2. Поддерживает уровень сахара в крови. Переход в состояние кетоза естественным образом уравновешивает уровень сахара в крови, поскольку кетоны становятся основным источником энергии. Пребывание в этом состоянии дает рецепторам инсулина отдых. [R]
3. Образование новых митохондрий. Переход от метаболизма сахара к метаболизму жиров является слабым фактором стресса для митохондрий. Этот стресс способствует митохондриальному биогенезу. Это процесс, при котором в клетках образуются новые митохондрии. Чем больше митохондрий и эффективность их функционирования, тем здоровее будет человек. [R]
4. Увеличивает энергию. Чем больше митохондрий, которые хорошо работают, тем больше производится энергии. Также, жиры производят больше энергии на грамм, чем сахар.
Следует иметь в виду, что некоторые люди переживают период спада энергии при переходе на кето диету. Как только организм адаптируется к новому метаболизму, прилив энергии снова вернется.
5. Укрепляет здоровье мозга. Мозг одна из наиболее концентрированных областей митохондрий в организме. Поскольку митохондрии обогащаются более чистым источником энергии, наблюдается значительное уменьшение воспаления по всему телу. А воспаление как известно является основной причиной неврологических проблем. [R]
Метаболизм кетонов способствует росту новых нейронов в головном мозге. Он делает это, стимулируя высвобождение химического вещества, называемого нейротрофическим фактором мозга (BDNF). Также многие люди страдают от чрезмерного преобладания глутамата в организме, что приводит к стрессу и тревоге. Работая на кетонах, мозг улучшает преобразование стимулирующего нейротрансмиттера глутамата в ГАМК. [R, R]
Добавки для кетоза
Масло MCT (medium chain triglycerides). MCT означает триглицерид со средней длиной цепи. Это тип жира, который содержится в кокосах и пальмовом масле. Он легко превращается в кетоны для получения энергии. В продуктах встречается в небольшом количестве. Сейчас его можно приобрести в концентрированной форме. Купить масло MCT можно у наших партнеров, в интернет магазине iHerb, по приведенным ниже ссылкам:
Экзогенные кетоны. Экзогенные кетоны — это внешняя форма кетонов, вырабатываемых организмом при кетозе. Они отлично подходят для людей, кто страдает кето-гриппом или кому трудно войти в кетоз. Купить добавки экзогенных кетонов можно у наших партнеров, в интернет магазине iHerb, по приведенным ниже ссылкам: