Glukoneogeneza – co to jest i czy białko wyrzuca z ketozy
Glukoneogeneza to wytwarzanie przez organizm nowej glukozy ze związków, które nie są cukrami: mleczanu, glicerolu i aminokwasów. Zachodzi głównie w wątrobie i nerkach. Dzięki niej glukoza we krwi pozostaje w normie także wtedy, gdy w diecie brakuje węglowodanów, czyli w czasie postu i na diecie ketogenicznej.
W skrócie
- Surowcem do glukoneogenezy są mleczan, glicerol uwalniany z tkanki tłuszczowej i aminokwasy, np. alanina[1].
- Po nocnym poście ok. połowa glukozy we krwi pochodzi z rozkładu glikogenu, a połowa z glukoneogenezy. Wątroba i nerki wytwarzają wtedy podobne ilości glukozy tą drogą[2].
- Po 42 godzinach postu glukoneogeneza dostarcza ok. 93% glukozy[3], a po 48 godzinach praktycznie całą[2].
- Z kwasów tłuszczowych glukoza nie powstaje. Z tłuszczu może powstać tylko z glicerolu[1].
- W badaniu z 23 g białka z jaj tylko 3,9 g z 50,4 g glukozy wytworzonej przez 8 godzin pochodziło z aminokwasów z posiłku[7].
Glukoneogeneza – co to jest?
Nazwa pochodzi od słów „glukoza”, „neo” (nowy) i „geneza” (powstawanie). To proces odwrotny do spalania glukozy. Komórki wątroby budują glukozę z mniejszych cząsteczek, które dostarcza krew[1]:
- mleczan – powstaje m.in. w mięśniach, które rozkładają glukozę, zwłaszcza podczas wysiłku i w czasie postu,
- glicerol – uwalnia go tkanka tłuszczowa, gdy rozkłada zapasy tłuszczu (lipoliza),
- aminokwasy – głównie alanina, którą mięśnie uwalniają przy rozkładzie białek.
Mleczan jest głównym surowcem do glukoneogenezy zarówno w wątrobie, jak i w nerkach. Wątroba chętniej korzysta z alaniny, a nerki z glutaminy[2]. Kwasy tłuszczowe nie mogą stać się glukozą. Ich rozkład dostarcza jednak energii (ATP), której glukoneogeneza potrzebuje[1].
Gdzie zachodzi glukoneogeneza?
Nie tylko w wątrobie. Badania prowadzone od lat 90. pokazały, że po nocnym poście wątroba i nerki wytwarzają tą drogą mniej więcej tyle samo glukozy. Nerki dostarczają wtedy ok. 20–25% całej glukozy uwalnianej do krwi, a resztę wątroba[2].
Wolną glukozę do krwi mogą oddawać tylko narządy z odpowiednim enzymem (glukozo-6-fosfatazą). Ten enzym występuje w wątrobie, nerkach i jelicie[4]. Mięśnie go nie mają, więc swój glikogen zużywają na własne potrzeby i nie podnoszą nim glukozy we krwi.
Glukoneogeneza a glikogen
Glikogen to zapas glukozy zmagazynowany w wątrobie i mięśniach. Między posiłkami i w krótkim poście wątroba utrzymuje glukozę we krwi głównie rozkładając glikogen. Gdy post się przedłuża, zapasy glikogenu się kończą i główną rolę przejmuje glukoneogeneza[1].
Badania z wodą znakowaną deuterem pokazały, jak szybko to się dzieje. Po 14 godzinach bez jedzenia glukoneogeneza dawała ok. połowy wytwarzanej glukozy, po 22 godzinach ok. dwóch trzecich, a po 42 godzinach ok. 93%[3]. Po 48 godzinach praktycznie cała glukoza w krwiobiegu pochodzi z glukoneogenezy[2].
Na diecie ketogenicznej mechanizm jest podobny jak w poście, tylko łagodniejszy, bo jedzenie nadal dostarcza białka i tłuszczu. Przy bardzo małej ilości węglowodanów glukoza powstaje z aminokwasów i z glicerolu uwolnionego z tłuszczów. Na początku takiej diety glicerol daje ok. 16% tej glukozy[5].
Glukoneogeneza w głodzie i na diecie keto
Glukoneogenezę sterują hormony. Insulina ją hamuje, glukagon działa przeciwnie, a glikokortykosteroidy ją pobudzają[1]. Gdy jesz mało węglowodanów, insulina spada i wątroba produkuje więcej glukozy z innych surowców. Równocześnie z kwasów tłuszczowych powstają ciała ketonowe[1].
Po 3–4 dniach bez węglowodanów układ nerwowy musi sięgnąć po inne źródła energii niż glukoza[5]. Mózg, który zwykle zużywa ok. 150 g glukozy na dobę, w długotrwałym głodzie może brać ponad dwie trzecie energii z ketonów[6]. Zapotrzebowanie na glukozę spada, ale nie znika, i właśnie tę resztę pokrywa glukoneogeneza. Dlatego w ketozie odżywczej glukoza we krwi zwykle pozostaje w normie, mimo że węglowodanów w diecie jest bardzo mało.
Czy białko wyrzuca z ketozy? Glukoneogeneza „na żądanie”
Na forach keto często pojawia się teza, że nadmiar białka „zamienia się w cukier” i przerywa ketozę. Sprawdziło to m.in. badanie z 2013 roku. Ośmioro zdrowych ochotników po nocnym poście zjadło cztery jajka z białkiem znakowanym izotopowo, czyli 23 g białka. Przez 8 godzin ich organizm wytworzył 50,4 g glukozy, ale tylko 3,9 g pochodziło z aminokwasów z jajek[7].
Całkowita produkcja glukozy była przez kilka godzin stała. Autorzy tłumaczą to tym, że gdy rośnie wytwarzanie glukozy jedną drogą, inne drogi są wyhamowywane i ogólny wynik się nie zmienia[7]. To dobry argument za tym, że glukoneogeneza działa „na żądanie”, czyli według zapotrzebowania, a nie według tego, ile białka zjesz.
Uczciwie trzeba dodać ograniczenia. Badanie było małe, dotyczyło jednego posiłku i osób przyzwyczajonych do umiarkowanej ilości białka. Na początku diety bardzo niskowęglowodanowej większość nowej glukozy powstaje właśnie z białka, z jedzenia albo z tkanek[5]. Białko jest więc potrzebne, ale nie ma powodu się go bać. Opis dobrze skomponowanej diety keto zakłada 1–1,5 g białka na kg masy ciała na dobę[6]. O bardzo dużych ilościach białka na keto dobrych danych brakuje. Więcej o proporcjach przeczytasz w haśle makroskładniki.
W cukrzycy jest inaczej. Główną przyczyną wysokiej glukozy jest tam niedostateczne hamowanie glukoneogenezy i rozkładu glikogenu[8]. Osoby z cukrzycą, zwłaszcza na insulinie, przed zmianą diety powinny porozmawiać z lekarzem.
Glukoneogeneza w kuchni keto
Praktyczny wniosek jest prosty: organizm nie potrzebuje węglowodanów z talerza, żeby utrzymać glukozę we krwi, bo potrafi ją wytworzyć sam. Potrzebuje za to regularnie białka. Dobrze, gdy każdy posiłek ma jego porcję, np. omlet na śniadanie, łososia na obiad albo pastę z tuńczyka na kolację.
Ile białka, tłuszczu i węglowodanów wypada na ciebie, policzysz w kalkulatorze kalorii keto. Skład produktów sprawdzisz w tabeli kalorii i węglowodanów netto, a od czego zacząć dietę, opisuje kompendium dieta ketogeniczna dla początkujących.
Najczęstsze pytania
Co to jest glikogen?
To zapas glukozy w postaci długich łańcuchów, magazynowany w wątrobie i mięśniach. Glikogen z wątroby utrzymuje glukozę we krwi między posiłkami, a mięśnie zużywają swój na miejscu[1][4]. Gdy glikogenu brakuje, glukozę wytwarza glukoneogeneza.
Czy z tłuszczu powstaje glukoza?
Tylko z jego niewielkiej części. Tłuszcz to glicerol i kwasy tłuszczowe. Glicerol może stać się glukozą, a kwasy tłuszczowe nie[1]. Na diecie keto glicerol daje część nowej glukozy, na początku diety ok. 16%[5].
Czy glukoneogeneza „spala” mięśnie?
W poście mięśnie uwalniają aminokwasy, m.in. alaninę, które wątroba zamienia w glukozę[1]. Gdy rośnie udział ketonów w zasilaniu mózgu, potrzeba glukozy maleje[6]. Przegląd o ketozie odżywczej opisuje, że osoby na diecie ketogenicznej mają tendencję do zachowania beztłuszczowej masy ciała przy utracie tkanki tłuszczowej[6]. Mimo to warto pilnować odpowiedniej ilości białka w posiłkach.
Czy na keto trzeba jeść węglowodany „dla mózgu”?
Mózg może pokrywać dużą część potrzeb energią z ketonów[6], a brakującą glukozę wytwarzają wątroba i nerki[2]. Dlatego dieta ketogeniczna nie wymaga dodatkowych węglowodanów dla mózgu. Inna sprawa to sytuacje szczególne, takie jak ciąża czy choroby przewlekłe. Wtedy dietę ustala się z lekarzem.
Źródła
- Rui L. Energy metabolism in the liver. Comprehensive Physiology. 2014;4(1):177–197. doi:10.1002/cphy.c130024
- Gerich JE. Role of the kidney in normal glucose homeostasis and in the hyperglycaemia of diabetes mellitus: therapeutic implications. Diabetic Medicine. 2010;27(2):136–142. doi:10.1111/j.1464-5491.2009.02894.x
- Landau BR, Wahren J, Chandramouli V, Schumann WC, Ekberg K, Kalhan SC. Contributions of gluconeogenesis to glucose production in the fasted state. Journal of Clinical Investigation. 1996;98(2):378–385. doi:10.1172/JCI118803
- Adeva-Andany MM, González-Lucán M, Donapetry-García C, Fernández-Fernández C, Ameneiros-Rodríguez E. Glycogen metabolism in humans. BBA Clinical. 2016;5:85–100. doi:10.1016/j.bbacli.2016.02.001
- Paoli A, Rubini A, Volek JS, Grimaldi KA. Beyond weight loss: a review of the therapeutic uses of very-low-carbohydrate (ketogenic) diets. European Journal of Clinical Nutrition. 2013;67(8):789–796. doi:10.1038/ejcn.2013.116
- Gershuni VM, Yan SL, Medici V. Nutritional ketosis for weight management and reversal of metabolic syndrome. Current Nutrition Reports. 2018;7(3):97–106. doi:10.1007/s13668-018-0235-0
- Fromentin C, Tomé D, Nau F, et al. Dietary proteins contribute little to glucose production, even under optimal gluconeogenic conditions in healthy humans. Diabetes. 2013;62(5):1435–1442. doi:10.2337/db12-1208
- Feinman RD, Pogozelski WK, Astrup A, et al. Dietary carbohydrate restriction as the first approach in diabetes management: critical review and evidence base. Nutrition. 2015;31(1):1–13. doi:10.1016/j.nut.2014.06.011
