Ketonkörper und Nervenzellschutz: Eine umfassende Betrachtung

Die ketogene Ernährung erfreut sich großer Beliebtheit als vermeintliches Allheilmittel für diverse Erkrankungen und zur Gewichtskontrolle. Doch bevor man sich dem Hype anschließt, ist es wichtig, die Fakten zu kennen. Dieser Artikel beleuchtet die Rolle von Ketonkörpern, insbesondere im Hinblick auf den Schutz von Nervenzellen.

Was ist die ketogene Ernährung?

Die ketogene Ernährung ist eine fettreiche, eiweißreiche und kohlenhydratarme Diät. Im Grunde wird aus dem "Low Carb"-Trend ein "No Carb"-Ansatz. Der Name "Keto-Diät" leitet sich davon ab, dass der Körper ohne Kohlenhydratzufuhr in einen Zustand der "Ketose" versetzt wird. Das bedeutet, der Körper wird ähnlich wie beim Fasten in einen Hungerstoffwechsel versetzt. Normalerweise gewinnt unser Körper am schnellsten Energie aus Glukose. Das Gehirn ist jedoch auf Kohlenhydrate angewiesen, da Eiweiße und Fette die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden können. Stehen Glukose-Bausteine nicht mehr zur Verfügung oder sind die Speicher aufgebraucht, muss sich der Körper als Schutzmechanismus selbst mit Energie versorgen. Hierfür greift der Körper auf die eigenen Reserven zurück. In der Leber werden Fettsäuren in Ketonkörper umgewandelt bzw. entstehen aus Fettzellen freie Fettsäuren, die sogenannten Ketonkörper. Aus ihnen kann nun das ganze Nervensystem Energie gewinnen. Zusammengefasst bedeutet dies, der Körper stellt die erforderliche Energie aus Fett anstatt aus Kohlenhydraten her. Pasta, Brot, Reis und Co. werden komplett vom Speiseplan gestrichen. Selbst beim Obst und Gemüse gibt es Einschränkungen. Milchprodukte, wie Milch und Joghurt, werden aufgrund des Milchzuckers auch nicht empfohlen.

Es gibt eine strenge und eine gelockerte Form der ketogenen Ernährung. Bei der strengen Form nimmt man nur 30g Kohlenhydrate (das entspricht 2 Kartoffeln und 1 Karotte) zu sich, bei der moderaten sind 50g Kohlenhydrate (das entspricht ca. 100g Nudeln roh) pro Tag erlaubt. Bei dieser Diät gibt es keine „Cheat Days“ oder „Cheat Meals“, denn bereits ein Tag reicht aus, um den Körper aus der Ketose zu locken. Erlaubt sind alle Arten von Fett, sowohl mehrfach und einfach ungesättigte, als auch gesättigte Fettsäuren. Typische Lebensmittel bei der ketogenen Ernährung sind demnach fetter Fisch (Hering, Lachs, Thunfisch, Sardinen etc.), Avocado, Kokosöl, Olivenöl, Butter, Schlagobers, Nüsse, Käse und Wurstwaren.

Ursprünglicher Zweck und Anwendung

Der ursprüngliche Sinn dieser Ernährungsform ist nicht, Menschen dabei zu helfen in kleinere Jeans zu passen. Die Ketogene Diät wurde in den 20er Jahren entwickelt, um Epilepsie bei Kindern zu behandeln, da diese Ernährungsform die Häufigkeit und Schwere von Anfällen reduziert. Eine Ketogene Ernährung sollte nur unter ärztlicher und diätologischer Betreuung durchgeführt werden.

Ketonkörper als alternative Energiequelle für das Gehirn

Das menschliche Gehirn ist ein wahrer Energiefresser, das bis zu 20 % des täglichen Energieumsatzes des Körpers verbraucht. Und das bei gerade mal etwa 2 % des Körpergewichts. Die primäre Energiequelle des Gehirns ist Glukose, wovon es pro Tag ca.130 Gramm verbraucht. Unter normalen Umständen wird Glukose kontinuierlich durch den Blutstrom an das Gehirn geliefert und dient als Energiesubstrat für Neuronen und Gliazellen. Ein konstanter Blutzucker ist somit für eine gleichbleibende Energieversorgung essentiell. Neben Glukose gibt es jedoch noch eine alternative Energiequelle für das Gehirn: Ketonkörper. Diese werden bei sehr eingeschränkter Kohlenhydratzufuhr oder beim Fasten in der Leber aus Fettsäuren synthetisiert. Ketonkörper, wie Beta-Hydroxybutyrat, Acetoacetat und Aceton, können die Blut-Hirn-Schranke passieren und den Neuronen als Energielieferant zur Verfügung stehen.

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Ketonkörper sind für unser Gehirn nicht nur eine effiziente Energiequelle, sondern besitzen auch neuroprotektive Eigenschaften, die die kognitive Leistungsfähigkeit unterstützen und möglicherweise das Risiko neurodegenerativer Erkrankungen senken können. Dies gilt insbesondere dann, wenn unser Gehirn Schwierigkeiten mit der Zuckerverwertung hat. Laut George Cahill und Richard Veech sind Ketone sogar ein besonders effizienter "Super-Treibstoff" fürs Hirn. Studien ergaben, dass die beiden wichtigsten Ketonkörper (Acetoacetat und ß-Hydroxybutyrat) das bei beginnender Demenz bestehende Energiedefizit von etwa 10 bis 20 Prozent tatsächlich ausgleichen können. Zudem konnte gezeigt werden, dass Hirnzellen, deren Zuckeraufnahme gestört ist, problemlos Ketone aufnehmen und verwerten können. Darüber hinaus wirken Ketone neuroprotektiv, entzündungshemmend und schützen Nervenzellen vor den Angriffen aggressiver freier Radikaler. Zudem fördern Ketone die Regeneration geschädigter Nervenzellen, was vor allem für Menschen spannend ist, die bereits erste Demenzsymptome zeigen. Darauf deuten zumindest Laborversuche hin, bei denen es unter dem Einfluss von Ketonen zur Bildung des hirnspezifischen Wachstumsfaktors BDNF (brain derived neurotrophic factor) kam.

Die Rolle von Kokosöl

Durch seine besondere Zusammensetzung stimuliert das Fett der Kokosnuss die Leber zur Ketonbildung, und das sogar weitgehend unabhängig davon, was sonst gegessen wird. Die meisten gesättigten Fettsäuren des Kokosöls sind mittelkettig (sechs bis zwölf Kohlenstoffatome). Das heißt, sie sind im Vergleich zu anderen Fettsäuren relativ klein und werden deshalb anders verdaut und transportiert. Mittelkettige Fettsäuren gelangen schneller vom Darm in die Leber, wo sie bevorzugt in Ketone umgewandelt werden.

In ersten Tests zeigte sich, dass die einmalige Gabe von 40 g mittelkettiger Fettsäuren genügt, um die Ketonmenge im Blut von Patienten mit milder bis moderater Demenz innerhalb von zwei Stunden messbar zu erhöhen. Und: Je mehr Ketone die Patienten im Blut hatten, umso besser schnitten sie in einem Test ihrer geistigen Leistungsfähigkeiten ab.

Neuroprotektive Eigenschaften von Ketonkörpern

Ketonkörper sind nicht nur eine alternative Energiequelle, sondern besitzen auch neuroprotektive Eigenschaften:

• Entzündungshemmende Wirkung: Ketonkörper wirken antientzündlich und können Entzündungen im Gehirn reduzieren.
• Antioxidative Wirkung: Sie schützen Nervenzellen vor oxidativem Stress, der durch freie Radikale verursacht wird.
• Förderung der Neuroplastizität: Ketonkörper können die Bildung neuer neuronaler Verbindungen unterstützen und die Anpassungsfähigkeit des Gehirns verbessern.
• Verbesserung der Mitochondrienfunktion: Sie können die Funktion der Mitochondrien verbessern, den Kraftwerken der Zellen, und so die Energieproduktion steigern.
• Aktivierung der Autophagie: Einer der vielen positiven Effekte der Ketose ist die Aktivierung der Autophagie: der Abbau und das Recycling beschädigter Zellbestandteile zur Energiegewinnung. Der Begriff Autophagie ist vom griechischen autóphagos - „sich selbst verzehrend“ - abgeleitet und bezeichnet eine Art körpereigene Müllabfuhr: Der Müll, der sich im Laufe der Zeit in den Zellen ansammelt, wird in einem ersten Schritt in eine Hülle gepackt und anschließend von Enzymen in seine Bestandteile zerlegt. Der wiederverwertbare Anteil wird recycelt, der Rest ausgeschieden. Damit kommt der Ketose bzw. der Autophagie eine Schlüsselrolle für die Aufrechterhaltung der Gesundheit zu. Der Abbau von Zellschrott sorgt dafür, dass die Zellen ihre Aufgabe weiterhin gut erfüllen können.

Ketonkörper und neurodegenerative Erkrankungen

Die neuroprotektiven Eigenschaften von Ketonkörpern machen sie zu einem vielversprechenden Ansatz zur Vorbeugung und Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Multipler Sklerose.

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Alzheimer-Krankheit

Alzheimer ist definiert als eine neurodegenerative Krankheit, die durch den fortschreitenden Untergang von Nervenzellen und Nervenzellkontakten charakterisiert ist. Die Erkrankung ist die häufigste Form der primären Demenzen, die durch direkte Veränderungen der Gehirnstruktur hervorgerufen werden. Infolgedessen kommt es zu einem immer stärker werdenden Verlust der Hirnfunktion, insbesondere des Gedächtnisses und der kognitiven Leistung.

Bereits im frühen Stadium einer Alzheimer-Erkrankung lässt sich mithilfe von bildgebenden Verfahren (z.B. PET-Verfahren) eine gestörte Glukoseverwertung in den Gehirnzellen nachweisen. Der Glukosestoffwechsel bei Alzheimer-Patienten ist etwa um 55-65 % vermindert, was nachweislich bereits vor dem erhöhten Zelluntergang der Fall ist und nicht aus diesem resultiert. Hiermit einher geht augenscheinlich eine stärkere Phosphorylierung des Tau-Proteins. Alzheimer geht mit einer Insulinresistenz des Gehirns einher, weswegen die Erkrankung auch als „Diabetes des Gehirns“ oder „Diabetes Typ 3“ bezeichnet wird.

Da Ketone neuroprotektiv wirken und die Hirnfunktion verbessern können, wird die ketogene Ernährung als eine mögliche Therapieoption für Alzheimer diskutiert. Erste Studien haben vielversprechende Ergebnisse gezeigt, wie messbare Verbesserungen in kognitiven Tests, verbesserte sprachliche und Alltagsfähigkeiten, bessere Stimmung und Kommunikationsfähigkeit sowie Hirnscans, die zeigen, dass der Abbau von Hirnsubstanz zum Stillstand kam.

Weitere Erkrankungen

Auch bei anderen neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson und Multipler Sklerose gibt es Hinweise darauf, dass Ketonkörper eine positive Wirkung haben können. Allerdings sind hier noch weitere Studien erforderlich, um die genauen Mechanismen und die optimale Anwendung zu verstehen.

Risiken und Nebenwirkungen der ketogenen Ernährung

Eine Ketogene Ernährung sollte nur unter ärztlicher und diätologischer Betreuung durchgeführt werden. Der Verzicht auf Kohlenhydrate wirkt sich negativ auf den Energielevel des Körpers und vor allem auf die Nährstoffversorgung aus. Zusätzlich kann diese Ernährungsform auch zu einem Muskelabbau führen. Durch das Weglassen, beziehungsweise der starken Einschränkung von Obst und Gemüse, ist eine ausreichende Versorgung an Vitaminen, Spurenelementen & Mineralstoffen nicht mehr gewährleistet. Dies kann zu folgenden Symptomen führen: Konzentrationsabfall, Müdigkeit, Übelkeit, etc. Zudem wird vermehrt Aceton über die Haut ausgeschieden, was sich folglich durch Mundgeruch bemerkbar macht. Der Mangel an Ballaststoffen wirkt sich außerdem negativ auf die Darmflora und den Stoffwechsel aus und führt nicht selten zu Verstopfung. Die extrem hohe Zufuhr an Fett (v.a. gesättigte Fettsäuren) kann die Blutfettewerte verschlechtern und Hypercholesterinämie begünstigen.

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Die Umstellung des Stoffwechsels auf Fettverbrennung kann zu vorübergehenden Nebenwirkungen führen, die als „Keto-Grippe“ bekannt sind. Die langfristigen Nebenwirkungen einer ketogenen Diät können schwerwiegender sein, wenn diese zu Ernährungsmängeln führt. So kritisieren ErnährungswissenschaftlerInnen den hohen Gehalt an tierischem Eiweiß und teilweise auch an gesättigten Fetten und verweisen auf die Gefahr eines Nährstoff- und Ballaststoffmangels aufgrund der unausgewogenen Ernährung. Im schlimmsten Fall kann dies sogar zu Nierenschäden führen. Insbesondere bei Menschen, die an Diabetes Typ I leiden, besteht darüber hinaus die Gefahr einer sogenannten Ketoazidose, einer Übersäuerung des Bluts durch die Ansammlung von Ketonkörpern, die unbehandelt zum diabetischen Koma führen kann. Allerdings darf man die Ernährungsketose nicht mit der Ketoazidose verwechseln.

Alternativen zur ketogenen Ernährung

Es gibt auch andere Möglichkeiten, die Ketonproduktion auf natürliche Weise zu fördern, ohne eine strenge ketogene Diät einhalten zu müssen:

• Intervallfasten: Durch regelmäßige Fastenperioden kann der Körper lernen, effizienter Fett zu verbrennen und Ketonkörper zu produzieren. Stichwort 6/18.
• Regelmäßige Mahlzeiten: Durch das regelmäßige Essen über den Tag verteilt wird, ein gleichmäßiger Glukosefluss gewährleistet.
• Bewusste Snackauswahl: Mit Snacks wie z. B. Physische Aktivität: Regelmäßige körperliche Bewegung fördert die Glukoseaufnahme in die Zellen und verbessert die Insulinempfindlichkeit.
• Einnahme von MCT-Öl: Mittelkettige Triglyceride (MCT) werden leicht in Ketonkörper umgewandelt und können so die Ketonproduktion ankurbeln.
• Verzehr von Kokosöl: Kokosöl enthält einen hohen Anteil an mittelkettigen Fettsäuren und kann die Ketonproduktion anregen.
• Kohlenhydratauswahl: Komplexe Kohlenhydrate wie (abgekühlte) Kartoffeln, Quinoa, Hülsenfrüchte oder stärkehaltiges Gemüse sind ideal. Einfache Zucker wie in Süßigkeiten oder Softdrinks führen zu einem steilen und starken Blutzuckeranstieg. Besser sind spezielle Zuckerarten, die sich nur wenig auf den Blutzucker auswirken, dem Gehirn aber als wunderbare Energiequelle dienen. Teils sogar bei bestehender Insulinresistenz.
• Ausgewogene Makronährstoffverteilung: Eine Mahlzeit, die ausreichend Proteine und Fette enthält, führt zu einer langsameren und stetigeren Blutzuckeranstieg.

Fazit

Ketonkörper sind eine wichtige alternative Energiequelle für das Gehirn und besitzen neuroprotektive Eigenschaften, die möglicherweise vor neurodegenerativen Erkrankungen schützen können. Die ketogene Ernährung kann eine Möglichkeit sein, die Ketonproduktion zu fördern, birgt aber auch Risiken und Nebenwirkungen. Es gibt auch andere Möglichkeiten, die Ketonproduktion auf natürliche Weise zu unterstützen, ohne eine strenge Diät einhalten zu müssen.

Es ist wichtig, sich umfassend zu informieren und sich von einem Arzt oder Ernährungsberater beraten zu lassen, bevor man eine ketogene Ernährung beginnt oder andere Maßnahmen zur Förderung der Ketonproduktion ergreift.

Weitere wichtige Nährstoffe für das Gehirn

Neben Ketonkörpern gibt es noch weitere Nährstoffe, die für die Gesundheit und Funktion des Gehirns von großer Bedeutung sind:

• Omega-3-Fettsäuren: Diese Fettsäuren sind wichtig für die Struktur und Funktion der Zellmembranen im Gehirn und können die kognitive Leistungsfähigkeit verbessern.
• B-Vitamine: B-Vitamine spielen eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel des Gehirns und sind an der Produktion von Neurotransmittern beteiligt.
• Antioxidantien: Antioxidantien schützen das Gehirn vor oxidativem Stress und können das Risiko neurodegenerativer Erkrankungen senken.
• Proteine: Proteine sind für den Aufbau und die Reparatur von Gewebe sowie für zahlreiche Stoffwechselprozesse im Körper essenziell. Aminosäuren liefern ebenso einen wichtigen Beitrag für die Ernährung des Gehirns. Sie dienen als Bausteine für Proteine, welche wiederum für die Neurotransmitterproduktion, die Muskelreparatur und die Immunfunktion notwendig sind.
• Cholin: Cholin, ein essenzieller Nährstoff, ist für die Acetylcholinsynthese von Bedeutung. Acetylcholin ist ein Neurotransmitter, der kritisch für Gedächtnisfunktionen und die Aufmerksamkeitssteuerung ist. Zusätzlich ist es an der an der Myelinsynthese beteiligt, welche die Signalübertragung der Neuronen erleichtert.
• Creatin: Creatin das nicht nur in der Energiebereitstellung im Muskel, sondern auch innerhalb von Gehirnzellen eine Rolle spielt. Es erhöht die Synthese von Adenosintriphosphat (ATP) und unterstützt die zelluläre Energieproduktion, z. B. nach Schlafmangel oder unter Bedingungen erhöhter Energieanforderung. Die Folge sind weniger Müdigkeit und verbesserte Konzentration.

Eine ausgewogene Ernährung, die reich an diesen Nährstoffen ist, kann dazu beitragen, die Gesundheit und Funktion des Gehirns zu erhalten und das Risiko neurodegenerativer Erkrankungen zu senken.

Die Rolle eines stabilen Blutzuckerspiegels

Die Aufrechterhaltung eines stabilen Blutzuckerspiegels ist entscheidend für eine gute kognitive Funktion. Sowohl ein zu hoher Blutzucker als auch ein zu niedriger können zu Ermüdungserscheinungen, Konzentrationsschwäche und insbesondere langfristig zu einer Beeinträchtigung des Gedächtnisses führen. Für optimale geistige Leistungsfähigkeit sind leicht erhöhte Blutzuckerwerte um die 120 mg/dl ideal. Um das Gehirn gleichmäßig mit Glucose zu versorgen, sind starke Spitzen oder Tälern zu vermeiden. Mit den modernen Ernährungsgewohnheiten ist es häufig so, dass wir mehr Kohlenhydrate und hier insbesondere kurzkettige aufnehmen als verbrauchen.

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