Наука, що стоїть за ключовим словом, частина друга - Переваги ацетону вдиху проти вимірювання крові та сечі

Історія вимірювань ацетону в диханні

Історія використання ацетону для дихання для визначення рівня кетонів у людини сягає майже 100 років. Ерік Відмарк опублікував перший опис методів вимірювання ацетону в альвеолярному повітрі (легені), а також дослідження крові та сечі (Widmark 1920b, 1920a, 1919). У цьому дослідженні автори успішно продемонстрували метод точного вимірювання ацетону в диханні у пацієнтів з діабетичним кетоацидозом.

Фрагмент статті доктора Відмарка про дихальний ацетон 1920 року.

Для того, щоб зрозуміти, як ми вирішили розробити датчик ацетону для дихання як інструмент для вимірювання харчового кетозу як засобу для зниження ваги, спершу важливо переглянути деякі основні біологічні дані.

Почнемо з того, як виробляються кетони в печінці. Вихідним матеріалом є жирні кислоти, отримані з раціону або мобілізовані з нашої жирової (жирової) тканини. Ці жирні кислоти виробляються з ферментів, що розщеплюють запаси жиру в момент потреби (голодування, голодування, фізичні вправи). Жирні кислоти транспортуються кров’ю до печінки, де вони окислюються (спалюються), а продуктом цього окислення є хімічна речовина, яка називається ацетил-КоА. Ацетил-КоА є критичним джерелом палива для наших клітин і нашого організму. Це робиться шляхом доставки ацетильної групи до циклу лимонної кислоти (цикл Кребса), який буде використовуватися для виробництва енергії.

Коли рівень глюкози (цукру) дуже низький, може спостерігатися надлишок ацетил-КоА з жирних кислот, що переважає клітинний механізм циклу Кребса. Це спричиняє шунтування ацетил-КоА на альтернативний шлях, кетогенез (виробництво кетонів). Коли це трапляється, печінка починає виробляти кетони. Це давній механізм, який ми розробили, щоб захистити нас від голоду, коли їжі бракувало. Люди можуть жити місяцями з нульовою калорійністю їжі, оскільки ми адаптували механізм перетворення запасів жиру в енергію, яку наш мозок, серце та інші тканини можуть використовувати у вигляді кетонів.

То як це відбувається? Найпростіший спосіб думати про це полягає в тому, що 2 молекули ацетил-КоА поєднуються і в підсумку призводять до утворення нової молекули, яка називається ацетоацетат.

Ацетоацетат - це перше із того, що зазвичай називають кетоновими тілами. Він розщеплюється ферментами до двох інших молекул. Перший з них називається β-гідроксибутират. Це “кетонове тіло”, яке вимірюється в більшості аналізів крові на кетони. Другий - це ацетон.

Ось основна формула:

Ацетоацетат, β-гідроксибутират і ацетон зазвичай називають кетоновими тілами, але їх ефективність, фізіологія та вимірювання дуже різні.

Сьогодні більшість кетонових аналізів крові (тестів) вимірюють β-гідроксибутират. Більшість аналізів сечі вимірюють ацетоацетат, а більшість вимірювань дихання вимірюють ацетон. Це пов’язано з тим, що ацетон - єдиний з трьох, який насправді досить малий, щоб його можна було знайти в диханні.

Хоча вимірювання ацетону в диханні вперше було описано майже 100 років тому, воно широко не використовувалось для виявлення кетонів, здебільшого тому, що воно вимагало дорогого обладнання та технічної експертизи. Важливо також зазначити, що, хоча було проведено багато досліджень, що порівнюють вимірювання трьох кетонових тіл, це були невеликі дослідження завдяки технічній природі вимірювання ацетону.

Ми довго думали над тим, як найкраще виміряти кетони. У всіх методів, безумовно, є переваги та недоліки. Але важливо пояснити, як і чому Кейто потрапив на дихання ацетоном як нашою основною формою вимірювання кетонів.

Найголовніше, що слід врахувати, це мета вимірювання. Одним з фундаментальних принципів, на якому був заснований Кейто, є те, що швидкий зворотний зв’язок у формі біомаркера може сприяти посиленню позитивних змін поведінки, що сприяють підвищенню успіху та задоволення від програми схуднення - у цьому випадку, кетогенної дієти. Важливо наголосити на слові насолода. Особисто, спробувавши всі методи вимірювання кетонів тисячі разів, я відчуваю, що колою палець, щоб отримати кров не приємно, і уявляю, що я далеко не єдиний користувач з таким досвідом. Те саме стосується вимірювання ацетоацетату в сечі - обидва ці методи руйнують. Вони також дорогі тим, що вони покладаються на витратні кетонові смужки, які використовуються один раз та утилізуються. Крім усього цього, ми також виявляємо, що вдування в датчик дихання Кейто є розслаблюючим і медитативним, а не болісним і руйнівним.

Як тільки ми зупинились на диханні, це залишило лише один вибір щодо того, що вимірювати: ацетон. Це було просте рішення, оскільки ацетон - єдиний кетон, який можна виявити в диханні.

Тож вимірювання ацетону корисно для зменшення ваги?

Ось реферат з статті 2011 року, що демонструє вплив короткочасного обмеження вуглеводів на втрату ваги у жінок із ожирінням. Результатом стало те, що дієта з обмеженим вмістом вуглеводів призвела до значної втрати ваги та втрати жиру порівняно з контрольною дієтою. І єдиним маркером, який корелював із втратою ваги, були сеча та плазма (кров) ацетон (де Толедо Тріффоні-Мело та ін., 2011).

А як щодо дихання ацетоном?

Ось приклад 1960-х років, який показує, що вимірювання дихання ацетоном можна використовувати для керування втратою ваги та контролю, принаймні в лабораторних умовах (Rooth and Östenson 1966).

Нижче ви можете бачити, що ацетон вдиху підвищується у людей із ожирінням, які дотримуються дієти з обмеженим вмістом калорій, а потім ще більше піднімаються на дієті з нульовою калорією і повертаються назад після їжі. Знову ж таки, це ранній доказ концепції, що вимірювання дихання ацетоном може бути надзвичайно корисним для керування втратою ваги.

Інші дослідження показали, що ацетон є надзвичайно надійним способом виявлення харчового кетозу і вигідно порівнює з вимірюванням крові та сечі. Ось список літератури: (Ajibola et al. 2013; Blaak et al. 2006; Španěl et al. 2011; Byrne et al. 2000; Qiao et al. 2014; Musa-Veloso, Likhodii, and Cunnane 2002).

І ось більш сучасний огляд використання ацетону для дихання для зменшення ваги або за допомогою загального обмеження калорій, використання дієт з низьким вмістом вуглеводів з високим вмістом жиру або обох (Anderson 2015).

Тут ви можете побачити взаємозв'язок між диханням ацетону та бета-гідроксибутріатом крові:

Як бачите, між цими двома аналітами існує дуже сильний зв’язок із використанням дуже точного обладнання. І це призвело до цього короткого огляду того, як ацетон дихання співвідноситься з різними фізіологічними станами у людини.

Отже, підсумовуємо:

Є дуже вагомі докази того, що вимірювання кетонів корисно для схуднення і особливо корисно для керівництва тими, хто сподівається схуднути на кетогенній дієті.
Наукові дані показують, що не існує різниці в точності або ефективності (у співвідношенні кетонів з окисленням жиру або втратою ваги) ацетону (вимірюється в крові, сечі або диханні) або бета-гідроксибутріату (вимірюється в крові) за допомогою лабораторних досліджень. обладнання золотого стандарту. Тобто наука тверда: ацетон принаймні такий же хороший, якщо не кращий біомаркер, ніж бета-гідроксибутріат крові.

Коли ми переходимо від науково обгрунтованої літератури до реальної корисності, ключовим диференціатором, зрештою, буде ефективність окремих датчиків. Завдяки великим дослідженням і розробкам запатентований датчик дихання Keyto спроектований так, щоб бути селективним щодо ацетону, і кожен пристрій індивідуально калібрується для точності. Ми виявили, що він працює так само добре або краще, як і всі доступні споживчі пристрої, включаючи найпопулярніші вимірювачі кетону крові.

Висновок

Зрештою, важливим є лише результат, наскільки програма чи інструмент забезпечує успіх у великій популяції. Ми в Keyto прагнули розробити програму, яка дозволяє кожному досягти і підтримувати втрату ваги та покращення здоров'я. Ми вважаємо, що кетогенна дієта має багато переваг, але одна, яка відокремлює її від усіх інших, полягає в тому, що вона забезпечує ключовий біомаркер, яким слід керуватися для оцінки успіху. І на власному досвіді, а також на досвіді наших перших користувачів ми виявили, що використання датчика дихання Keyto є приємним та надзвичайно ефективним як засіб для схуднення в поєднанні з програмою Keyto, що робить акцент на низьковуглеводній та здоровій жирній їжі.

Переваги використання вимірювання дихання в порівнянні з кетонами крові або сечі очевидні. Люди можуть досягти успіху завдяки кращому загальному досвіду за нижчою вартістю та без жодних клопотів. Точне вимірювання ацетону вдиху надзвичайно добре виконує програму схуднення, і це підтверджується наукою.

Аджибола, О. А., Д. Сміт, П. Шпанель та Г. А. Фернс. 2013. «Вплив харчових поживних речовин на леткі метаболіти дихання», J Nutr Sci, 2. Андерсон, Джозеф С. 2015. «Вимірювання дихання ацетоном для контролю втрати жиру: огляд», Ожиріння (Silver Spring, Md.), 23: 2327 -34.Блаак, Е.Е., Г.Хул, К.Вердіч, В.Стіч, А.Мартінес та М.Петерсен. 2006. "Окислення жиру до та після високого навантаження жиру в інсулінорезистентному стані з ожирінням", J Clin Endocrinol Metabol., 91. Birne, H., K. Tieszen, S. Hollis, T. Dornan і J. New . 2000. «Оцінка електрохімічного датчика для вимірювання кетонів крові», Diabetes Care., 23.

де Толедо Тріффоні-Мело, Андреса, Інгрід Дік-де-Паула, Гільерме Ваннуккі Портарі, Альчеу Афонсо Жордао, Пола Гарсія Чіарелло та Роза Ванда Діес-Гарсія 2011. „Короткочасна дієта з обмеженим вмістом вуглеводів для схуднення у жінок, що страждають ожирінням”, Хірургія ожиріння, 21: 1194-202.

Муса-Велосо, К., С. С. Ліходій та С. С. Куннане. 2002. «Ацетон для вдиху - надійний показник кетозу у дорослих, які споживають кетогенні страви», Am J Clin Nutr., 76.

Цяо Ю., З. Гао, Ю. Лю, Ю. Ченг, М. Ю., Л. Чжао. 2014. «Тестування кетону на дихання: новий біомаркер для діагностики та терапевтичного моніторингу діабетичного кетозу», BioMed Res Int, 2014.

Рут, Геста та Стіг Остенсон. 1966. «АЦЕТОН В АЛВЕОЛЯРНОМ ПОВІТРІ І КОНТРОЛЬ ДІАБЕТУ», The Lancet, 288: 1102-05.

Шпанель, П., К. Дрягіна, А. Рейшкова, Т. В. Чіппендейл та Д. Сміт. 2011. ‘Концентрація ацетону в диханні; біологічна мінливість та вплив дієти ', Physiol Meas., 32.

Widmark, E. M. 1919. «Дослідження концентрації ацетону в крові, сечі та альвеолярному повітрі: I. Мікрометод для оцінки ацетону в крові на основі методу йодоформу», Біохімічний журнал, 13: 430-45.

———. 1920а. ‘Дослідження концентрації ацетону в крові, сечі та альвеолярному повітрі. II: Проникнення ацетону та ацетооцтової кислоти в сечу ’, Біохімічний журнал, 14: 364-78.

———. 1920б. ‘Дослідження концентрації ацетону в крові, сечі та альвеолярному повітрі. III: Елімінація ацетону через легені, Біохімічний журнал, 14: 379-94.