Unser Körper der Zauberkünstler: Gluconeogenese

Was würde passieren, wenn wir nicht drei Mahlzeiten am Tag einnehmen könnten? Unsere Vorfahren in der Steinzeit waren Jäger und Sammler und dementsprechend kann davon ausgegangen werden, dass sie auch Hungerphasen durchstehen mussten, wenn einmal keine Nahrung auffindbar war.

Für den Körper bedeutet das: kein Zucker, der von außen zugeführt wird, um den Blutzuckerspiegel aufrecht zu erhalten. Es gibt jedoch Organe in unserem Körper die auf Zucker, genauer gesagt auf Glukose, angewiesen sind, um zu funktionieren. Aber dazu später noch mehr.

Wir erinnern uns: Glukose ist ein Einfachzucker und bei vielen auch bekannt als Traubenzucker. Üblicherweise ist dieser unser Brennstoff zur Energiegewinnung, der in den Zellkraftwerken zu ATP umgewandelt wird. Aus diesem Grund hat sich unser Körper einen Stoffwechselweg einfallen lassen, der aus Nicht-Kohlenhydrat-Quellen in Phasen des Hungers oder des Fastens Glukose bilden kann. Dies geschieht durch die Gluconeogenese.

Was ist die Gluconeogenese und wie funktioniert sie?

Unsere Nahrungsaufnahme startet im Mund: Lebensmittel werden gekaut, mit Speichel vermischt und anschließend geschluckt. Durch die Speiseröhre gelangt der Nahrungsbrei in den Magen, wo durch den sauren Magensaft die weitere Zersetzung stattfindet. Von dort geht es weiter in den Darm. Im Darm werden Kohlenhydrate, Fette und Proteine als kleinste Nahrungsbestandteile resorbiert. Im Fall der Kohlenhydrate heißt das, dass sie hauptsächlich in Form von Glukose über die Darmschleimhaut aufgenommen werden. Aus diesem Zuckermolekül kann unser Körper über die Glykolyse Energie gewinnen und alle Zellen unseres Körpers versorgen.

Wenn wir jedoch fasten, hungern oder uns ketogen ernähren, wird keine oder kaum Glukose von außen zugeführt. Das könnte zu Problemen führen, die wir später noch genauer erläutern. Deshalb hat sich unsere Körper einen Mechanismus einfallen lassen, der aus anderen Substanzen, wie Laktat, glukogenen Aminosäuren und Glycerin Glukose bilden kann: die Gluconeogenese. Dieser Vorgang ist also bildlich gesprochen die Umkehrung der Glykolyse. Bio-chemisch betrachtet ist es jedoch nicht möglich, jeden Schritt der Glykolyse zu reversieren. Lokalisiert ist die Gluconeogenese in der Leber und in den Nieren.

Die wichtigsten Substrate für die Gluconeogenese:

Laktat: Laktat ist das Salz der Milchsäure und entsteht bei der anaeroben Glykolyse. Anfallendes Laktat kann dann über das Blut zur Leber transportiert werden, wo es über mehrere Schritte im sogenannten Cori-Zyklus wieder zu Glukose umgebaut und in den Blutkreislauf eingeschleust werden kann.

Glukogene Aminosäuren: Ein Protein besteht aus ganz vielen zusammengeketteten Aminosäuren. Diese Aminosäuren, vor allem Alanin und Glutamin, werden ähnlich wie Laktat über das Blut zur Leber und den Nieren transportiert und dort wieder zu Glukose umgewandelt.

Glycerin: Triglyceride sind die häufigsten Nahrungsfette und bestehen aus einem Molekül Glycerin und drei freien Fettsäuren. Die Fette werden also gespalten und das Glycerin kann in die Gluconeogenese eingeschleust werden und wieder zu Glukose umgewandelt werden.

Auch wenn bei der Gluconeogenese Stoffe gebildet werden, ist es ein kataboler, also abbauender Stoffwechselweg, da zuerst Energie aufgewendet werden muss, um etwas aufzubauen.

Wann findet Gluconeogenese statt?

Gluconeogenese findet prinzipiell immer statt. Die Rate variiert jedoch, je nach Angebot und Nachfrage. Auch nach einer Mahlzeit, in der Kohlenhydrate aufgenommen wurden, läuft die Gluconeogenese ab, allerdings nur in einem geringen Umfang. Während des Schlafens kann Glukose entweder durch die Gluconeogenese oder aber auch durch den Abbau von Glykogenspeichern erfolgen. In welchem Verhältnis dies passiert, hängt davon ab, wie viel Glykogen vorhanden ist. Ist gespeichertes Glykogen vorhanden, wird das auf jedem Fall zuerst verbraucht.

Durch intermittierendes Fasten kann die Gluconeogenese stark angekurbelt werden. Wird länger als zwei Tage gefastet, steigt die Rate jedoch nur noch sehr langsam an. Sind alle Glykogenreserven verbraucht, wird die benötigte Glukose ausschließlich aus der Gluconeogenese gewonnen. Durch eine ketogene Diät kann dieser Zustand erreicht werden.

Lebenswichtige Gluconeogenese

Die Bedeutung der Gluconeogenese

Wie bereits erwähnt, ist unser Körper aus verschiedenen Gründen auf Glukose angewiesen.

Vorbeugung von Hypoglykämie

Der Blutzuckerspiegel unseres Körpers sollte sich in einem definierten Bereich befinden, damit alle Körperfunktionen optimal ablaufen. Sinkt er jedoch drastisch ab, kann das schwere gesundheitliche Folgen haben, insbesondere Diabetiker können in eine lebensbedrohliche Hypoglykämie fallen.

Normale Blutzuckerwerte bei gesunden Menschen auf nüchternem Magen liegen bei 5,5-6 mmol/L. Nach einer Mahlzeit sollte ein Maximum von 9 mmol/L nicht überschritten werden. Außerdem sollte selbst nach längerem Fasten die 3 mmol/L Grenze nicht unterschritten werden.

Obligate Glukoseverwerter

Es gibt in unserem Körper Gewebe und Organe, die Glukose benötigen und keine anderen Substrate wie Ketone zur Energiegewinnung nutzen können. Zu diesen zählen Nervengewebe, Nierenmark, Hoden und Erythrozyten, unsere roten Blutkörperchen.

Auch unser Gehirn kann sich nicht ausschließlich über Ketone versorgen. Es kann zwar zu einem Großteil, etwas 70 – 80 %, seine Energie aus Ketonkörpern gewinnen, doch die restlichen Prozente müssen aus Glukose stammen. Dies wird über die Gluconeogenese sichergestellt.

Gluconeogenese und ketogene Ernährung

Gluconeogenese und Ketose

Oft wird befürchtet, dass durch eine erhöhte Zufuhr von Eiweiß auch mehr Glukose über die Gluconeogenese gebildet wird und man somit aus der Ketose fällt. Der Körper kurbelt die Gluconeogenese jedoch nur soweit an, wie er auch Glukose benötigt.

Sind wir also bereits in der Ketose, verwendet der Körper als primäre Energiequelle grundsätzlich Ketonkörper. Es wird also nur so viel Glukose produziert, wie der Körper benötigt, um alle Organe zu versorgen, die Ketone nicht verwerten können. Es wird daher nicht unendlich viel Glukose aus dem zugeführten Protein hergestellt. Wer jedoch auf der sicheren Seite sein möchte, kann die Faustregel 1 – 1,5 g Eiweiß pro Kilogramm Körpergewicht anwenden.

Befinden wir uns allerdings nicht in der Ketose, sondern führen lediglich eine Low Carb-Ernährung durch, produziert der Körper keine Ketone und deckt seinen Energiebedarf hauptsächlich aus den zugeführten Kohlenhydraten.

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Literaturverzeichnis

Fendt, T. (12. Juli 2019). Was ist Gluconeogenese? Warum dieser Stoffwechselweg dich nicht aus der Ketose wirft. Abgerufen am 26. März 2020 von https://www.brainperform.de/gluconeogenese/#2_Gewebe_zu_versorgen_das_keine_Ketone_verwenden_kann

Gerich, J. E. (Februar 2010). Role of the kidney in normal glucose homeostasis and in the hyperglycaemia of diabetes mellitus: therapeutic implications. Abgerufen am 26. März 2020 von https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4232006/

Koolman, P. D. (27. November 2019). Gluconeogenese: Überblick und Reaktionen. Abgerufen am 26. März 2020 von https://viamedici.thieme.de/lernmodule/biochemie/gluconeogenese+%C3%BCberblick+und+reaktionen

Haufe, K. (Januar 2020). Careto®-Onlinekurs. Abgerufen am 12. Februar 2020
               https://www.ernaehrung-bewegung-muenchen.de/careto/

Krebserkrankungen und ketogene Ernährung

Wie Kann fettreiche Ernährung Krebstherapie unterstützen?

Nach Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist Krebs die zweithäufigste Todesursache in Deutschland. Bisher wurde keine spezielle Ernährungsform gefunden, um das Wachstum von Krebszellen zu unterdrücken. Für ihre Vorteile bei der Gewichtsabnahme ist die ketogene Ernährung schon bekannt, aber mittlerweile gibt es neue Forschungen, die diese Ernährungsform als geeignete Diät zur Krebsbekämpfung nachweisen.

Vorteile der Ketose bei Krebs

Die ketogene Ernährung ist eine sehr kohlenhydratarme, fettreiche Ernährung die den Stoffwechselzustand der Ketose zur Folge hat. Um zu wachsen, sind die meisten Tumorzellen von Glukose abhängig und können 20 – 30 Mal mehr Glukose verstoffwechseln. Aus diesem Prozess entstehen höhere Mengen an Laktat, welches ein invasives Wachstum der Tumore ermöglicht. Fette werden von Krebszellen kaum verwertet. Daher könnte eine ketogene Ernährung den Blutzuckerspiegel reduzieren, die Glukoseaufnahme in die Tumorzellen verringern und somit dazu beitragen, das Tumorwachstum zu hemmen.

Außerdem, können geringere Insulinmengen, erhöhte Mengen an Ketonkörpern und eine bedarfsgerechte Kalorienaufnahme unterstützend zu einer Krebsbehandlung beitragen. Zusätzlich verhindert die ausreichende Zufuhr von Fetten den Abbau von Eiweiß und damit den Muskelschwund und Kraftverlust, was bei Krebspatienten oft als Nebenwirkung vorkommt. Durch eine fettreiche Ernährung wird es auch bei ausgezehrten Patienten möglich, das Gewicht wieder zu stabilisieren.

Nachteile der ketogenen Ernährung

Im Gegensatz zu herkömmlichen Krebstherapien sind die Nachteile und Nebenwirkungen der ketogenen Ernährung sehr gering. Chemotherapie wird besser vertragen und Tumorzellen werden wieder für Therapien sensibilisiert. Die Erfolge durch Kaloriendefizite und Fasten sind bei Krebserkrankungen schon bekannt. Da eine Einschränkung der Kohlenhydrate sich positiv auf unseren Stoffwechsel auswirkt, ergibt sich die Möglichkeit Krebserkrankungen ohne Nebenwirkungen wie Hunger oder die Gewichtsabnahme zu bekämpfen.

Studienlage

Eine Studie von Zhou, W. et al (2007) hat die Effekte einer ketogenen Diät auf tierische und menschliche Hirnkrebstumoren getestet. Im Vergleich zu einer Standard-Ernährung (Low-Fat, high-Carbohydrate), verlängerte eine ketogene Ernährung die Lebenszeit und konnte das Wachstum von Krebszellen bei tierischen und menschlichen Gehirnzellen hemmen. Zusätzliche Studien zeigten weiterhin, dass Diäten mit eingeschränkten Kohlenhydraten-Mengen positiv auf Krebsbehandlungen wirken. Allerdings sollten die Nahrungsfette überwiegend aus Quellen mit Omega-3-Fettsäuren (Fisch, Fischöl, Leinöl, Rapsöl) statt Quellen mit Omega-6-Fettsäuren stammen, da diese eine mögliche Korrelation mit bestimmten Krebsarten zeigen.

Die Ziele einer ketogenen Ernährung bei Krebs lassen sich somit zusammenfassend darstellen in der Reduktion von

  • Insulinresistenz
  • Entzündungsreaktionen
  • Glukosespitzen
  • und von Insulin als Wachstumsfakor.

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Du willst mehr über die ketogene Ernährung lesen? Dieser Blogartikel über Ketonkörper und Tumorwachstum könnte für dich interessant sein!

3 Ketonkörper gegen Tumorwachstum

Heute möchten wir euch mit wenigen und vor allem einfachen Worten erklären, was ‚Ketose‘ ist und warum sie sinnvoll sein kann.

Ein bisschen Biochemie

Aus biochemischer Sicht ist Ketose nichts anderes als ein alternativer Stoffwechselzustand. Im Normalfall verbrennt unser Körper zur Energiegewinnung Glukose. Man könnte also auch sagen, der Normalzustand unseres Körpers ist die Verbrennung bzw. Verstoffwechselung von Kohlenhydraten. Die Alternative dazu ist die Verstoffwechselung von Fetten und Ketonkörpern. Diesen Zustand nennt man Ketose. Wenn wir unserem Körper keine oder nur sehr, sehr wenige Kohlehydrate  zur Verfügung stellen, wird die Verstoffwechselung von Fett in Gang gesetzt.

Zusätzlich beginnt unsere Leber, aus Fettsäuren Ketonkörper (oder auch Ketokörper) herzustellen. Diese, kurz genannt Ketone, sind ein Ersatzbrennstoff für unseren Körper anstelle von Glukose. Der Körper wird also darauf umgestellt, statt Glukose Fette und Ketonkörper  zu verbrennen, um Energie zu gewinnen. Bei Ketonkörper handelt es sich um 3 chemische Verbindungen: Acetoacetat, Aceton und Beta-Hydroxybutyrat.

Welche Vorteile bringt die Ketose?

Das Vorteilhafte daran ist, dass Ketonkörper nahezu rückstandsfrei verbrennen. Während beim Abbau von Glukose als Endprodukt unter anderem Laktat , also Milchsäure und Pyruvat entstehen, die als Endprodukte für unseren Körper nicht von Vorteil sind, verbrennen Ketone sehr sauber.

Außerdem schützen Ketone auf optimale Weise unser Gehirn. Bereits seit vielen Jahren wird die ketogene Ernährung als etablierte Therapiemethode bei der Behandlung von Epilepsie eingesetzt. In ersten Studien konnte bereits nachgewiesen werden, dass Ketone auch Erkrankungen wie Alzheimer verlangsamen können und positive Auswirkungen als therapiebegleitende Ernährung bei Krebs haben. Hierbei kann man zwar nicht – wie weithin in  Medien gern geschehen – von einem „Aushungern“ von Krebszellen sprechen. Es geht vielmehr um eine Reduktion von Insulin, als Wachstumsfaktor für Tumoren, sowie um die Reduktion von Entzündungsreaktionen im Körper, die ebenfalls als Wachstumsfaktor fungieren.

Verschiedene Tests geben erste Hinweise auf einen hemmenden Einfluss einer ketogenen Ernährung auf das Tumorwachstum.

StudienerKörpgebnisse gewünscht?

In der Rehaklinik Am Kurpark Bad Kissingen gibt es eine laufende Studie und Programme zur Bewertung unterschiedlicher Ernährungsformen bei Brustkrebs. Hierfür werden immer wieder Patientinnen gesucht, die an der Ernährungsstudie KOLIBRI (Kohlehydratlimitierte Brustkrebs-Intervention) teilnehmen.

Wie gelangt man in ketose?

Durch die ketogene Ernährung, bei der hauptsächlich Fett zugeführt wird, erhält der Körper genügend Triglyceride, die er in Ketonkörper umwandeln kann. Das heißt, der Körper schaltet auf Ketose als Stoffwechselzustand um, wenn wir ihm ausreichend Fette zur Verfügung stellen und die Kohlenhydrate minimieren. Am besten können sogenannte MCT-Fette, mittelkettige Triglyceride in Ketone umgebaut werden. Daher kann es zu Beginn hilfreich sein, MCT-Fette zuzuführen. Das geht zum Beispiel über Kokosöl oder in größerer Menge über fertige und konzentrierte MCT-Öle. Die potenteste der MCT-Fettsäuren ist die Caprylsäure. Sie gelangt sehr schnell zur Leber und wird dort zügig verstoffwechselt.

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Du möchtest deine Ernährung umstellen und hast Fragen bzw. benötigst Unterstützung? Wende dich an uns – gemeinsam prüfen wir, ob eine ketogene Ernährung für dich in Frage kommt und wie diese aussehen sollte. Gerne erstellen wir dir für den Anfang auch einen Ernährungsplan.

Fermentierte Lebensmittel ideal für eine Low Carb oder ketogene Ernährung?

Warum sind insbesondere fermentierte Lebensmittel (wie z. B. Sauerkraut oder Kimchi) so ideal für eine Low Carb oder ketogene Ernährung? Wer sich ketogen ernährt ist meist auf der Suche nach Gemüse mit möglichst wenigen Kohlehydraten. Hier kann die Fermentation helfen.

Schauen wir uns einmal die Kohlenhydratverdauung bei uns Menschen an. Aus Glukose wird in verschiedenen chemischen Reaktionen am Ende Pyrovat und / oder Laktat, also Milchsäure. Ganz ähnlich funktioniert das beim Fermentieren. Hier „ernähren“ sich die Milchsäurebakterien, die sich beim Fermentationsprozess fleißig vermehren, von den Kohlehydraten im Gemüse und wandeln dieses um zu Milchsäure. Somit ist das Gemüse letztlich für unseren Darm leichter verdaulich (im Prinzip schon „vorverdaut“), die enthaltenen Nährstoffe können besser aufgenommen werden und noch dazu ist das Gemüse haltbar gemacht.

Fermentation ist also eine preiswerte Möglichkeit Lebensmittel nicht nur zu konservieren, sondern auch zu veredeln und eignet sich hervorragend für eine kohlehydratarme Ernährung.

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Eines unserer absoluten Lieblingsbücher ist das Noma-Handbuch der Fermentation. Hier gibts jede Menge Rezepte für spannende Fermente, die ihr so sicher noch nicht kennt!

Fermentieren. für einen gesunden Darm. Ein Titel der besonders für Einsteiger geeignet ist und dir einen guten Start ermöglicht, auch wenn du dich noch nicht mit Fermentation auskennst.

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