Il Regime Alimentare Chetogenico

La chetosi uno stato metabolico particolare dell'organismo da considerarsi come una condizione fisiologica che ha permesso all’essere umano di sopravvivere a condizioni di carestia e assenza di cibo prolungata. La chetosi (cioè l’aumento di alcune molecole chiamate corpi chetonici) si può manifestare anche in alcune condizioni patologico ma, a parte queste condizioni, è da considerarsi una risposta adattiva fisiologica dell’organismo.

Per indurre la chetosi si sono storicamente utilizzati due metodi: o il digiuno o una dieta a base di carne/pesce e grassi (come ad esempio negli Inuit). Ora invece è possibile attuare un regime chetogenico anche utilizzando un’alimentazione così detta aglucidica che prevede l’utilizzo di alimenti realizzati in modo da sembrare carboidrati pur non contenendone o contenendone in minimo parte.

Quando si mangiano carboidrati, siano essi amidi o zuccheri semplici, il corpo per ottenere energia brucia il glucosio da cui essi sono formati. Il glucosio ottenuto dagli alimenti viene usato per produrre energia, quello in eccesso viene immagazzinato come glicogeno nel fegato e nei muscoli. Il glucosio in eccesso e quindi non immagazzinato come glicogeno né utilizzato immediatamente viene trasformato in grasso corporeo. Quando serve per produrre energia, il glicogeno immagazzinato viene riconvertito in glucosio e usato direttamente o trasportato dal sangue ad altre cellule del corpo per l’utilizzo.

In una dieta aglucidica, essendosi ridotto il glicogeno epatico necessario per produrre energia e anche quello ematico (che però si riduce ma non eccessivamente ), il corpo ricaverà energia dalla degradazione degli acidi grassi presenti nell’alimentazione e dal grasso immagazzinato nel corpo (mentre il glucosio presente verrà utilizzato in altre vie metaboliche). In queste condizioni quindi il corpo passerà, per produrre l’energia che gli serve, da un metabolismo misto (zuccheri/grassi) ad uno prevalentemente a base di grassi che verranno ricavati dai tessuti di deposito (grasso corporeo).

Questo passaggio a fonti energetiche basate quasi esclusivamente sui grassi è misurabile grazie ad un semplice esame che analizza il consumo di ossigeno e l’emissione di anidride carbonica e tutte le ricerche hanno confermato questo passaggio.

Quando la fornitura di glucosio diventa insufficiente, gli acidi grassi in circolo vengono “spezzettati” in composti più piccoli che, nel fegato, vengono ulteriormente scomposti creando tre piccole molecole: i corpi chetonici appunto. Essi vengono prodotti, appunto, per la maggior parte dal fegato ma dallo stesso non utilizzati in quanto il fegato non possiede l’enzima necessario a metabolizzarli.

I corpi chetonici permettono quindi di fornire energia ai vari tessuti (principalmente al cervello) processando i grassi per vie alternative che portano quindi alla loro formazione. I corpi chetonici quindi entrano in circolo, riescono ad arrivare al cervello passando la membrana che lo circonda (e che i grassi a differenza del glucosio non riescono ad attraversare) e nutrire quindi le cellule cerebrali.

Questo composto viene poi scisso in due molecole di acetil-CoA, utilizzabili nei mitocondri per la produzione di energia tramite il ciclo di Krebs. Questo meccanismo permette ai mammiferi di superare il limite imposto dalla barriera emato-encefalica (BEE), che impedisce normalmente il passaggio degli acidi grassi liberi, garantendo così un substrato energetico alternativo (i corpi chetonici) alle cellule del sistema nervoso centrale (SNC) in caso di carenza di glucosio (infatti sappiamo che, in condizioni normali, il cervello dipende quasi esclusivamente dal glucosio).

Dal punto di vista endocrino, la regolazione della cheto-genesi (produzione di corpi chetonici) e della cheto-lisi (utilizzo dei corpi chetonici) è complessa e coinvolge diversi ormoni, tra cui insulina, glucagone, cortisolo, catecolamine e ormone della crescita. Dopo un pasto, l’insulina attiva l’enzima acetil-CoA carbossilasi, aumentando i livelli di malonil-CoA, un metabolita che stimola la sintesi degli acidi grassi e inibisce l’enzima CPT1 (carnitina-palmitoil transferasi 1), bloccando così l’ossidazione degli acidi grassi e, di conseguenza, la chetogenesi.

Durante una dieta chetogenica (KD), invece, la riduzione di malonil-CoA e l’attivazione dell’AMPK (favorita anche dal glucagone e dall’epinefrina) inibiscono l’acetil-CoA carbossilasi, permettendo a CPT1 di riprendere la sua attività. Questo porta a una maggiore ossidazione degli acidi grassi e alla produzione di grandi quantità di acetil-CoA mitocondriale, precursore dei corpi chetonici. Inoltre, la riduzione dell’insulina inibisce l’HMG-CoA reduttasi, riducendo la sintesi del colesterolo e aumentando la chetogenesi.

Per avere questi effetti i corpi chetonici devo salire oltre certi livelli: Ad esempio i corpi chetonici possono partire da circa 0,1 mmol dopo il digiuno notturno, salire a 3 mmol dopo 3 giorni di digiuno fino ad arrivare a 7-8 mmol nei digiuni prolungati (>24 giorni). In queste condizioni, dove contemporaneamente la glicemia scende, ma resta comunque a valori fisiologici, i trasportatori dei corpi chetonici possono lavorare con efficienza.

Anche se ancora la parola chetosi può creare in qualcuno un certo timore legato a quadri patologici, la ricerca ha dimostrato che la regolazione dei chetoni nell’organismo è molto efficace e che negli individui sani non eccede mai il limite delle 7-8 mmol/L, cosa che invece può accadere nei diabetici insulino-dipendenti non controllati adeguatamente dalla terapia. Negli ultimi anni la ricerca, non solo ha sfatato la credenza comune secondo cui i chetoni erano, in qualche modo, dei prodotti tossici derivati da una combustione "errata" dei grassi durante condizioni di restrizione dei carboidrati, ma anzi, recenti evidenze mostrano che i chetoni sono una fonte di combustibile metabolico alternativo fondamentale per gli esseri viventi, con un ruolo metabolico positivo anche in condizioni di abbondanza di carboidrati (la cosiddetta 'ipotesi chetoormetica').

Quindi, la chetosi fisiologica non va confusa con la chetoacidosi, condizione patologica tipica appunto del diabete di tipo 1 scompensato nella quale i corpi chetonici possono raggiungere livelli pericolosi portando a conseguenze anche letali. Infatti si può affermare che nessuna specie sarebbe potuta sopravvivere per milioni di anni se i propri membri non fossero stati in grado di tollerare brevi ed occasionali periodi di naturale deprivazione alimentare che di per sé stessa è chetogenica. Durante il digiuno le concentrazioni di glucosio ed insulina calano mentre il glucagone aumenta. Queste modifiche inducono un forte aumento degli acidi grassi liberi nel momento in cui si passa da una condizione di nutrizione ad una di digiuno. Come osservato già decenni fa, dopo circa 3 giorni la fame cala in maniera significativa contestualmente alla salita dei corpi chetonici fino a livelli massimi di 4/6 mmol/L

Questa chetosi moderata è il naturale adattamento del corpo al digiuno e non deve esser quindi confusa con la pericolosa chetoacidosi associata con un diabete di tipo 1 scompensato! Contrariamente alle condizioni prolungate e di digiuno assoluto, le diete chetogeniche forniscono una quantità adeguata di proteine che possono preservare la massa magra ed essere convertite nella minima quantità di carboidrati necessari tramite il processo conosciuto come gluconeogenesi.

Infatti, quando vengono eliminati gli zuccheri alimentari nel corpo si verifica una intensa produzione di glucosio a partire dalle riserve di glicogeno (glicogenolisi) e dallo scheletro carbonioso degli aminoacidi (neoglucogenesi). Quest’ultimo processo è molto costoso in termini energetici, cioè il nostro organismo per produrre la quantità di glucosio a sé necessaria a partire dalle proteine spende molta energia, e questo è uno degli altri motivi dell’efficacia di una dieta aglucidica. Infatti l’introduzione di solo 20-30 g di carboidrati al giorno costringe l’organismo, nelle prime fasi, a ricavare altri 60-65 g di glucosio a partire dalle proteine con la neoglucogenesi.

100 g di proteine “medie” forniscono circa 57 g di glucosio cosicché 110 g di proteine sono necessarie per produrre i 60/65 g di glucosio con un costo energetico aggiuntivo per questo processo di circa (4/5 Kcal/grammo) per un totale di circa 400/500 Kcal/die. Per questo motivo, in condizioni di prolungata chetosi, l’organismo, dopo alcuni giorni, passa in modalità “risparmio” riducendo il processo di gluconeogenesi ed enfatizzando il processo di mobilizzazione e di utilizzo dei grassi di deposito: processo conosciuto come lipolisi. Inoltre, un processo solitamente poco importante, e cioè la trasformazione del glicerolo che lega 3 acidi grassi nei trigliceridi (forma di deposito del grasso nel nostro corpo) in glucosio, diventa invece fondamentale per mantenere la glicemia costante, “risparmiando” le proteine. Questo processo di trasformazione del glicerolo in glucosio rappresenta una fonte importante e di glucosio durante la chetosi e soprattutto nelle persone con obesità.

La lipolisi è il processo di degradazione dei trigliceridi in acidi grassi e glicerolo, ed è stimolata dalla diminuzione dei livelli di insulina e dall'aumento del glucagone durante una dieta chetogenica. La riduzione dell'insulina, un ormone anabolico, è cruciale poiché essa inibisce la lipolisi e promuove la lipogenesi. Quando i livelli di insulina diminuiscono, viene attivata la lipasi ormono-sensibile (HSL), un enzima chiave nella mobilizzazione dei grassi adiposi. La HSL idrolizza i trigliceridi immagazzinati, liberando acidi grassi nel flusso sanguigno.

In parallelo, l'aumento dei livelli di glucagone, un ormone catabolico, stimola la lipolisi. Il glucagone attiva la proteina chinasi AMP-attivata (AMPK), un sensore energetico cellulare che gioca un ruolo fondamentale nel metabolismo lipidico. Quando le riserve di energia sono basse, come nelle condizioni di chetosi, l'AMPK viene attivata, promuovendo la lipolisi attraverso la fosforilazione della HSL e di altri enzimi coinvolti nel metabolismo degli acidi grassi.

L'attivazione dell'AMPK non solo stimola la lipolisi, ma inibisce anche la lipogenesi, creando un ambiente favorevole alla mobilizzazione dei grassi. Inoltre, l'AMPK favorisce l'ossidazione degli acidi grassi aumentando l'espressione di enzimi come la carnitina palmitoil transferasi 1 (CPT1), che facilita il trasporto degli acidi grassi nei mitocondri per la beta-ossidazione.

Un altro meccanismo interessante coinvolge il fattore di trascrizione steroide-regolato da fattore di trascrizione 1 (SREBP-1), che è inibito dalla attivazione dell'AMPK. SREBP-1 è coinvolto nella regolazione della lipogenesi e, inibendolo, l'AMPK contribuisce ulteriormente alla diminuzione della sintesi dei grassi e al potenziamento della lipolisi.

In sintesi, la lipolisi durante una dieta chetogenica è regolata da una complessa interazione tra insulina e glucagone, con un ruolo cruciale dell'AMPK. La diminuzione dell'insulina attiva la HSL e altre vie metaboliche, mentre l'aumento del glucagone stimola l'attivazione dell'AMPK, promuovendo la mobilizzazione e l'ossidazione degli acidi grassi. Questi meccanismi insieme favoriscono un'efficace liberazione di energia dai depositi adiposi.

La chetosi, se modulata opportunamente attraverso una dieta disegnata accuratamente e anche con l’utilizzo di prodotti aglucidici che aiutano l’aderenza alla dieta può rappresentare un presidio terapeutico importante in varie condizioni patologiche.