Keton-Salze: Vorteile für Gesundheit und sportliche Leistung

Wir analysieren die Supplementierung mit Ketonsalzen und ihre potenziellen ergogenen Effekte, sowohl für die sportliche Leistung als auch für die Gesundheit. Ist es möglich, exogene Ketone einzunehmen?

Wie unser Körper Energie gewinnt

Unser Körper verfügt über ein sehr ausgefeiltes bioenergetisches System, das überwiegend das oxidative Energiesystem (in Anwesenheit von Sauerstoff) nutzt; etwa 95 % unserer Energie stammen aus diesem Mechanismus.

Wenn der Energiebedarf deutlich steigt, zum Beispiel bei intensivem körperlichen Training wie einem HIIT, bevorzugt das System die Glukoseabbau ohne Sauerstoff im Zytoplasma der Muskelzellen (Sarkoplasma).

Weil es schneller und effektiver ist.

Vereinfachte grafische Darstellung des menschlichen Stoffwechsels (Katabolismus oben, Anabolismus unten).

Dieser Prozess ermöglicht zwar eine größere Energiemenge, produziert aber schnell Abfallstoffe, die Protonen, die das pH-Gleichgewicht stören und Azidose verursachen.

Keto-Diät und Energie

Eine der häufigsten Fragen ist:

„Wenn ich eine Keto-Diät mache, habe ich kaum Glykogen zur Energiegewinnung und der Blutzucker muss stabil bleiben… Woher nehme ich dann die Energie für intensives Training?“

Tatsächlich wird die Energie bei einer Keto-Diät überwiegend aus freien Fettsäuren und Ketonkörpern gewonnen, die hier im Fokus stehen, da sie den Großteil der Muskel- und Nervensystemenergie bei Keto-Diäten liefern.

Was sind Ketonkörper?

Ketonkörper sind organische Säuren, die überwiegend in der Leber gebildet werden, wenn die Kapazität des Zitronensäurezyklus (früher Krebszyklus genannt) zur Energiegewinnung überschritten wird.

Stoffwechsel von β-Hydroxybutyrat (Synthese aus Fettsäuren), Transport ins Blut, Transport in die Muskelzelle und Nutzung als Energiequelle.

Dann wird Acetyl-CoA (Ac-CoA im Bild) in Acetoacetat umgewandelt, das wiederum zu Beta-Hydroxybutyrat reduziert wird – der am stärksten reduzierte, sehr hydrophile Ketonkörper, den unser Körper leicht handhabt und nutzt.

Das ist eine einfache Möglichkeit, große Mengen energiereicher Zwischenprodukte zu verwalten, wenn Glukose nicht mehr primär genutzt wird.

Grafische Darstellung der Ketonkonzentrationen im Blut und des metabolischen Zustands sowie ihres Energiepotenzials.

Welche Rolle spielen exogene Ketone?

Die externe Gabe von Ketonen wird als mögliche Strategie zur Erhöhung der Energieverfügbarkeit bei Keto-Diäten vorgeschlagen, sogar als alternative Möglichkeit, hohe Mengen energiereicher Nährstoffe bei Nicht-Keto-Diäten bereitzustellen.

Ketonkonzentrationen unter verschiedenen Bedingungen. Rot markiert der Bereich, der normalerweise durch Ketonsalze-Supplementierung erreicht wird.

Die Einnahme von Ketonsalzen kann je nach Menge, Keto-Diät oder nicht und genetischen Faktoren Blutkonzentrationen von 1–5 mmol/L erreichen.

Vorteile exogener Ketone

Ketonsalze als Energiequelle

Wir haben bereits erwähnt, dass die Hauptstärke der Ketonkörper, besonders des BHB, darin besteht, Energie für Muskelgewebe zu liefern, vor allem für Herz, Nieren und Muskeln.

Grafik zeigt den Prozentsatz der verabreichten Dosis pro Gramm Gewebe in verschiedenen Organen.

Das Muskelgewebe (des Bewegungsapparats) gehört zu den Systemen, die Ketone als Energiequelle nutzen können, wodurch Mengen gewonnen werden, die nicht durch die Beta-Oxidation von Fettsäuren limitiert sind und vielleicht…

…die berühmte metabolische Flexibilität erleichtern?

Stoffwechsel von BHB (3-OH-Butyrat).

Nicht nur unsere Skelettmuskeln (Bizeps, Latissimus oder Vastus externus) nutzen exogene Ketone, auch unser Herz verwendet sie.

PET/CT mit Heatmap zeigt die Aktivität des verwendeten Tracers (ein Ketonkörper) mit der höchsten Präsenz im Herzen – das bedeutet eine starke Nutzung in diesem Organ.

Kann ich Ketonsalze auch ohne Keto-Diät nutzen?

Normalerweise macht die Einnahme von Ketonsalzen als Energiequelle vor allem bei Keto-Diäten Sinn.

Aber auch bei Sportlern mit traditionellen Nährstoffverteilungen (>4 g/kg KH) können Ketonsalze nützlich sein, um Glykogen zu sparen.

Gesamtoxidation von Kohlenhydraten (CHO) und Fetten (FAT) in der Kontrollgruppe (Placebo) vs. Experimentalgruppe (Ketone). (O’Malley et al. 2017).

Obwohl die Effekte noch nicht direkt bewertet wurden, kann man annehmen, dass Ketonsalze die Energieverfügbarkeit für Sportler erhöhen können – ein wichtiger Faktor bei Ultra-Ausdauer zum Beispiel.

Regeneration und Anpassungen

Die ketogene Diät ist bekannt für ihren Einfluss auf das Protein AMPK und ihre Wirkung auf die Autophagie.

Ausreichende Mengen an BHB im Blut, die durch Keto-Diät oder Ketonsalze erreicht werden, haben ein epigenetisches Regulierungspotenzial für Gene wie NLRP3, das mit der Entzündungsaktivität des Inflammasoms verbunden ist, und können diese verringern sowie die Erholung nach dem Training verbessern.

Ketogenese und metabolische sowie genomische Effekte im Skelettmuskel.

Sie können die Insulinsensitivität verbessern, indem sie die Nutzung intramuskulärer Triglyzeride erhöhen.

Sie können die transkriptionelle Aktivität der DNA steigern, indem sie die Expression des Enzyms HDAC (Histon-Deacetylase) reduzieren und so die Histonacetylierung erhöhen.

Die vorgeschlagenen Mechanismen sind in diesem Bild zusammengefasst. Gar nicht schlecht für ein Supplement, oder?

Proteomische und metabolische Effekte von BHB.

Exogene Ketone und Gesundheitsverbesserung

Die BHB-Salze ahmen die positiven Gesundheitseffekte der ketogenen Diät nach.

Zumindest teilweise durch Kalorienrestriktion, eine Strategie, die in Tiermodellen sehr gut belegt ist und die Lebenserwartung verlängert.

Ein vorgeschlagener Mechanismus läuft über die Hypermethylierung von Histonen (durch HDAC-Hemmung) und andere genomische und nicht genomische Mediatoren.

Folgen der Hemmung der Histon-Deacetylase auf genomische Methylierung (blau), Modulation verschiedener Regulationsmechanismen (rosa) und funktionelle Konsequenzen (gelb).

Vorgeschlagene biomolekulare Modelle zur Regulierung der Lebenserwartung und Einfluss von BHB darauf.

Metabolische Modulationen und zelluläre Signalwege von BHB.

Besonders im Bereich neurologischer Schutz, wo bereits mehrere Studien mit positiven Ergebnissen vorliegen, die zeigen, dass Ketonkörper im Blut die neuronale Überlebensregulation und das neuroendokrinometabolische Gleichgewicht dieser Zellen positiv beeinflussen.

Effekte von BHB im Körper und abgeleitet von der Aktivierung des Rezeptors GRP109A (HCAR2).

Derzeit wird an möglichen Effekten bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Demenz, Parkinson, Huntington-Krankheit oder Alzheimer geforscht.

Potenzielle therapeutische Effekte von Ketonkörpern bei hypoxisch-ischämischer Enzephalopathie (neurologische Störung).

Fazit

Könnten wir die potenziellen positiven Gesundheitseffekte der ketogenen Diät nachahmen, ohne Keto zu machen, nur durch ein Supplement?

Die Zeit wird es zeigen, bisher sieht alles sehr vielversprechend aus.

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