Was ist der beste Treibstoff fürs Gehirn, Ketone oder Glukose?

Die meisten Ärzte und Ernährungsberater sind fest davon überzeugt, dass das Gehirn ausschließlich mit Glukose versorgt wird – aber das stimmt nicht, denn es ernährt sich auch von Ketonen und Laktat.

Glukose: der Brennstoff fürs Gehirn

Dein Gehirn ist eines der wichtigsten Organe, denn es ist verantwortlich für viele wichtige Funktionen, mit denen du sensorische Informationen verarbeitest, Neues lernst, dich bewegst oder Gefühle hast.

In ihm steckt unser ganzes Lernen, unsere Erinnerungen und es macht uns zu uns selbst, fähig zu Großem und auch zu Schlechtem…

Glukosegewinnung

Die Kohlenhydrate aus der Nahrung, die wir essen, werden in Glukose umgewandelt, die sofort von den Organen als Energie genutzt werden kann, um intensive Trainings zu ermöglichen und als Brennstoff fürs Gehirn dient.

Andere Namen für Glukose sind Dextrose, Stärke oder Glykogen.

Das Glykogen ist die Hauptspeicherform von Glukose in unserem Körper und wird in der Leber und in den Muskeln gespeichert.

Wann immer wir Energie brauchen, gibt die Leber das Glykogen frei und wandelt es in Glukose um, damit alle Zellen unseres Körpers sie nutzen können.

Was passiert, wenn keine Kohlenhydrate gegessen werden können?

Kohlenhydrate sind nicht grundsätzlich schlecht, tatsächlich bevorzugt das Gehirn Zucker als Hauptbrennstoff und verbraucht etwa 120 g täglich (1) Glukose.

Diese kohlenhydratreiche Ernährung sichert die Glukosezufuhr perfekt, aber was passiert, wenn wir über längere Zeit keinen Zugang zu Nahrung haben?

Ketone: die alternative Energiequelle

Wenn wir länger fasten, weil:

Dann produziert die Leber Ketone aus den Fettsäuren, die du isst, oder aus dem Fett, das im Fettgewebe gespeichert ist – das nennt man Ketogenese (in Ketose gehen).

Einige Organe (2) nutzen diese Ketone als alternativen Brennstoff: Gehirn, Herz und Skelettmuskulatur.

Arten von Ketonen

Es gibt 3 Typen:

Energiequelle fürs Gehirn

Obwohl Glukose als Hauptenergiequelle fürs Gehirn anerkannt ist, kann das Gehirn auch problemlos Ketone nutzen, vor allem Beta-Hydroxybutyrat und Acetoacetat.

Das passiert, wenn die Glykogenspeicher sehr niedrig oder aufgebraucht sind, dann verstoffwechselt der Körper gespeichertes Fett zu Fettsäuren, die in Ketone umgewandelt werden können, die die Blut-Hirn-Schranke überwinden.

Mythos

Ein Grund für den Mythos, dass das Gehirn nur mit Glukose funktioniert, ist, dass es Zellen in unserem Körper gibt, die keine Mitochondrien (die Kraftwerke der Zellen) haben, wie rote Blutkörperchen und einige sehr kleine Gehirnzellen (sie sind so klein, dass kein Platz für Mitochondrien ist).

Diese Zellen brauchen Glukose und können Fett nicht verstoffwechseln.

Während der Rest der Zellen ohne Mitochondrien sich von Glukose ernährt, die der Körper selbst herstellen kann, ohne Kohlenhydrate zu essen, durch Gluconeogenese (entweder aus Proteinen oder aus Glycerin, das bei der Verstoffwechselung von Fettsäuren freigesetzt wird).

Glukose vs Ketone

Wir schauen uns die Vor- und Nachteile beider Brennstoffe fürs Gehirn an:

Vorteile von Glukose

Verbessert die Aufmerksamkeit bei Kindern

Das zeigt eine Studie (5) aus 1987, die 60 Kinder im Alter von sechs und sieben Jahren untersuchte, indem sie ihnen ein Getränk mit 25 g Glukose oder ein Placebo gaben.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Kinder, die das glukosereiche Getränk bekamen, ihre Aufmerksamkeit länger aufrechterhalten konnten.

Hilft bei anspruchsvollen geistigen Aufgaben

Das Gehirn verbraucht etwa 11 kcal/h, um zu funktionieren, aber bei komplexen Aufgaben steigt der Energiebedarf. Deshalb glauben Wissenschaftler (6), dass zuckerhaltige Lebensmittel die Leistung bei solchen Aufgaben verbessern sollten.

Vorteile von Ketonen

Verbesserte kognitive Leistung

Das war Teil der Ergebnisse einer Metaanalyse (7), bei der in einem Labyrinthtest gezeigt wurde, dass das Gehirn Ketonkörper leichter als Glukose nutzt und dass eine ketogene Diät die PCr des menschlichen Gehirns erhöht, wie mit MR-Spektroskopie beobachtet.

Halten deine Neuronen am Leben

Eine Studie (8) untersuchte neugeborene Ratten, von denen eine Gruppe eine Standarddiät bekam und die andere eine ketogene Diät.

Nach fünf Tagen wurde durch Insulininjektion eine Hypoglykämie induziert, und es zeigte sich, dass die Ratten mit ketogener Diät weniger neuronale Verluste durch die Hypoglykämie hatten.

Hilft Patienten mit Hirntrauma

Ein Hirntrauma entsteht durch einen starken Schlag auf den Kopf, der das Gehirngewebe schädigt.

Das verletzte Gehirn braucht Energie zur Erholung, kann Glukose aber nicht effektiv verstoffwechseln (9). Eine ketogene Diät bietet (10) Patienten mit Hirntrauma eine alternative Energiequelle fürs Gehirn in Form von Ketonen.

Verbesserungen bei leichter Alzheimer-Erkrankung

Eine bahnbrechende Studie (11) zeigt, dass Menschen mit leichter Alzheimer-Erkrankung ihre Gehirnfunktion verbessern können, wenn sie die Ketonspiegel im Blut erhöhen – mit etwas Unterstützung und Empfehlungen zu Hause.

Nachteile von Glukose

Zucker kann süchtig machen

Eine Untersuchung (12) erforschte den Einfluss von Zucker auf Fettleibigkeit und kam zu dem Schluss, dass Zucker eine süchtig machende Substanz ist, da er das Belohnungssystem im Gehirn aktiviert, das mit Sucht zusammenhängt.

Regelmäßiger Zuckerkonsum erhöht das Risiko für Depressionen

Eine Studie (13) kam zu dem Ergebnis, dass Zucker zu den möglichen Faktoren gehört, die Depressionen begünstigen, denn zu viel Zucker, besonders in Softdrinks, Säften und Kuchen, senkt den BDNF (brain-derived neurotrophic factor), ein Protein, das das Wachstum und die Erhaltung von Neuronen fördert.

Nachteile von Ketonen

Mögliche Nebenwirkungen während der Keto-Anpassung

Nicht jeder hat diese vorübergehenden Nebenwirkungen, aber es ist normal, dass das Gehirn sich an die Ketone gewöhnt und man Kopfschmerzen, Benommenheit, Konzentrationsschwierigkeiten, Schwindel und Übelkeit erleben kann.

Fazit

Glukose ist essenziell, das steht außer Frage.

Aber wir müssen sie nicht essen, unser Körper kann den Bedarf der Gehirnzellen (weniger als 30 %) und der roten Blutkörperchen, die keine Mitochondrien haben und deshalb keine Ketone oder Fettsäuren als Energiequelle nutzen können, selbst decken.

Laut den genannten Studien sind Ketone eine bessere Energiequelle, da Beta-Hydroxybutyrat als Brennstoff effizienter wirkt als Glukose.

Literaturverzeichnis

1. Multi-dimensional roles of ketone bodies in fuel metabolism, signaling, and therapeutics – Puchalska P, Crawford PA (2017).
2. Preferential Utilization of Ketone Bodies in the Brain and Lung of Newborn Rats – Y Y Yeh, P M SheehanY Y Yeh, P M Sheehan (1985).
3. Clinical review: Ketones and brain injury – Hayden White and Balasubramanian Venkatesh (2011).
4. Glucose improves attention and reaction to frustration in children – David Benton, Veronica Brett, Paul F.Brain (1987).
5. Glycemic Instability and Spontaneous Energy Intake: Association With Knowledge-Based Work – Jean-Philippe Chaput , Vicky Drapeau, Paul Poirier, Normand Teasdale, Angelo Tremblay (2008).
6. Novel ketone diet enhances physical and cognitive performance – Andrew J. Murray,*†,1,2 Nicholas S. Knight,*,1 Mark A. Cole,‡,3 Lowri E. Cochlin,* Emma Carter,* Kirill Tchabanenko,‡,4 Tica Pichulik,* Melanie K. Gulston,§¶ Helen J. Atherton,* Marie A. Schroeder,* Robert M. J. Deacon,‖ Yoshihiro Kashiwaya,# M. Todd King,# Robert Pawlosky,# J. Nicholas P. Rawlins,‖ Damian J. Tyler,* Julian L. Griffin,§¶ Jeremy Robertson,‡ Richard L. Veech,# and Kieran Clarke* (2016).
7. Ketones Keep Neurons Alive– Carl E Stafstrom (2006).
8. Glucose metabolism following human traumatic brain injury: methods of assessment and pathophysiological findings – Ibrahim Jalloh,corresponding author Keri L. H. Carpenter, Adel Helmy, T. Adrian Carpenter, David K. Menon, and Peter J. Hutchinson (2015).
9. The Ketogenic Diet as a Treatment for Traumatic Brain Injury: A Scoping Review – Alexandre McDougall 1, Mark Bayley 2, Sarah Ep Munce (2018).
10. Feasibility and efficacy data from a ketogenic diet intervention in Alzheimer’s disease – Author links open overlay panelMatthew K.TaylorabDebra K.SullivanabJonathan D.MahnkenacJeffrey M.BurnsadeRussell H.Swerdlowadef (2018).
11. Sugar Addiction: From Evolution to Revolution – Wiss DA, Avena N, Rada P. (2018).

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