Историята на измерванията на ацетон на дъха
Историята на използването на дихателен ацетон за определяне на нивата на човешки кетон датира почти 100 години назад. Erik Widmark публикува първото описание на методите за измерване на ацетон в алвеоларния въздух (белите дробове), както и проучвания върху кръвта и урината (Widmark 1920b, 1920a, 1919). В това проучване авторите успешно демонстрират метод за точно измерване на ацетона в дъха на пациенти с диабетна кетоацидоза.
За да разберем как решихме да разработим дихателен ацетонов сензор като инструмент за измерване на хранителната кетоза като средство за отслабване, първо е важно да прегледаме някои основни биологични данни.
Нека започнем с начина, по който се правят кетони в черния дроб. Изходният материал са мастни киселини, получени или от диетата, или мобилизирани от нашата от мастна (мастна) тъкан. Тези мастни киселини се произвеждат от ензими, разграждащи мастните запаси по време на нужда (гладуване, глад, упражнения). Мастните киселини се транспортират с кръв до черния дроб, където се окисляват (изгарят) и продуктът на това окисление е химикал, наречен ацетил-КоА. Ацетил-КоА е критичен източник на гориво за нашите клетки и тела. Това се прави чрез доставяне на ацетилова група в цикъла на лимонената киселина (цикъл на Кребс), който да се използва за производство на енергия.
Когато нивата на глюкоза (захар) са много ниски, може да има излишък на ацетил-КоА от мастни киселини, което претоварва клетъчната техника на цикъла на Кребс. Това причинява шунтиране на ацетил-КоА до алтернативен път, кетогенеза (производство на кетони). Когато това се случи, черният дроб започва да произвежда кетони. Това е древен механизъм, който разработихме, за да ни предпази от глад, когато храната беше оскъдна. Хората могат да живеят месеци с нула калории от храната, защото сме приспособили механизъм за превръщане на запасите от мазнини в енергия, която нашият мозък, сърце и други тъкани могат да използват под формата на кетони.
И така, как се случва това? Най-простият начин да се мисли за това е, че 2 молекули ацетил-КоА се комбинират и в крайна сметка водят до образуване на нова молекула, наречена ацетоацетат.
Ацетоацетатът е първият от това, което обикновено се нарича кетонни тела. Той се разгражда от ензимите до две други молекули. Първият от тях се нарича β-хидроксибутират. Това е „кетонното тяло“, измерено при повечето кръвни тестове за кетони. Второто е ацетон.
Ето основната формула:
Ацетоацетатът, β-хидроксибутиратът и ацетонът обикновено се наричат кетонни тела, но тяхната производителност, физиология и измерване са много различни.
Днес повечето анализи (тестове) на кръвни кетони измерват β-хидроксибутират. Повечето тестове за урина измерват ацетоацетат, а повечето измервания на дишането измерват ацетон. Това е така, защото ацетонът е единственият от трите, който всъщност е достатъчно малък, за да бъде открит в дъха.
Докато измерването на ацетон в дъха е описано за първи път преди почти 100 години, то не се използва широко за откриване на кетони най-вече, защото изисква скъпо оборудване и технически опит. Също така е важно да се отбележи, че въпреки че има много изследвания, сравняващи измерването на трите кетонни тела, това са малки проучвания поради техническия характер на измерването на ацетон.
От дълго време обмисляме как най-добре да измерим кетоните. Със сигурност има предимства и недостатъци във всички методи. Но е важно да се обясни как и защо Keyto е кацнал на дъха ацетон като основната ни форма на измерване на кетони.
Най-важното нещо, което трябва да имате предвид, е целта на измерването. Един от основните принципи, на които е основан Keyto, е, че бързата обратна връзка под формата на биомаркер може да помогне за засилване на положителните промени в поведението, които подобряват успеха и удоволствието от програма за отслабване - в този случай кетогенната диета. Важно е да подчертаете думата наслада. Лично аз, опитвайки всеки метод за измерване на кетони хиляди пъти, намирам да бодя пръста си, за да стане кръв неприятна и си представям, че далеч не съм единственият потребител с това преживяване. Същото важи и за измерването на ацетоацетат в урината - и двата метода са разрушителни. Те са и скъпи, тъй като разчитат на консумативни кетонни ленти, които се използват еднократно и се изхвърлят. Освен всичко това, ние също така откриваме, че издухването в сензора за дишане Keyto е релаксиращо и медитативно, а не болезнено или разрушително.
След като се спряхме на дъха, това остави само един избор по отношение на това какво да се измери: ацетон. Това беше просто решение, тъй като ацетонът е единственият кетон, който се открива в дъха.
Измерването на ацетон също е полезно за насочване на загубата на тегло?
Ето резюмето от доклад от 2011 г., показващ ефектите от краткосрочното ограничаване на въглехидратите върху загубата на тегло при жени със затлъстяване. Резултатът е, че диетата с ограничени въглехидрати води до значителна загуба на тегло и загуба на мазнини в сравнение с контролната диета. И единственият маркер, който корелира със загубата на тегло, са урината и плазмата (кръвта) ацетон (de Toledo Triffoni-Melo et al. 2011).
Ами дишането на ацетон?
Ето пример от 60-те години, показващ, че измерването на дихателния ацетон може да се използва за насочване на загуба на тегло и контрол, поне в лабораторни условия (Rooth and Östenson 1966).
По-долу можете да видите, че дишането на ацетон се повишава при затлъстели лица, които се подлагат на диета с ограничено съдържание на калории и след това отиват още по-високо на диета с нула калории и се връщат веднага след хранене. Отново, това е ранно доказателство за концепцията, че измерването на дихателния ацетон може да бъде изключително полезно за насочване на загубата на тегло.
Други проучвания показват, че ацетонът е изключително надежден начин за откриване на хранителна кетоза и се сравнява благоприятно с измерването на кръв и урина. Ето списък на литературата: (Ajibola et al. 2013; Blaak et al. 2006; Španěl et al. 2011; Byrne et al. 2000; Qiao et al. 2014; Musa-Veloso, Likhodii и Cunnane 2002).
И ето по-съвременен преглед на използването на ацетон за вдишване, за да се даде възможност за отслабване или чрез общо ограничение на калориите, използването на диети с ниско съдържание на въглехидрати с високо съдържание на мазнини или и двете (Anderson 2015).
Тук можете да видите връзката между дишането на ацетон и бета-хидроксибутриата в кръвта:
Както можете да видите, има много силна връзка между двата аналита, използвайки много точно оборудване. И това доведе до този обобщен преглед на това как ацетонът на дъха корелира с различните физиологични състояния при хората.
Така че да обобщим:
- Има много добри доказателства, че измерването на кетоните е полезно при отслабване и е особено полезно при насочването на онези, които се надяват да отслабнат на кетогенна диета.
- Научните доказателства показват, че няма разлика в точността или ефективността (в корелация на кетоните с окисляването на мазнините или загубата на тегло) на ацетон (измерен в кръв, урина или дъх) или бета-хидроксибутриат (измерен в кръв), използвайки лабораторно златно стандартно оборудване. Тоест науката е солидна: ацетонът е поне толкова добър, ако не и по-добър биомаркер от кръвния бета-хидроксибутриат.
Докато преминаваме от литература, основана на доказателства, към полезността от реалния свят, ключовият разграничител в крайна сметка ще бъде работата на отделните сензори. Чрез обширни изследвания и разработки, собственият сензор за дишане Keyto е проектиран да бъде селективен за ацетон и всяко устройство е индивидуално калибрирано за точност. Установихме, че той се представя толкова добре или по-добре, колкото всички налични потребителски устройства, включително най-популярните измерватели на кръвен кетон.
Заключение
В крайна сметка единственият резултат, който има значение, е колко добре дадена програма или инструмент дава възможност за успех в голяма популация. Ние от Keyto се стремихме да разработим програма, която позволява на всеки да постигне и поддържа загуба на тегло и по-добро здраве. Ние вярваме, че има много предимства за кетогенната диета, но тази, която я отделя от всички останали, е, че тя предоставя ключов биомаркер, който да следва, за да прецени успеха. И ние открихме от собствения си личен опит, както и от опита на най-ранните потребители, че използването на сензор за дишане Keyto е приятно и изключително ефективно като средство за отслабване, когато се комбинира с програмата Keyto, подчертаваща нисковъглехидратните и здравословни храни с мазнини.
Ползите от използването на измерване на дишането спрямо кръвта или урината в урината са ясни. Хората могат да постигнат успех с по-добро цялостно преживяване на по-ниска цена и без караница. Точното измерване на ацетон на дъха изпълнява изключително добре част от програма за отслабване, и това се подкрепя от науката.
Ajibola, O. A., D. Smith, P. Španěl и G. A. Ferns. 2013. „Ефекти на хранителните хранителни вещества върху летливите метаболити на дишането“, J Nutr Sci, 2. Андерсън, Джоузеф С. 2015. „Измерване на ацетон на дъха за проследяване на загубата на мазнини: Преглед“, Затлъстяване (Silver Spring, Md.), 23: 2327 -34.Blaak, EE, G. Hul, C. Verdich, V. Stich, A. Martinez и M. Petersen. 2006. „Окисляване на мазнини преди и след високо натоварване на мазнини в състояние на устойчиво на инсулин резистентност“, J Clin Endocrinol Metabol., 91. Byrne, H., K. Tieszen, S. Hollis, T. Dornan и J. New . 2000. „Оценка на електрохимичен сензор за измерване на кетони в кръвта“, Diabetes Care., 23.
де Толедо Трифони-Мело, Андреса, Ингрид Дик-де-Паула, Гилерме Ванучи Портари, Алчеу Афонсо Джордао, Пола Гарсия Чиарело и Роза Ванда Диес-Гарсия. 2011. „Краткосрочна диета с ограничено въглехидрати за отслабване при жени със силно затлъстяване“, Хирургия при затлъстяване, 21: 1194-202.
Musa-Veloso, K., S. S. Likhodii и S. C. Cunnane. 2002. „Дишането на ацетон е надежден индикатор за кетоза при възрастни, консумиращи кетогенни ястия“, Am J Clin Nutr., 76.
Qiao, Y., Z. Gao, Y. Liu, Y. Cheng, M. Yu и L. Zhao. 2014. „Тестване на дихателни кетони: нов биомаркер за диагностика и терапевтичен мониторинг на диабетна кетоза“, BioMed Res Int, 2014.
Рут, Геста и Стиг Остенсън. 1966. „АЦЕТОН В АЛВЕОЛАРЕН ВЪЗДУХ И КОНТРОЛ НА ДИАБЕТА“, The Lancet, 288: 1102-05.
Španěl, P., K. Dryahina, A. Rejšková, T. W. Chippendale и D. Smith. 2011. ‘Концентрация на ацетон в дъха; биологична променливост и влиянието на диетата ’, Physiol Meas., 32.
Widmark, E. M. 1919. „Изследвания на концентрацията на ацетон в кръв, урина и алвеоларен въздух: I. Микрометод за оценка на ацетона в кръвта, базиран на метода на йодоформа“, The Biochemical journal, 13: 430-45.
———. 1920а. ‘Изследвания за концентрацията на ацетон в кръв, урина и алвеоларен въздух. II: Преминаването на ацетон и ацето-оцетна киселина в урината ’, The Biochemical journal, 14: 364-78.
———. 1920б. ‘Проучвания в концентрацията на ацетон в кръв, урина и алвеоларен въздух. III: Елиминирането на ацетона през белите дробове ’, The Biochemical journal, 14: 379-94.