Enkel måling av ketogen status

Ketoner i blodet ble lenge bare målt i laboratorier, mens enkle måleapparater for blodglukose har vært tilgjengelig for en rimelig pris i flere tiår. Kroppen danner tre ketoner: beta-hydroksibutyrat, aceteddiksyre og aceton. Teststriper kan måle mengden utskilt beta-hydroksibutyrat i urinen, men gir bare utslag før man er tilpasset et ketogent kosthold. Etter 2–3 ukers tilpasning til høyfettkosthold/ketogen kost bruker kroppen tilgjengelig beta-hydroksibutyrat for å danne ATP, men noe aceton gjenfinnes alltid i pusten og kan måles.

Tekst Dag Viljen Poleszynski

Prisen på teststriper for måling av ketoner i blod koster minst kr 18/stk. En svensk produsent utviklet i 2013 et apparat for å måle ketoner i pusten, en indirekte metode. Med mange målinger ble slike apparater snart konkurransedyktige i pris, og målingen krever ikke blod.

De fleste som lever på lavkarbokosthold (maksimalt 40–50 gram karbohydrat/d), opplever å komme i ketose. Det skjer fordi kroppen ikke har nok tilgang på glukose for å danne ATP. Ved sult brytes muskler ned og avgir glykogene aminosyrer som for eksempel alanin, en av 18 aminosyrer som leveren kan omdanne til glukose.¹ Enzymer i fettvev frigir fettsyrer og glyserol til blodet. Leveren omdanner glyserol til glukose, som imidlertid ikke utgjør mer enn noe få titalls gram per døgn. Omkring halvparten av alt protein kan omdannes til glukose. Dessuten kan leveren omdanne fettsyrer til ketoner. 

Gjennom vår lange evolusjonshistorie utviklet våre forgjengere evnen til å bruke ketoner i stedet for glukose fordi tilgjengelige matvarer inneholdt mest fett og protein. Noen celler i kroppen (blodceller, noen celler i nyrene og hjernen) trenger glukose for å danne nok ATP, og dette kan dannes fra glyserol og glykogene aminosyrer, hvorav fem aminosyrer (tryptofan, fenylalanin, tyrosin, treonin og isoleucin) også kan omdannes til ketoner. Disse aminosyrene kan også lagres som glykogen etter behov.

Når leveren har rikelig tilgang på fettsyrer, danner den to ketoner kalt beta-hydroksibutyrat (C₄H₈O₃) og aceteddiksyre (C₄H₆O₃). Disse syrene står i likevekt med hverandre ved å fratas eller tilføres H₂. Aceteddiksyre omdannes videre til et tredje keton kalt aceton (C₃H₆O) ved tap av CO₂ og skilles ut via lungene. Aceton er det samme molekylet som brukes til neglelakkfjerner, og mange som legger om til lavkarbokosthold, får en karakteristisk ånde som lukter av nylakkerte negler. Lukten avtar gradvis etter hvert som kroppen venner seg til å bruke ketoner som erstatning for glukose. Det blir likevel nok aceton igjen til å kunne måle konsentrasjonen når man puster ut.

Aceton i pust indikerer fettforbrenning

Måling av aceton i pusten har vært foretatt i nærmere 60 år for å overvåke ketose hos diabetikere og friske. Apparater til privat bruk ble først tilgjengelig i 2013, og i dag finnes en rekke varianter på markedet. Produsenter av slike apparater har foretatt tallrike målinger med forsøkspersoner som har levd på varianter av lavkarbokosthold. Forsøk viser godt samsvar mellom konsentrasjonen av aceton i pusten målt i ppm (deler per million) og i hvilken grad man bruker fett som energikilde. Det er imidlertid ikke mulig å si nøyaktig hvilke blodverdier man har av beta-hydroksibutyrat på bakgrunn av slike målinger, ganske enkelt fordi alle ikke reagerer likt. 

En oversiktsartikkel fra 2015 viser at aceton i pusten kan variere fra 1 ppm blant friske som ikke går på diett til 1 250 ppm ved diabetisk ketoacidose.² Et viktig funn er at konsentrasjonen av aceton i pusten viser sterk korrelasjon med mengden kroppsfett man bruker, men målingen påvirkes av følgende faktorer (i fallende betydning): det relative forholdet mellom makronæringsstoffer i kostholdet (karbohydrat, fett, protein), kalorirestriksjon, trening, lungefunksjon og andre faktorer som øker fettforbrenningen eller begrenser omdanning av aceteddiksyre til aceton.

Sammenhengen mellom beta-hydroksibutyrat i blodet og i pusten er ikke lineær, men avtakende, som vist i figuren nedenfor. Den er basert på tallrike målinger fra en rekke studier, og kurven viser at 1 ppm aceton tilsvarer 39,7 nM (nanomol) beta-hydroksibutyrat.

Figuren viser at acetonkonsentrasjoner fra 20 ppm tilsvarer 2,2–3,5 mmol/L ketoner i blodet, hvilket stemmer godt med målinger jeg har foretatt over flere uker med en måler fra Shenzhen EEK Electronic Co., Ltd. For noen år siden målte jeg ketoner med målestriper og registrerte alt fra 0,4 mmol/L til omkring 4,5 mmol/L på det høyeste. Med måleren KT005 fra Shenzhen ligger jeg stort sett på 20 med tre målinger på henholdsvis 37, 40 og 40 ppm. Etter et glass rosévin viste måleren hele 99 og lyste rødt! Man bør følgelig ikke måle etter å ha drukket alkohol – da blir verdien langt utenfor skalaen.

Måleren viser acetonkonsentrasjonen i pusten i ppm fra 0 til 99 på en liten skjerm som lyster grønt innenfor et optimalt område. Før man måler, kalibreres måleren ved nedtelling fra 30 til null. Tallene vises på skjermen. Deretter puster man gjennom et lite plastrør i fem sekunder. Verdiene som framkommer, fortolkes etter følgende skala (ppm):

0 ~ 1,9: Du er ikke i ketose eller like under.

2 ~ 3,9: Du er i et tidlig stadium av ketose.

4 ~ 9,9: Du er i lett ketose og forbrenner noe fett.

10 ~ 39: Du er i gunstig ketose, og kroppen bruker fett som viktigste energikilde.

40 ~ 59: Du har et for høyt nivå. Juster matinntaket slik at du kommer under 40 ppm.

60 ~ 99: Nivået er farlig høyt. Du befinner deg i ketoacidose og bør oppsøke lege.

Friske personer som faster eller lever på høyfettkosthold, vil normalt måle mellom 10 og 40 ppm. Til sammenlikning puster vi ut 4–5,3% CO₂ i atmosfæren eller omkring 1 000 ganger så mye som aceton. Diabetikere kan komme i farlig ketose og må derfor alltid kunne innta noen gram sukker og eventuelt nedregulere mengden injisert insulin.

Måleren kan brukes for å finne ut hvor mye karbohydrater som skal til før du kommer ut av ketose og ikke lenger forbrenner fett og kan være et nyttig verktøy for å være i gunstig ketose.

En illustrasjon på hvordan acetonkonsentrasjonen i pusten henger sammen med ulike tilstander, kan illustreres med figuren nedenfor² (logaritmisk skala).

Spekter for aceton i pusten (ppm)

Verdier fra omkring 60 og oppover viser til diabetisk ketoacidose, mens man under langvarig faste kan få verdier mellom 100 og 200 ppm. Barn med epilepsi kan få en acetonkonsentrasjon på over 1 300 ppm, mens voksne på ketogen diett kan oppnå 40 ppm, hvilket samsvarer godt med verdiene oppgitt av Shenzhen Electronics.

Friske voksne som faster, oppnår høyere verdier enn om de lever i energilikevekt på ketogen diett. Beregninger viser at individer som oppretteholder 2 ppm i pusten, kan forvente et tap av kroppsfett mellom 114 og 227 g/uke, basert på vitenskapelige studer.^1:2332 En måling på 8 ppm tilsvarer et tap av fett på 1 200 g/uke.

En rekke faktorer kan påvirke acetonmålingene, slik som fedme, hvitløk, disulfiram (Antabus), koffein, grønn te og romtemperaturen. Som nevnt, forkludrer alkohol måleresultatene, noe jeg fant ut etter å ha drukket et glass rosévin. Da viste måleren 99 ppm! 

Verdiene påvirkes også av hvor lenge man puster ut. De viser sammenhenger mellom målt acetonkonsentrasjon (ppm) og pustemetode. VC (vitalkapasitet) viser metoden som brukes ved alkotest, der man puster ut så langt man kan (omkring 5 liter), og kontrollert pust i 5–8 sekunder (typisk ½–1 liter).

Blodsukker, ketoner i blod og pust

En sveitsisk forskergruppe utførte kontrollerte forsøk med fem kvinner og seks menn som levde på ketogen diett i 36 timer i henhold til en ketogen protokoll utviklet av Johns Hopkins.³

De målte aceton i pusten og sammenliknet verdiene med beta-hydroksibutyrat og glukose i blodet og fant svært godt samsvar mellom målingene. Under forsøket spiste deltakerne ketogent, det vil si et kosthold med 80 energiprosent fett, 20 prosent protein og karbohydrat.  

Forsøket startet med 12 timers faste, avløst av tre ketogene måltider ved start, etter tre og ni timer, avløst av faste og målinger av ketoner i pust og blod, som vist i nedenstående figur.

Forskerne fant at de seks forsøkspersonene reagerte ulikt, men at samtlige fikk økte acetonverdier over tid. Det var godt samsvar mellom målt aceton i pusten og blodverdier, samtidig som blodsukkerverdiene falt jevnlig over tid fra 4,5–5,5 mmol/L til omkring 3,5–4,5 mmol/L. Konsentrasjonen av beta-hydroksibutyrat korrelerte signifikant positivt med målte ppm i pusten og negativt med konsentrasjonen av blodsukker.

Ovennevnte forsøk viser et godt samsvar mellom målinger av ketoner i blodet og i utpusten. Dette har gjort det mulig ved egenforsøk å finne ut hvordan ketogen status reagerer på faste, spisevindu, ulikt sammensatte dietter og måltider. Som illustrasjonen ovenfor illustrerer (a), er reaksjonene individuelle, og man kan ikke vite på forhånd nøyaktig hvordan kroppen reagerer uten å måle. Måling av ketoner i pusten gir et tilstrekkelig nøyaktig bilde av hvilke matvarer man kan tillate seg å innta, avhengig av hvilket mål man har satt seg når det gjelder å befinne seg i ketose eller fettforbrenningsmodus.

Kilder:

1 https://en.wikipedia.org/wiki/Glucogenic_amino_acid

2 Anderson JC. Measuring breath acetone for monitoring fat loss: review. Obesity Biology and Integrated Physiology 2015; 23: 2327–34. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4737348/

3 Güntner AT, Kompalla JF, Landis H mfl. Guiding ketogenic diet with breath acetone sensors. Sensors 2018; 18: 1–12. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6264102/