Ketonen, De Nieuwe Superbenzine?

In het kort

Nog onbekend bij veel sporters, maar er zijn tegenwoordig sportdranken met ‘ketonen’. Ketonen zijn brandstof voor ons lichaam en ontstaan tijdens vasten en bij een sterk koolhydraatbeperkte voeding. Dat het lichaam op zowel glucose als ketonen kan functioneren, is al heel lang duidelijk. Extra ketonen zouden echter de prestaties kunnen verbeteren. Fabrikanten spelen daarop in. Toch blijft een goed opgezette randomized controlled study uit en is tot op heden nog niet duidelijk of ketonen in de praktijk ook echt de prestatie verbeteren.

Begin mei schreef de Vlaamse sportjournalist Hans Vandeweghe een artikel voor De Morgen ^1 2 over het gebruik van een sportdrank met ketonen door de Britse Wielerploeg Team Sky, ruim drie jaar geleden. Mijn aandacht werd geprikkeld: ketonen, de nieuwe superbenzine? Een nieuw soort sportvoeding voor wielrenners? Het heeft de naam Delta-G gekregen en kost zo’n 2.700 euro per liter. Ik ging op onderzoek uit, want wáárom heb ik hier niet eerder over gehoord?

Ketonen, een introductie

Wanneer een vetmolecuul in het lichaam wordt afgebroken, resulteert dit in één molecuul glycerol en drie vrije vetzuren. Via de beta-oxidatie in de mitochondriën worden vetzuren omgezet in acetyl-coenzym A. Acetyl-Coenzym A wordt in de citroenzuurcyclus geoxideerd. ³. Glucose kan door middel van glycolyse (de afbraak van glucose) worden omgezet tot pyrodruivenzuur, wat ook tot acetyl-coenzym A gevormd kan worden. Vanaf hier volgt dan dezelfde weg zoals hierboven beschreven, om tot de vorming van ATP te komen. Vervolgens kan uit acetyl-CoA (als reactie met acetoaacetyl-CoA) ketonlichamen (ketonen) worden gevormd.

Er zijn drie soorten ketonlichamen, namelijk:

1. Acetoacetaat
2. D-béta-hydroxybutyraat
3. Aceton

Vergeleken met glucose, zijn ketonen een interessante brandstof wanneer er voldoende zuurstof in het lichaam aanwezig is. Honderd gram glucose levert 8,7 kg ATP op, terwijl 100 gram acetoacetaat 9,4 kg ATP oplevert, en D-3-hydroxybutyraat zelfs 10,5 kg ATP. Aceton wordt uitgeademd en uitgescheiden via de urine.

Tijdens een vastenperiode en bij sterke koolhydraatbeperking komt er minder glucose in het lichaam. Om de bloedglucosespiegel toch op peil te houden worden de glycogeenvoorraaden in lever en spieren aangesproken. Wanneer deze voorraden op zijn kan er een tekort aan glucose ontstaan. Het lichaam zal dan logischerwijs spiereiwit en vetzuren gaan afbreken om het lichaam (en vooral de hersenen en het hart) van energie te blijven voorzien. Spierafbraak bedraagt in zo’n stadium 55-60 gram per dag, wat neerkomt op 32-35 gram glucose (wat erg weinig is voor de hersenen). Een andere manier waarop het lichaam zich kan aanpassen aan het tekort aan glucose is door de vorming van ketonen. Dit proces vindt voornamelijk in de lever plaats. Een gezonde lever kan tot 150 gram ketonen produceren. De hersenen kunnen functioneren op zowel glucose als ketonen. Onthoud dat vetzuren an sich geen brandstof vormen voor de hersenen ⁴, ⁵. Het zijn de ketonen die eruit gevormd worden.

Afbeelding hoe ketonen in het lichaam worden gevormd

Ketonen in sportdrank

In bepaalde situaties vormt het lichaam dus zelf ketonen die de spieren en hersenen als brandstof kunnen gebruiken. Interessant is dat ketonen meer energie geven dan koolhydraten, vetten of eiwitten. Dat heeft ertoe geleid dat fabrikanten sportdranken hebben ontwikkeld waar ketonen in zitten.

Delta G

Wielerploeg Team Sky en enkele andere Britse topatleten, zouden enkele jaren geleden al zijn gestart met het gebruik van een sportdrank met ketonen, genaamd Delta-G. Deze sportdrank (∆G™) is ontworpen door het biochemisch onderzoeksbedrijf T-Delta-S ⁶ en is ontstaan in samenwerking met de Clarke Group: een groep onderzoekers van de universiteit van Oxford onder leiding van prof. Kieran Clarke ⁷, ⁸. Delta-G bestaat voornamelijk  uit D beta-hydroxybutyraat (> 97,5%) en een aantal andere stofjes. D-beta-hydroxybutyraat is reeds goedgekeurd door de US Food and Drug Administration (FDA) en mag worden toegevoegd aan sportdranken ⁹, ¹⁰. In de FDA-aanvraag is te lezen dat verschillende studies in zowel ratten als mensen zijn uitgevoerd, om de veiligheid en tolerantie van deze stof te onderzoeken. Door deze goedkeuring, staat ∆G™ niet op de internationale dopinglijst (WADA). Vanwege de bittere en scherpe smaak van deze stof, wordt deze stof toegevoegd aan sportdranken met een smaakje, waaronder sinaasappel, chocolade, koffie en bes. Over de prijs wordt overigens niks vermeld op de website. 

KetoCaNa

Ook de beroemde chemicus Patrick “vader van de prohormonen” Arnold ¹¹ startte een aantal jaar geleden met het produceren van ketonen. Inmiddels heeft hij twee soorten producten op de markt gebracht, namelijk KetoForce ¹² en KetoCaNa ¹³. KetoForce was het eerste product: een vloeibare drank die het best gemixed kan worden met een zure drank. Het nieuwe product, KetoCaNa, is verkrijgbaar in poedervorm. Een portie (19 gram poeder) bevat 11,7 gram ketonen en moet worden opgelost in 230 ml water. Het eerste voordeel van dit poeder is dat het verkrijgbaar is in de smaak sinaasappel. Het tweede voordeel is de prijs: €67 per fles (300 ml).

Lees hier de Supplement Facts van KetoCaNa

Ketonen en sportprestaties

De aanpassing van het lichaam om ketonen te verbranden, wordt al sinds vorige eeuw onderzocht¹⁴. Hierbij wordt de voeding gemanipuleerd: zeer weinig koolhydraten, matig eiwitgebruik en hoog in vet, zodat ketonlichamen kunnen worden gevormd. De aanpassing duurt 7-14 dagen en brengt het lichaam in ketose (ketone levels > 0,5 mmol/l). Toch is in de literatuur al vaak aangetoond, dat een kleine voorraad van koolhydraten in de spieren, zware inspanningen op een negatieve manier beïnvloedt. De low-carb-high-fat dieten die de laatste jaren actueel zijn, zijn niet gebaseerd op ketose, maar op het beinvloeden van de vetzuuroxidatie ¹⁵. Het drinken van ketonen, kan de ketonlevels in het lichaam laten stijgen, zonder dat glycogeenvoorraden geledigd hoeven te worden of 7-14 dagen moet worden gewacht. Het lichaam hoeft hiervoor dus niet in ketose te raken. Onduidelijk is of de prestaties dan ook daadwerkelijk verbeteren. Ketonen die het lichaam via een drankje binnenkrijgt hoeven niet hetzelfde effect te hebben als ketonen die het lichaam zelf maakt wanneer daar behoefte aan is.

Conclusie

Voor het lichaam is glucose een belangrijke brandstof. Tijdens langdurige inspanning, is het leegraken van de glycogeenvoorraden  een prestatiebeperkende factor. Ketonen kunnen ook als brandstof dienen voor het lichaam. Zij kunnen door middel van een voedingsinterventie (vasten en sterke koolhydraatbeperking) op een natuurlijke manier worden aangemaakt door het lichaam. Ook kunnen ketonen als een drank worden binnengekregen, zodat het ketonlevel in het lichaam stijgt, zonder dat het lichaam in ketose hoeft te treden. Dit zou de duurprestatie op een positieve manier kunnen beïnvloeden, omdat glycogeenvoorraden bespaard kunnen blijven. Er zijn echter nog geen goed opgezette studies beschikbaar op dit moment, die dit effect ook daadwerkelijk aantonen.

En nu?

Met de Tour de France in zicht, zullen ketonen in de schijnwerpers staan. Welke renners zullen een sportdrankje met ketonen drinken en  daadwerkelijk beter presteren? Het blijft vreemd dat een drankje, dat sinds 2011 wordt gebruikt door topatleten, ruim vier jaar later, nog geen overtuigende resultaten heeft laten zien in de wetenschap. Het wordt tijd voor een goed opgezette randomised controlled trial, waarbij duidelijk wordt of deze beloofde nieuwe superbenzine, ook echt zijn werk doet in de praktijk.

Bronnen

1. Ketonen de nieuwe superbenzine, geraadpleegd op 10 mei 2015 via http://www.demorgen.be/plus/ketonen-de-nieuw-superbenzine-a-1431129061760/ 
2. Verhaal over ketonen en magerzucht bij wielrennen, geraadpleegd op 10 mei 2015 via https://hansvdw1.wordpress.com/2015/05/09/verhaal-over-ketonen-en-magerzucht-bij-wielrennen-in-de-morgen-van-9-mei-2015/
3. McArdle D, Katch FI and Katch VI (2014) Exercise Physiology. Lippincott Wiliams & Wilkins.
4. McArdle D, Katch FI and Katch VI (2014) Exercise Physiology. Lippincott Wiliams & Wilkins.
5. Salway JG (2003) Metabolism at a Glance. John Wiley & Sons.
6. T-Delta-S, geraadpleegd op 6 juni 2015 via www.tdeltas.com
7. Clarke Group, geraadpleegd op 6 juni 2015 via http://www.dpag.ox.ac.uk/research/clarke-group
8. Ketone-based Sports Drink Promises edge for Athletes, geraadpleegd op 6 juni 2015 via https://youtu.be/7JzztRG449g
9. GRAS Exemption Claim for (R)-3-hydroxybutyl (R)-3-hydroxybutyrate, geraadpleegd op 6 juni 2015 via http://www.fda.gov/ucm/groups/fdagov-public/@fdagov-foods-gen/documents/document/ucm403846.pdf 
10. Agency Repsonse Letter GRAS Notice, geraadpleegd op 6 juni 2015 via http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/GRAS/NoticeInventory/ucm443267
11. Wikipedia, geraadpleegd op 25 juni 2015 via https://en.wikipedia.org/wiki/Patrick_Arnold
12. Prototype Nutrition, geraadpleegd op 25 juni 2015 via http://prototypenutrition.com/ketoforce.html
13. Prototype Nutrition, geraadpleegd op 25 juni 2015 via http://prototypenutrition.com/ketocana.html
14. Volek JS, Noakes T and Phinney SD (2015). Rethinking fat as a fuel for endurance athletes. European Journal of Sport Science. 15:1. 13-20.
15. Cox PJ and Clarke K (2014) Acute nutritional ketosis: implications for exercise performance and metabolism. Extreme Physiology and Medicine. 3:17.