Ketogene Diät & Diabetes

Die ketogene Diät ist in Mode, wird von Laien oft falsch definiert und sorgt unter Wissenschaftlern für viele Diskussionen. Sie illustriert jedoch gut das Konzept «Food as medicine», d.h., dass eine bestimmte Ernährung die Anwendung von Medikamenten ersetzen kann.

Abb. 1: Beispiel der Zusammensetzung einer ketogenen Diät (die Makronährstoffe sind in % des täglichen Energiebedarfs angegeben)

Die ketogene Diät (KD) besteht in einer (sehr) hohen Zufuhr von Fetten bei gleichzeitiger Reduktion der Kohlenhydrataufnahme auf in der Regel weniger als 50g/d,¹ häufig ≤20g/d (Abb. 1).^2,3 In der Literatur wird sie häufig mit der «Atkins»-Diät gleichgesetzt und manchmal auch mit der «Low Carb»-Diät verwechselt. Ursprünglich wurde sie in den 1920er-Jahren zur Behandlung der refraktären Epilepsie entwickelt.⁴ Es war beobachtet worden, dass bei Patienten mit schwerer Epilepsie, die längere Zeit fasteten, eine deutliche Besserung der Symptomatik eintrat. Bei längerem Fasten wird die für das Gehirn benötigte Energie je nach Dauer aus unterschiedlichen Quellen bezogen: Zu Beginn wird vor allem aus exogenen Quellen stammende Glukose genutzt, nach mehreren Stunden stammt dann der grösste Teil aus dem Leberglykogen. Wenn daraufhin weiter keine Nahrung zugeführt wird, werden die Substrate der Glukoneogenese (GNG) aus dem Katabolismus des Muskelgewebes, aus Pyruvat und Laktat, Glyzerin und bis zu einem gewissen Grad aus Ketonkörpern bezogen. Die GNG ist die Hauptenergiequelle, solange der Glykogenspeicher noch gefüllt ist. Anschliessend lässt die GNG stark nach. Ab diesem Zeitpunkt wird die Energie hauptsächlich durch Oxidation von Fetten und damit von Ketonkörpern gewonnen.

Die KD wird auch bei einer Reihe anderer Erkrankungen angewendet, insbesondere mit dem Ziel, die metabolische Kontrolle bei Personen mit Diabetes und/oder Adipositas zu verbessern.⁵ Die Inzidenz von Adipositas und Typ-2-Diabetes (T2D) ist in den letzten Jahrzehnten weltweit stark gestiegen, da vermehrt Nahrungsmittel zur Verfügung stehen, deren Qualität und Zusammensetzung sich im Laufe der Zeit zugunsten einer übermässigen Energiezufuhr verändert hat.^6,7 Als Reaktion darauf wurden verschiedene Ernährungsstrategien vorgeschlagen, etwa das intermittierende Fasten, fettarme oder kohlenhydratreduzierte Diäten, aber auch kohlenhydratarme und fettreiche Ernährungsformen, die auch unter der Bezeichnung ketogene Diät bekannt sind.

Physiologisch führt die KD zur Umstellung von der Kohlenhydratoxidation auf die Fettoxidation mit Produktion von Ketonkörpern (Acetoacetat [AcAc], Aceton und β-Hydroxybutyrat [βOHB]) in den Mitochondrien der Leberzellen.³ AcAc und βOHB werden in den Kreislauf abgegeben, gelangen in das Blut und andere Organe (Skelettmuskulatur, Herz, Gehirn) und dienen dort als alternative Metaboliten.⁸ Das metabolisch nicht aktive Aceton wird durch spontane Decarboxylierung von AcAc gebildet und ist für den süsslichen Geruch des Atems von Personen mit Ketoazidose verantwortlich.⁸ Die KD ahmt somit den Stoffwechselzustand nach, der bei längerem Fasten oder längerer körperlicher Aktivität eintritt, wenn dem Körper nicht genügend Glukose zugeführt wird.^9,10 In Phasen mit Glukosemangel spielen die Ketonkörper eine Schlüsselrolle, um Glukose einsparen und die Proteolyse reduzieren zu können. Im Gegensatz zu den meisten anderen Geweben kann das Gehirn keine Fettsäuren nutzen, um Energie zu produzieren, wenn es an Glukose mangelt. In diesem Fall dienen die Ketonkörper als alternative Energiequelle für das Gehirn und decken bei längerem Fasten knapp zwei Drittel seines Energiebedarfs.

Bei Personen ohne Diabetes sind beispielsweise nach einer Nacht ohne Nahrungsaufnahme Konzentrationen zirkulierender Ketonkörper von 0,1–0,25mmol/l und bei längerer körperlicher Aktivität oder Fasten über >24 Stunden von 1mmol/l oder auch mehr zu beobachten. Während einer KD steigt die Konzentration von zirkulierendem βOHB an und bleibt dann in der Regel auf einem Niveau von 1,5–3,0mmol/l, was unterhalb der bei diabetischer Ketoazidose bestehenden Konzentrationen (3–5mmol/l) liegt.^8,10 Zu den physiologischen Ursachen einer Ketose zählt die Schwangerschaft, während der eine Erhöhung um das 2- bis 3-Fache zu beobachten ist.

Bei insulinabhängigem Diabetes gelten Konzentrationen <0,6mmol/l als «normal». Darüber spricht man von einer Hyperketonämie und bei einem βOHB-Spiegel >3mmol/l von einer Ketoazidose. Die diabetische Ketoazidose ist die häufigste pathologische Ursache einer Ketoazidose. Während dieses pathologischen Zustands ist ein βOHB/AcAc-Verhältnis ≤10 (nach einer Mahlzeit in der Regel bei 1) zu beobachten und der βOHB-Spiegel kann Werte von bis zu 20–25mmol/l erreichen. Dies ist durch den Mangel an Insulin und den gleichzeitigen Anstieg gegenregulierender Hormone zu erklären, was die Lipolyse und damit die Ketogenese anregt. Zahlreiche Faktoren begünstigen eine Ketoazidose. Dazu zählen insbesondere: Infektion, Trauma, Operation, Stress, Myokardinfarkt, Fehler bei der Insulinbehandlung (bewusst oder versehentlich), Defekt der Insulinpumpe.

Auswirkungen auf Stoffwechsel und kardiovaskuläre Risikofaktoren

Mit Blick auf die glykämische Kontrolle wurden in den meisten Studien kurz- und mittelfristig positive Wirkungen beobachtet. Je nach Studie sind HbA_1c-Reduktionen von 1–1,5%¹¹ und mitunter sogar eine Remission des Diabetes (HbA_1c <5,7% ohne Therapie) nach einem Jahr beschrieben.¹² Diese Besserung wird auch durch die Nüchternglukose, die glykämische Variabilität und die Insulinsensitivität bestätigt. Einer aktuellen Metaanalyse zufolge scheint diese vielversprechende Wirkung mit der Zeit jedoch nachzulassen: Nach 3 und 6 Monaten war noch eine positive Wirkung zu beobachten, die daraufhin jedoch abnahm und nach einem Jahr nicht mehr statistisch signifikant war.¹³ In den meisten Studien ging die Besserung der Diabeteskontrolle mit einer Reduktion der bis dahin angewendeten antidiabetischen Therapie – sei es mit oralen Antidiabetika oder Insulin – und mitunter sogar mit deren Absetzen einher.¹¹

Im Hinblick auf das Körpergewicht ist die KD mit einer Abnahme mehrerer Kilo – je nach Studie bis zu 8–10kg, gelegentlich auch mehr – verbunden.¹¹ Ähnliches ist beim Bauchumfang zu beobachten, wo die Reduktion etwa 9cm beträgt.¹⁴ In der erwähnten Metaanalyse wurde eine Gewichtsabnahme verzeichnet, die nach 3 und 6 Monaten noch Bestand hatte, nach 12 Monaten jedoch nicht mehr nachweisbar war.¹³

Aufgrund der fettreichen Zusammensetzung der KD wird mitunter befürchtet, dass sie zu einer Verschlechterung des Lipidprofils führt. Dies wurde in einer aktuellen Metaanalyse widerlegt, in der ein stabiler Cholesterin-, ein reduzierter Triglyzerid-, ein leicht angestiegener HDL-Cholesterin- und ein unveränderter LDL-Cholesterin-Spiegel beobachtet wurden.¹⁴

Hinsichtlich der Wirkung auf die Nieren ist festzustellen, dass die KD nach 12 Monaten zu keinen wesentlichen Veränderungen der biologischen Standardparameter (Albumin/Kreatinin-Quotient im Urin, eGFR, Kreatinin und Harnstoff im Blut) geführt hat.¹⁵ Mit Blick auf die Leber wird in manchen Studien nach etwa 2 Monaten eine signifikante Reduktion der ALAT und der ASAT beschrieben.¹⁶

Neben dem potenziellen Nutzen auf Stoffwechselebene könnte die KD aufgrund der Schutzfunktion, die Ketonkörper bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen erfüllen, auch einen kardiovaskulären Nutzen haben. So hat sich gezeigt, dass die Ketonkörper insbesondere Einfluss auf Entzündung und oxidativen Stress, die Endothelfunktion und das kardiale Remodeling haben.¹⁷ Diese möglichen Wirkungen müssen sich in klinischen Studien erst noch bestätigen, wären für Patienten mit T2D jedoch sehr vielversprechend, da diese häufig mehrere kardiovaskuläre Risikofaktoren aufweisen.

Zum Typ-1-Diabetes liegen kaum Studien mit echten KD vor, da dabei ein sehr hohes Risiko für eine Ketoazidose besteht. In den Studien wurden häufig weniger streng kohlenhydratreduzierte («Low Carb»-)Diäten untersucht, die sich bei dieser Diabetesform als nützlich für die glykämische Kontrolle erwiesen haben.

In der Praxis

Die KD kann nicht jedem Patienten empfohlen werden, insbesondere nicht bei Multimorbidität, kognitiven Einschränkungen oder hohem Alter. Es ist wichtig, dass im Vorfeld eine professionelle Ernährungsberatung stattfindet, da der Patient stark in die Umsetzung seiner Diät eingebunden ist. Die Betreuung durch einen Spezialisten für Diätetik sollte anschliessend über die gesamte Dauer der Diät fortgesetzt werden. Bevor eine KD aufgenommen wird, müssen die Patienten darüber aufgeklärt werden, dass zu Beginn zahlreiche unerwünschte Wirkungen auftreten können. Häufig entwickelt sich eine mehrere Tage bis Wochen andauernde «Keto-Grippe», aber auch Verdauungsbeschwerden (Übelkeit, Erbrechen, Obstipation), Kopfschmerzen, Asthenie, Schwindel, Schlaflosigkeit und schnelle Ermüdbarkeit bei körperlicher Aktivität können auftreten. Diese Nebenwirkungen sind in der Regel jedoch vorübergehend und lassen sich durch ausreichende Flüssigkeitszufuhr lindern. Es ist auch nicht möglich, der Entwicklung eines Vitamin- und Mineralstoffmangels durch systematische Verordnung einer Substitutionstherapie vorzubeugen. Die möglichen langfristigen unerwünschten Wirkungen einer KD sind nicht bekannt, da nicht ausreichend Literatur vorliegt.

Es besteht das Risiko für Hypoglykämien, wenn die blutzuckersenkende Therapie nicht angepasst wird. Bei Personen mit Diabetes, die eine KD anwenden, ist in jedem Fall eine engmaschige medizinische Überwachung erforderlich, da die Diät den Blutzuckerspiegel je nach vorheriger Therapie oder dem Grad des Insulinmangels erheblich senken kann. Es existieren Empfehlungen für die Praxis: Insulin, Sulfonylharnstoffe und Glinide sind schrittweise auf etwa 50% der Dosis zu senken; Biguanide, DPP-4-Hemmer und GLP-1-Agonisten sind als fakultativ zu betrachten. SGLT2-Hemmer sind bei bestimmten T2D-Patienten mit relativem Insulinmangel mit dem Risiko für eine Ketoazidose assoziiert und deshalb zu meiden.¹⁸

Die KD schliesst günstige Nahrungsmittel wie etwa Getreide oder industriell hergestellte Produkte aus und stützt sich auf teurere Nahrungsmittel wie Fleisch, Fisch oder Schalenfrüchte. Deshalb kann sie zu höheren Ausgaben für die Ernährung führen. Nahrungszusätze wie Mehle (Mandelmehl, Kokosmehl) oder Süssstoffe (Xylitol, Erythritol) sind ebenfalls (sehr) teuer.

Eine Studie, in der die Erfahrungen von Patienten mit der KD untersucht wurden, beschreibt insbesondere eine gewisse Monotonie aufgrund der begrenzten Diversität der Nahrungsmittel sowie einen fehlenden Spielraum für Abweichungen (Risiko, die Ketose einzubüssen) und Schwierigkeiten beim Halten der Diät, die mit dem sozialen Leben nur schwer vereinbar ist.¹⁹

Schlussfolgerungen

Die KD kann bei Patienten mit T2D zahlreiche positive Wirkungen auf den Stoffwechsel haben. Sie ist jedoch mit Einschränkungen und hohen Kosten verbunden, verursacht zu Beginn Beschwerden und ihr Nutzen lässt mit der Zeit wahrscheinlich nach (Tab. 1). Dabei ist jedoch anzumerken, dass dies durch eine sinkende Adhärenz in den verschiedenen klinischen Studien zu erklären sein könnte. Angesichts der positiven anfänglichen Wirkungen kann die KD bei «unkompliziertem» T2D jedoch empfohlen werden, um metabolische Veränderungen herbeizuführen, sowohl mit Blick auf den Blutzuckerspiegel als auch das Körpergewicht. Allerdings muss die Diät unbedingt unter professioneller medizinischer Aufsicht eingeleitet und fortgeführt werden. Ein möglicher Nutzen im Hinblick auf die Herzfunktion und die Inzidenz kardiovaskulärer Ereignisse ist noch nicht erwiesen.

Tab. 1: Nutzen und Limitationen der ketogenen Diät beim Typ-2-Diabetes