Ketone als Signalmoleküle - Mehr als nur Energie www.juliatulipan.com - Low Carb - LCHF Kongress
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4. LCHF KONGRESS
29.02. – 01.03. 2020
Mag.rer.nat. Julia Tulipan MSc. Düsseldorf
Ketone als Mag.rer.nat. Julia Tulipan MSc.
www.juliatulipan.com
Signalmoleküle
Mehr als nur Energie
Conflict of Interest • Bücher zum Thema – Der Keto-Kompass • Ausbildung zum zertifizierten KetoCoach (LCHF Deutschland Akademie/ Daniela Pfeifer) • Co-Founder von TULIPANS
Schnelle
Wiederholung
• Ketonkörper sind kleine
Moleküle
• Energielieferanten
• Entstehen in der Leber:
• Aceton
• Acetoacetat
• Beta-Hydroxybutyrat
Wie kommt man in Ketose?
Nutritiv induzierte Ketose
Hungern (Starvation)
Manipulation der Makronährstoffe
bzw. Fasten
Kohlenhydratrestriktion
Fett : Protein/Carb
Hunger Ketose
4
Ketose ist ein natürlicher
Zustand
• Ketone haben eine große Bedeutung für das
Gehirn des Neugeborenen – 50% der Energie
kommt aus Ketonen
• Neugeborene, die gestillt werden, sind
natürlicherweise in Ketose
• Frauen sind während der Geburt in Ketose
• Anpassung an Jahreszeiten und
Nahrungsknappheit
Patel, M. S. Journal of neurochemistry 25.6 (1975), Morris, A. A.
M. Journal of inherited metabolic disease 28.2 (2005),
Bougneres PF. J. Clin. Investigation 77
6 Andreas Lederer / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)
Ketone haben besondere Eigenschaften
➢Ketonkörper können ohne Hilfe in die Mitochondrien
eindringen
➢Fettsäuren brauchen ein spezielles Transportsystem
um die Mitochondrien-Membran passieren zu können
➢Ketonkörper sind wasserlöslich und können so einfach
und schnell mit dem Blut transportiert werden.
➢Die Ketonkörper werden von (fast) allen Geweben,
aber insbesondere von der Muskulatur und dem
Captain Keto
Gehirn als Energielieferant verwendet.
➢Ketonkörper können die Blut-Hirn Schranke
überwinden
VIEL MEHR ALS NUR
ENERGIE
Mögliche Anwendungsbereiche
Studien zu Keto auf PubMed 375 Studien
400
• Krebs
350
• Depressionen und
300 andere psychische Erkrankungen
250 • Autismus
• Multiple Sklerose
200
• Parkinson
150
• Alzheimer Demenz
100
• Autoimmunerkrankungen
50 • Entzündliche Erkrankungen
0
1973
1987
2001
1931
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1946
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1965
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1981
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2003
2005
2007
2009
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2013
2015
2017
2019
To Good To Be True?!
Was haben all diese Erkrankungen gemeinsam?
Zivilisationskrankheiten↓
Entzündung
HDAC Insulin
Inhibitor/ Gen
Regulation &
Alterung Blutzucker
Ketone sind
Signalmoleküle Ketone Apoptose/
Neuro- Autophagie
protektion ↓mTOR
Newman, John C., and Eric Verdin. "Ketone bodies as signaling
metabolites." Trends in Endocrinology & Metabolism 25.1 (2014): 42-52. ↑AMPK
↑Bildung von
Mito- ↓ROS
chondrienmTOR: Mammalian
Target of Rapamycin
Zellwachstum
& Zellteilung
AMPK: AMP-aktivierte
Proteinkinase• Zellzyklus • Anti-Inflammation • Zellteilung • Glukosestoffwechsel • Wachstumsfaktoren • Proteinstoffwechsel • Wachstum + Reparatur • Fettstoffwechsel von Zellschäden in • Autophagie Tumorzellen mTOR AMPK
Die überproportionale Aktivierung von mTOR spielt eine wichtige Rolle in zahlreichen Krankheiten wie: • Krebs • Übergewicht • Typ 2 Diabetes • Neurodegeneration Laplante, Mathieu, and David M. Sabatini. "mTOR signaling in growth control and disease." cell 149.2 (2012): 274-293.
AMPK (AMP-aktivierte Proteinkinase) Aktivierung • Ein Enzym, das eine wichtige Rolle bei der Regulation von biosynthetischen Vorgängen in Zellen von Säugetieren spielt. • AMP ist ein Abbauprodukt von ATP und daher ein geeigneter Indikator für Energiemangel Jeon, Sang-Min. "Regulation and function of AMPK in physiology and diseases. " Experimental & molecular medicine 48.7 (2016): e245.
mTOR und AMPK
mTOR in Tumorzellen: Wachstum + Reparatur von
Zellschäden
mTOR
Ketone:
↑ AMPK (AMP-aktivierte Proteinkinase). Sobald
AMPK ansteigt
↓mTOR gehemmt.
AMPK
Zhou, Hongyu. Anti-cancer agents in medicinal chemistry 2010
McDaniel, Sharon S. Epilepsia. 2011HIF-1α
„Hypoxie-induzierter Faktor“ (HIF) ist ein Transkriptionsfaktor, der die Versorgung der Zelle mit
Sauerstoff reguliert, indem er eine Balance zwischen Sauerstoffbedarf und Sauerstoffversorgung
herstellt.
HIF-1α sorgt in Tumorzellen dafür, dass die Glycolyse auf Hochtouren rennt.
HIF-1α schützt Tumorzellen auch vor oxidativem Stress und Zellschäden.
Eine ketogene Ernährung reduziert die Aktivierung von
HIF-1α in der Tumorzelle.
Klement, Rainer J. "Restricting carbohydrates to fight head and neck cancer—is this realistic?." Cancer biology & medicine 11.3 (2014): 145.Histone
Deacetylase HDAC inhibitors,
HDACi, HDIs
InhibitorenHistone
Image Credit: Nature Genomic architecture, and eras of investigation.Kontrolle der Genexpression
• Die DNA ist um Histone gewickelt
• Um die DNA einer Zelle auslesen zu
können, muss sie “entrollt” werden
• Histone Acetyl Transferase (HAT) -
acetyliert das Lysin in den Histonen →
lockert die Wickelung der DNA und so
kann sie ausgelesen werden.
• Histone Deacetylase (HDAC) → entfernt
Acetylgruppe vom Lysin →
KondensationHistone Deacetylase Inhibitoren
(HDAC inhibitors, HDACi, HDIs)
HDAC blockieren Histone Deacetylase und beeinflussen direkt die Genexpression.
Anwendung von HDACs
• Psychiatrie und Neurologie als Stimmungsaufheller
• Anti-Epileptikum
• Neurodegenerative Erkrankungen (z.B. Alzheimer, Huntington)
• Verbessert kognitive Leistung (Merkfähigkeit)
• Depression
• ↑ BDNF und Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF)
• Tumorerkrankungen (↓Zellproliferation und ↑Tumorsupressor p53)
Fuchikami M. 2016. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological PsychiatryKetone als Histone Deacetylase Inhibitoren Sie wirken auf das Genom der Zelle NOCH EINMAL ZUR ERINNERUNG Anwendung von HDACs • Psychiatrie und Neurologie als Stimmungsaufheller • Anti-Epileptikum • Neurodegenerative Erkrankungen (z.B. Alzheimer, Huntington) • Verbessert kognitive Leistung (Merkfähigkeit) • Depression • ↑ BDNF und Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) • Tumorerkrankungen (↓Zellproliferation und ↑Tumorsupressor p53) Abdelwahab M.G., Fenton K.E., Preul M.C., Rho J.M., Lynch A., Stafford P., Scheck A.C. The ketogenic diet is an effective adjuvant to radiation therapy for the treatment of malignant glioma. PloS One. 2012;7(5):e36197
Diabetes
Typ1
Neurodegenerative Typ2
Erkrankungen Osteoporose
Entzündung
Herz-Kreislauf
Erkrankungen Übergewicht
Autoimmun
Amor, Sandra, et al. "Inflammation in Erkrankungen
neurodegenerative diseases–an update."
Immunology 142.2 (2014): 151-166.Entzündungshemmend
NLRP3 Inflammasom
• Aktivierung führt zu Sekretion von
proinflammatorischen Zytokinen
• Im Zellplasma von Fresszellen des
Immunsystems (Makrophagen)
• BHB hemmt NLRP3 Aktivierung
By Ле Лой CC BY-SA 3.0 from Wikimedia CommonsVerminderte Entstehung von freien Sauerstoffradikalen (ROS) Sullivan, Patrick G., et al. "The ketogenic diet increases mitochondrial uncoupling protein levels and activity." Annals of neurology 55.4 (2004): 576-580.
Sato K, Yoshihiro K, Keon CA, et al. Insulin, ketone
bodies, and mitochondrial energy transduction.
Faseb J. 1995;9:651–658.
Geringerer
Sauerstoffbedarf, bei Kashiwaya, Yoshishiro, et al. "Control of glucose
gleicher Leistung utilization in working perfused rat heart." Journal
of Biological Chemistry 269.41 (1994): 25502-
25514.Erhöhte Regeneration von körpereigenen Antioxidantien Haces, María L., et al. "Antioxidant capacity contributes to protection of ketone bodies against oxidative damage induced during hypoglycemic conditions." Experimental neurology 211.1 (2008): 85-96. Jarrett, Stuart G., et al. "The ketogenic diet increases mitochondrial glutathione levels." Journal of neurochemistry 106.3 (2008): 1044-1051
Fukao, Toshiyuki, Gary D. Lopaschuk, and Grant A. Mitchell. "Pathways and control of ketone body metabolism: on the fringe of lipid biochemistry." Prostaglandins, leukotrienes and essential fatty acids 70.3 (2004): 243-251. Das Herz und Skelettmuskel nutzen bevorzugt Ketonkörper
Bildung von Mitochondrien Mitochondrien ↑ (mitochondrial biogenesis) Bough, Kristopher J., et al. "Mitochondrial biogenesis in the anticonvulsant mechanism of the ketogenic diet." Annals of neurology 60.2 (2006): 223-235.
32
Psychiatrische Erkrankungen • ↓ Glutamat (erregend) ↑GABA
(beruhigend) –
Neurotransmitter Imbalances
• Verbesserte Energieversorgung
des Gehirns
• Entzündungshemmend
• Neurotransmitter Release
Modulation
Napoli, Eleonora, Nadia Dueñas, and Cecilia
Giulivi. "Potential therapeutic use of the
ketogenic diet in autism spectrum
disorders." Frontiers in pediatrics 2 (2014): 69.Fazit
• Ketone wirken auf zahlreiche Signalwege und beeinflussen die Zelle
und ihren Stoffwechsel
• Die positive Effekte der ketogenen Ernährung auf unterschiedliche
Krankheitsbilder lässt sich durch die Signalfunktion erklären
More research is needed – wir brauchen mehr ForschungMai und November 2020
Ausbildung zum Keto-Coach
mit Mag. Julia Tulipan M.Sc. und
Daniela PfeiferAusbildung zum Gesundheits-
und Ernährungscoach
Low Carb – LCHF – Keto
LifestyleLCHF Deutschland Akademie
Die Akademie mit Herz und
VerstandKeto KickStart & Wellness Tage
14. Mai - 17. Mai 2020
oder
www.juliatulipan.com 05. November - 11. November 2020
in Bad Schönau (A)
Danke für die
Aufmerksamkeit
36Referenzen Newman, John C., and Eric Verdin. "Ketone bodies as signaling metabolites." Trends in Endocrinology & Metabolism 25.1 (2014): 42- 52. Laplante, Mathieu, and David M. Sabatini. "mTOR signaling in growth control and disease." cell 149.2 (2012): 274-293. Zhou, Hongyu, Yan Luo, and Shile Huang. "Updates of mTOR inhibitors." Anti-cancer agents in medicinal chemistry 10.7 (2010): 571. McDaniel, Sharon S., et al. "The ketogenic diet inhibits the mammalian target of rapamycin (mTOR) pathway." Epilepsia 52.3 (2011): e7-e11. Klement, Rainer J. "Restricting carbohydrates to fight head and neck cancer—is this realistic?." Cancer biology & medicine 11.3 (2014): 145. Fuchikami, Manabu, et al. "The potential use of histone deacetylase inhibitors in the treatment of depression." Progress in Neuro- Psychopharmacology and Biological Psychiatry 64 (2016): 320-324. Abdelwahab M.G., Fenton K.E., Preul M.C., Rho J.M., Lynch A., Stafford P., Scheck A.C. The ketogenic diet is an effective adjuvant to radiation therapy for the treatment of malignant glioma. PloS One. 2012;7(5):e36197 Sullivan, Patrick G., et al. "The ketogenic diet increases mitochondrial uncoupling protein levels and activity." Annals of neurology 55.4 (2004): 576-580. Fukao, Toshiyuki, Gary D. Lopaschuk, and Grant A. Mitchell. "Pathways and control of ketone body metabolism: on the fringe of lipid biochemistry." Prostaglandins, leukotrienes and essential fatty acids 70.3 (2004): 243-251
• Sullivan, Patrick G., et al. "The ketogenic diet increases mitochondrial uncoupling protein levels and activity." Annals of neurology 55.4 (2004): 576-580. • Haces, María L., et al. "Antioxidant capacity contributes to protection of ketone bodies against oxidative damage induced during hypoglycemic conditions." Experimental neurology 211.1 (2008): 85-96. • Jarrett, Stuart G., et al. "The ketogenic diet increases mitochondrial glutathione levels." Journal of neurochemistry 106.3 (2008): 1044-1051 • Fukao, Toshiyuki, Gary D. Lopaschuk, and Grant A. Mitchell. "Pathways and control of ketone body metabolism: on the fringe of lipid biochemistry." Prostaglandins, leukotrienes and essential fatty acids 70.3 (2004): 243-251. • Sato K, Yoshihiro K, Keon CA, et al. Insulin, ketone bodies, and mitochondrial energy transduction. Faseb J. 1995;9:651–658. • Kashiwaya, Yoshishiro, et al. "Control of glucose utilization in working perfused rat heart." Journal of Biological Chemistry 269.41 (1994): 25502-25514. • Jeon, Sang-Min. "Regulation and function of AMPK in physiology and diseases." Experimental & molecular medicine 48.7 (2016): e245. • Kovács, Zsolt, et al. "Therapeutic potential of exogenous ketone supplement induced ketosis in the treatment of psychiatric disorders: review of current literature." Frontiers in psychiatry 10 (2019): 363.
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