A következő részben megvitatjuk a jelenlegi legfrissebb kutatásokat a ketontestek hatásáról olyan aspektusokra, amelyek kapcsolódnak az edzés helyreállításához és az edzési alkalmazkodásokhoz. Ezen élettani mechanizmusok grafikus áttekintése megtalálható a következő ábrán.
A tudományos bizonyítékok arra utalnak, hogy a ketontestek javíthatják az alvást és a kogníciót, növelhetik a vázizom angiogenezisét, az izomfehérje szintézist, a glikogén újratermelődést és a mitokondriális tömeget és funkciót, csökkenthetik a vázizomfehérje lebomlását, az oxidatív stresszt és az gyulladást, valamint növelhetik a keringő eritropoetin (EPO) szintet és a teljes hemoglobin-masszát.
Az edzést követően kiemelt fontosságú az intra- és extramuszkuláris energiatárolók helyreállítása. Ennek egyik fő prioritása általában az izom glikogén feltöltése, tekintettel arra, hogy az izom glikogén tartalma pozitív kapcsolatban áll a nagy intenzitású edzés teljesítménnyel . Az edzés után és elegendő szénhidrátbevitel esetén ez általában 24 órán belül történik meg a glikogén-szintáz aktivitás jelentős növekedése, a glükóz transzport és a vázizom inzulinérzékenység javulása révén.
Az első bizonyítékok arra utalnak, hogy a PEKS javítja az izom glikogén nettó újratermelődését emberekben KE használatával. Egy intenzív kerékpározási szakaszot követően, amely kimerítette az izom glikogént, jól edzett sportolók KE-t vagy kalóriamentes kontroll italt fogyasztottak, majd egy 2 órás hiperglikémiás clamp (10 mM glükóz) következett. Érdekes módon az izom glikogén pótlása az edzés utáni első 2 órában közel 60%-kal magasabb volt a KE-szemben a placeboval szemben. Ennek társult egy 32%-kal magasabb teljes test glükózfelvétel, amit az írók az edzés utáni időszakban kétszeres magasabb inzulinszinttel társítottak. Ezek az adatok összhangban vannak egy nemrégiben végzett ex vivo tanulmánnyal, amelyben a nátrium (R,S)-βHB dózisfüggően (1-4 mM) növelte az edzés utáni glikogén újratermelődést egerek anconeus epitrochlearis izmaiban, amelyeket 8 mM glükózzal és 60 µU·mL−1 inzulinnal inkubáltak . Ezek az írók azt is megfigyelték, hogy az AktThr308 foszforilációjának és az azt követő fehérje Akt substrát AS160 foszforilációjának növekedése történt meg a szerzett izmokban. Tekintettel arra, hogy ez az útvonal központi szerepet játszik az inzulin-stimulált glükózfelvételben, további támogatást nyújt annak az elképzelésnek, hogy a ketonok növelik az izom glikogén szintézisét inzulin-függő módon. Érdekes módon ezek a növekedési foszforilációs állapotok csak 15 perc inkubációt követően következtek be, míg mind az Akt, mind az AS160 foszforilációs állapota csökkent 2 órás inkubáció után. Ez összhangban áll azokkal a korábbi jelentésekkel, amelyek szerint az R-βHB, de nem az S-βHB gátolja az inzulin közvetítette glükózfelvételt a vázizomban 9 óránál hosszabb expozíció esetén. Ez az hatás a mitokondriális anyagcserebevonásban részt vevő izmokban is hangsúlyosabb volt, ami azt sugallja, hogy a mitokondriális anyagcsere lehet szerepet a glükóz transzport gátló hatásában.
Ezek a megfigyelések ígéretesnek tűnnek, de fontos figyelembe venni néhány fontos szempontot. Először is, az első tanulmányban használt kontroll ital kalóriamentes volt, míg a KE kb. 4,7 kcal·g−1-t biztosított. Másodszor, az első tanulmányban az írók a magasabb glikogén újratermelést a KE által okozott inzulinszint duplázódásának tulajdonították. Azonban, ha a glikogén koncentrációja 150 mmol·kg−1 száraz tömeg alatt van, akkor az inzulinszinttől függetlenül, az első 30–60 percen belül a glikogén szintézis bekövetkezik . Harmadszor, mindkét tanulmányban a glükózszintek szabványosítottak voltak, és szuprafiziológiai szinten (10 mM) tartották a humán tanulmányban, míg egy friss metaanalízis arra a következtetésre jutott, hogy a KE bevétele kb. 0,5 mM-rel csökkenti a vércukorszintet . Negyedszer, mindkét tanulmányt éjszakai éhségközben végezték, ami ismert tényező a glükózfelvétel és a glikogén szintézis fokozásában a vázizomban alacsonyabb glikogénszintek miatt .
Az utóbbi időben kutatócsoportunk által végzett egyik vizsgálatban a PEKS hatását értékeltük az edzés utáni izom glikogén újratermelésre, egy ökológiailag érvényesített tervezésű tanulmányban, amely magában foglalta az edzés előtti szénhidrátban gazdag reggelit (86). Egy egylábas glikogén-kimerülési protokoll követése után a résztvevők egy helyreállító italt kaptak, amely 1 g·kg testtömeg−1·h−1 szénhidrátot és 0,3 g·kg testtömeg−1·h−1 hidrolizált tejsavó-protein koncentrátumot biztosított. Emellett vagy KE italt kaptak, amely 0,5 g·kg testtömeg−1 volt azonnal az edzés után, majd 0,25 g·kg testtömeg−1·h−1, vagy egy izokalorikus placebo italt hasonló időpontokban. A KE-val való kezelés kissé alacsonyabb vércukorszinteket eredményezett az egész helyreállítási időszak alatt (kb. 6 mM a KE-vel szemben kb. 7 mM a placebóval). Azonban az izom glikogén koncentrációk, valamint a plazma inzulinszintek nem változtak a KE alkalmazása alatt a helyreállítási időszakban. A legvalószínűbb magyarázat ezekre az ellentmondásos eredményekre a különböző hatás a glükóz és az inzulin szintekre a két tanulmány között. Ebből a szempontból a keton testek inzulinotropikus hatása nem figyelhető meg, amikor a vércukorszintek 8 mM alatt vannak egészséges emberekben. A keton testek inzulinotropikus hatásának lehetséges mechanizmusa a βHB és az AcAc használata metabolikus intermediereként a β-sejt mitokondriumokban. Ez magyarázza, hogy a KE bevétele után a magasabb inzulinszintek kizárólag olyan helyzetekben figyelhetők meg, ahol magas glükózkoncentrációk vannak jelen, ami egybeesik az inzulin termelésének és kiválasztásának növekvő igényével.
Ezek az adatok azt mutatják, hogy a PEKS növelheti az izom glikogén újratermelését az edzés utáni korai helyreállítási időszakban, inzulin-függő módon. Mindazonáltal, e hatás alárendelt az edzés utáni megfelelő szénhidrát- és fehérjefogyasztáshoz. Így jelenleg nincs egyértelmű bizonyíték arra, hogy a PEKS javíthatja az izom glikogén helyreállítását az edzés után azoknak a feltételeknek megfelelően, amelyek relevánsak az atléták számára.
A netto pozitív izomfehérje egyensúly elérése fontos a képzési adaptációk maximalizálása szempontjából mind az erőnléti, mind az állóképességi sportolók esetében. Érdekes módon a ketontesteknek mind az antikatabolikus, mind az anabolikus tulajdonságai igazoltak . A ketontestek antikatabolikus hatásaiat egészséges egyénekben, valamint különböző katabolikus állapotok között emberekben (pl. éhezés, akut gyulladás) és rágcsálókban (pl. rákos cachexia) is kimutatták. A ketontestek antikatabolikus hatását hagyományosan az alternatív energiaforrás szerepének tulajdonították éhezés és éhezés során, ezáltal csökkentve a gluconeogén substrátumok, például az izomfehérjék, a sejtek ATP-termelésére való függését. Továbbá a kutatások azt mutatják, hogy a ketontestek megakadályozhatják az izomatrophia kialakulását a két fő proteolitikus útvonal, azaz az ubiquitin-proteasoma rendszer és az autofágia-lizoszomális rendszer lefelé szabályozásával. Ezeknek az útvonalaknak a lefelé szabályozása a ketontestek által közvetített Akt-Foxo3a jelzéssel történik és az NF-κB gátlásával a βHB által kiváltott GPR109a aktiválásával. Ezenkívül az AcAc és a βHB is megakadályozhatja az izomfehérje lebomlását, az I. és IIa osztályú HDAC-ok gátlásával . Azonban a ketontestek antikatabolikus hatásainak legtöbb bizonyítéka súlyos katabolikus állapotok alatt származik. Ezért továbbra sem egyértelmű, hogy a ketontestek csökkentik-e az izomfehérje lebomlását azonnal az edzés után.
Tudomásunk szerint csak egy tanulmány vizsgálta a PEKS hatását az edzés utáni anabolikus jelzésre. Ez a tanulmány kimutatta, hogy a PEKS növeli azoknak a markereknek a szintjét, amelyek magasabb szintűek a mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) aktivitására, a fő irányító az edzés utáni izomfehérje szintézisében. Ez a növekedés 5 órányi helyreállítás után jelentkezett a szkeletizált izom szövetében. A magasabb mTORC1 aktivitás mechanizmusa valószínűleg a KE által kiváltott AMPK aktiváció gátlásából származik, amelyet 90 perces helyreállítás után észleltek. Így az AMPK aktivációjának KE-fogyasztás utáni gyorsabb visszaállítása, és az ebből adódó AMPK deaktiváció valószínűleg lehetővé tette a KE bevitele utáni megfigyelt anabolikus jelzőhatások kezdetét. Az ilyen magasabb mTORC1 aktivitást szintén megfigyelték βHB adagolása során egerekben, 2 hetes hátsó végtag terhelési szünet után és felnőtt egerekben ketogén diéta után. Továbbá kimutatták, hogy a βHB intravénás infúziója egészséges alanyokban egy éjszakai éhgyomor után csökkenti a leucin oxidációt és növeli a leucin beépítését, ami az izomfehérje szintézis fokozódására utal.
A rendelkezésre álló bizonyítékok arra utalnak, hogy a ketózis fontos szerepet játszik az izomfehérje lebomlásának csökkentésében, miközben párhuzamosan elősegíti az izomfehérje szintézisét. Ez azt sugallja, hogy a ketontestek hatékony stratégia lehetnek 1) az izomtömeg növelésére az edzésre adott válaszként, 2) és az izomveszteség csökkentésére az inaktivitás időszakaiban (pl. sérülés). További tanulmányokra van szükség annak pontos meghatározásához, hogy a ketózis milyen hatással van az izomfehérje szintézisére és lebomlására az edzés során.
A keringő eritropoietin (EPO) szintjének növelése alapvető fontosságú az állóképességi teljesítmény javításához, valamint a képzési adaptációk optimalizálásához. Ebben a szempontból Evans et al. nemrégiben kimutatták, hogy a PEKS növelte a keringő EPO szintjét kb. 25%-kal legalább az első 4 órában az edzés utáni helyreállítás során. Továbbá, egy nemrégiben készült tanulmányunkban a helyreállítási időszakban és a lefekvés előtti KE bevitele egy 3 hetes túlterhelési időszak alatt hasonló növekedést eredményezett a keringő EPO-ban. Érdekes módon az EPO szinteket legalább 9 órával az utolsó KE adagolás után értékelték. Ez arra utal, hogy a keringő EPO szintek emelkedése sok órával a ketontest bevitele után is fennmaradhat. Azonban ebben a tanulmányban a túlterhelési időszak a placebo csoportban több tünet kialakulását is eredményezte (pl. maximális szívritmus csökkenése, energiahiány), de nem a KE csoportban. Emellett a tolerálható edzési terhelés a KE csoportban kb. 15%-kal magasabb volt, mint a placebo csoportban az utolsó edzési héten. Ennek megfelelően valószínűsíthető, hogy a KE lehetővé tette a normális adaptív választ az edzési terhelésre, míg az EPO szint növekedése megszűnt a kontroll állapotban kialakuló fáradtság/túlterhelés miatt. Az Evans et al. által közölt adatok és az a tény, hogy egy korábbi tanulmány nem észlelt EPO szintnövekedést egy 3 hetes tengeri szinten történő edzőtábor után (147) arra utalnak, hogy a mi tanulmányunkban az EPO növekedése közvetlenül a KE-től származott. Ezt tovább támasztja alá egy tanulmány, amelyben a βHB intravénás infúziója kb. 4–5 mM βHB növelte az EPO felszabadulását kb. 40%-kal egészséges alanyokban az éjszakai éhgyomor állapotában .
Az EPO teljesítményfokozó hatása hagyományosan az eritropoézis serkentéséből származik, amely a plazma térfogat csökkentésével együtt növeli a hematokrit és az oxigénszállító képességét. Jelenleg nem azonosították, hogy az edzés utáni megfigyelt változások az EPO-ban elegendőek-e a hemoglobin tömeg és az oxigénszállító képesség javításához az emberekben, valamint hogy ezek az effektusok összeadódnak-e az olyan ingerekhez képest, amelyeket gyakran sportolók használnak az EPO növelésére, mint például a hipoxia. Az előzetes adatok arra utalnak, hogy az ilyen EPO növekedés elegendő lehet a hemoglobin tömeg növeléséhez, mivel a nátrium-glükóz kotranszporter 2 (SGLT2) inhibitorok adása, amelyek növelik az endogén ketózist, vagy 4 vagy 12 hétig növelte a vérszérum EPO koncentrációját és növelte a hematokritet, a hemoglobin szintet és a vörösvérsejt-tömeget 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegekben. A hematopoietikus hatásokon kívül az EPO megfigyelt növekedése a ketózis során valószínűleg hatással van az edzési teljesítményre és a mentális fáradtságra a hematopoietikus hatásokon kívüli hatások, például javított idegfeldolgozással és kognitív funkcióval, gyulladásgátlással, angiogenezissel és vázizom-regenerációval.
A ketontestek által okozott EPO felszabadulás pontos fiziológiai mechanizmusa jelenleg nem ismert, de nagy valószínűséggel epigenetikai szabályozást foglal magában a vesesejtekben a hiszton H3 lizin 9 (H3K9) acetilálásán keresztül. A βHB fiziológiás koncentrációi (∼1–2 mM) bizonyítottan növelik a hiszton H3K9 acetilálását az egerek vesejében az I. és IIa HDAC-ok gátlása révén. Hasonló növekedést észleltek a hiszton H3K9 acetilálásban egér szövetekben hipoxia hatására is, és olyan gének felszabályozódását eredményezték, amelyek az EPO termelésben és kibocsátásban szerepet játszanak.
Növekvő bizonyíték van arra, hogy a ketontestek növelik az eritropoietin endogén termelését az emberekben az edzés után. A jövőbeni tanulmányoknak tisztázniuk kell, hogy a ketontestek okozta EPO növekedés vezet-e hematológiai javulásokhoz, és hogy ezek az effektusok jelentkeznek-e a legjobb sportolóknál és más hematopoietikus stratégiák kombinálásakor, például a hipoxiával.
Mint korábban említettük, az EPO nemcsak a hematopoézisben vesz részt, hanem más kedvező hatásokat is kivált az edzés által, például a vázizom angiogenezist. Ebben a tekintetben Poffé és mtsai tanulmánya, amely beszámolt arról, hogy a KE növeli a keringő EPO-t egy 3 hetes túlterheléses edzési időszakban, megállapította, hogy a KE növelte a vázizom kapillarizációját kb. 40%-kal. Ez a kapillarizáció növekedés a proangiogén faktorok, mint a vaszkuláris endotheliális növekedési faktor (VEGF) és az endothel nitrogén-monoxid szintetáz (eNOS), mind fehérje, mind mRNS szinten történő emelkedésével járt együtt. Elképzelhető, hogy az angiogenezis közvetlenül fokozódott a magasabb ketontest szintek hatására, mivel korábbi kutatások azt mutatták, hogy a βHB elősegíti a VEGF szintézisét egér agyi endotheliális sejtekben, a cukorbeteg patkányok aortájában, valamint fokozta a nyirokangiogenezist egerekben . Továbbá, az egér szív endotheliális sejtjeinek βHB-val vagy AcAc-val való inkubálása fokozta a sejtosztódási arányokat, amely előfeltétele a vérerek képződésének. Mind az AcAc, mind a βHB növelte a kapilláris ágacska növekedést egy háromdimenziós (3-D) angiogenezis tesztben. Ezek az effektusok közvetlenül függenek a ketontest oxidációjától, mivel az angiogén válasz az AcAc és a βHB emelkedett koncentrációira hiányzott olyan egér szív endotheliális sejtekben, amelyek hiányoztak a ketontest oxidációjában kulcsfontosságú succinyl-CoA:3-oxoacid transzferáz enzimtől.
Az emelt angiogén válasz potenciálisan azon kulcsmechanizmusok egyike, amelyek révén a PEKS serkenti a hosszú távú edzési hatásokat. Az ilyen angiogenezis növekedés nemcsak javítja az oxigén és tápanyagok ellátását az izmokhoz, hanem más edzési adaptációk bekövetkezésének is előfeltétele, például egy átmenet az oxidatívabb típusú rostokra. Az észlelt angiogenezis növekedés valószínűleg az endoteliális ketontest oxidáció fokozódása által közvetített . Azonban a ketontestek más mechanizmusok révén is fokozhatják az angiogenezist, például az AcAc által történő GPR43 aktiválásával, az EPO felszabadulás serkentésével , valamint az Nrf2, FoxO3 és SIRT1 aktivációjának fokozódásával.
A mitochondriális biogenezis és a mitokondriális funkció kritikus anyagcsere-adaptációk az (állóképességi) edzés során. Az egyre növekvő bizonyítékok arra utalnak, hogy a ketontestek, különösen a ketogén diéta, fokozza a mitokondriális biogenezist és funkciót. Egerekben kimutatták, hogy a ketogén diéta növeli a mitokondriális biogenezis fő szabályozóját, a PGC-1α-t , a citrát szintáz aktivitást , a mitokondriális tömeget , és az elektron transzport lánc fehérjéket. Ezek a mitokondriális adaptációk legalább részben magyarázhatják a ketogén diéta pozitív hatásait az izomtömegre, az izomerőre, az állóképességi teljesítményre, és az élettartamra egerekben. Azonban ezek főként az öreg, mozgásszegény egerek vagy a miopátiában szenvedő egerek kísérleteiből származnak, amelyekben már csökkent a mitokondriális minőség és funkció. Ezenkívül ezek az effektek szövet-specifikusnak tűnnek, mivel a ketogén diéta és a βHB adagolása gátolja a mitokondriális biogenezist a kardiomiocitákban.
A ketogén diétát több metabolikus változás is társítja a ketózistól függetlenül, ami megnehezíti a hatásokat kizárólag az endogén ketózishoz tartozó mitokondriális biogenezisre és funkcióra tulajdonítani. Például, a mitokondriális légzésre való növekvő függés fokozza a reaktív oxigénfajták (ROS) képződését, ami krónikus PGC-1α aktivációt eredményezhet. Mindazonáltal ezek a mitokondriális hatások közvetlenül is következhetnek be a ketózisból. Ebben a tekintetben a ketogén diétának a mitokondriális funkciók javulása egybeesik az acetilált lizin fehérje szintek emelkedésével. Mint korábban leírtuk, a βHB közvetlenül emeli a fehérje acetilációt a HDAC gátlás és az acetil-CoA termelés növelése révén.
Az emelt acetiláció kritikus elem a mitokondriális biogenezis számára. Ebben a tekintetben a HDAC aktivitás farmakológiai gátlásának kimutatták, hogy növeli a PGC-1α szinteket, valamint az oxidatív foszforilációs komplexek fehérjéit. Továbbá, a magas celluláris acetilációs állapot fokozza a p53 acetilációját is, amelynek kulcsszerepe van a bazális mitokondriális tartalom fenntartásában és a mitokondriális biogenezis serkentésében. Ezenkívül az AcAc, a MEK-ERK 1/2 jelátviteli út aktiválásán keresztül, adagfüggően fokozza a MEF2-t , egy transzkripciós faktort, amely fokozza a PGC-1α aktivitását. Emellett megfigyelték, hogy a ketogén diéta fokozza a SIRT1 és a SIRT3 expresszióját is. Mindkét sirtuin fokozza az izom mitokondriális biogenezisét a PGC-1α stimulálásával.
Ezek a tanulmányok azt mutatják, hogy az endogén ketózis kedvező morfológiai és funkcionális változásokat okoz a vázizom mitokondriumokban, különösen azokban az egerekben, akiknél csökkent a mitokondriális egészség. Azonban még nem tisztázott, hogy a ketogén diéta vagy a keton-kiegészítők fogyasztása hasonló mitokondriális változásokat okoz-e emberekben, különösen az (állóképességi) sportolók között, akik már rendelkeznek magas mitokondriális légzési kapacitással és hatékonysággal.
Az oxidatív stressz, a gyulladás és az edzésadaptáció közötti kapcsolat bonyolult és sokarcú. Egyrészt az edzés felszabadítja a szabad gyököket és gyulladásos citokineket, ami létfontosságú a sejtes útvonalak maximális stimulálásához, amelyek részt vesznek az edzésadaptációban, és növeli az antioxidáns és gyulladáscsökkentő rendszer kapacitását. Másrészt azonban az edzés szokatlan zavarokat okozhat ezeknek a rendszereknek a finom egyensúlyában, ami potenciálisan hozzájárulhat az izomfáradtsághoz és a túledzéshez . Ennek megfelelően, a konkrét összefüggéstől függően az oxidatív stressz és a gyulladás ellen ható szereknek mind pozitív, mind negatív hatásai lehetnek az edzésadaptációra. Eddig csak néhány tanulmány vizsgálta a PEKS hatását az emberi gyulladásra és oxidatív stresszre az edzés után.
Egy első tanulmányban a PEKS elnyomta a keringő monocita kemoattractáns fehérje-1 (MCP-1) szinteket, de nem változtatta meg más keringő citokinek (pl. IL-6, TNF-α) növekedését, és nem okozott funkcionális hatásokat a pihenés során egyetlen excentrikus edzés okozta izomkárosodás után. Egyetértésben ezzel, az ACTH, kortizol és IL-6 szintek sem változtak a pihenés során és az edzés utáni KE bevitele során egy 3 hetes állóképességi túlterhelési időszakban. Ezzel szemben egy friss tanulmány, amelyet a kutatócsoportunk végezett, kimutatta, hogy a KE gátolta a makrofágok beszivárgását a vázizomba egy ultramaraton után 36 órával. Ennek a gátlásnak a közvetítője a ketontestek növekedése által indukált csökkent MCP-1 szint. A makrofágok részt vesznek a szöveti regenerációban a növekedési faktorok és citokinek aktiválásával. Azonban a túlzott makrofág beszivárgás potenciálisan fibrosishoz vezethet. Ezért jelenleg nem ismert, hogy a ketontestek által okozott makrofágok gátlása előnyös vagy káros hatás-e.
Tudomásunk szerint csak egyetlen tanulmány értékelte a ketózis hatását az edzésre adott oxidatív válaszra. Ebben a tanulmányban azt jelentették, hogy a ketontest sókkal történő kiegészítés egy 1 hetes időszak alatt sem befolyásolta az SOD2, CAT, teljes antioxidáns kapacitás plazma szintjeit, sem a glutation és SOD vörösvérsejtszinteket azonnal, 30 perc után és 24 órával egy 35 perces kerékpározás után. Összességében, az eddig elérhető korlátozott bizonyítékok arra utalnak, hogy a ketontestek csak gátolják a vázizom makrofágok beszivárgását az extrém edzésre adott válaszban, de nem befolyásolják a gyulladást vagy az oxidatív válaszokat kevésbé "extrém" edzés esetén.
Az edzésadaptáció elsősorban az egyes edzésstimulusokat követő sorozatos anyagcsere- és jelátviteli válaszok által diktált. Gyakran elhanyagolt ebben a folyamatban az alvás szerepe, amely jelentős helyreállítási ablakot jelent. Az alvás fontosságát alátámasztják az alváshiány káros következményei, ideértve az edzés helyreállításának károsodását, a miofibrilláris fehérjeszintézis csökkenését, a glükóztolerancia károsodását és a kardiovaszkuláris stressz növekedését. Ráadásul az alvás ismert, hogy romlik az akut edzésintenzitás növekedése, a fokozott edzésidőszakok és a többnapos versenyek után. Ezért az alvás optimalizálása az atléták számára nemcsak az akut helyreállítás elősegítéséhez fontos, hanem a kedvező hosszú távú edzési hatások előmozdításához is.
Korábbi tanulmányok azt jelentették, hogy a ketózis, amelyet egy ketogén diétával váltottak ki, javítja az alvásminőséget és a gyors szemmozgású alvást (REM) egészséges emberekben, valamint az epilepsziában diagnosztizált gyermekekben. Azonban továbbra sem világos, hogy ezek az hatások a fokozott ketontest-szintekből vagy más anyagcsereváltozásokból erednek, amelyek egy ketogén diétához kapcsolódnak. Ezért mostanában vizsgáltuk meg, hogy hasonló kedvező hatások is jelen vannak-e a KE esetében. Konkrétabban, az edzésre tervezett fárasztó napot követő KE bevitele javította az alvás hatékonyságát kb. 2%-kal, és teljesen ellensúlyozta az edzés által okozott REM alvás csökkenést és az alvás utáni ébrenlétet. Ez azt jelzi, hogy az alvásjavítások, amelyeket korábban észleltek a ketogén diéta hatására, valószínűleg a ketózis közvetlen eredményei, és nem a szénhidrátbevitel markáns csökkenése vagy a zsírbevitel növekedése miatt. Az ilyen kijelentést korábbi állatokra vonatkozó adatok támasztják alá, amelyek szerint az AcAc agyi injekciója, de nem a βHB, dózisfüggő módon növeli a lassú hullámú alvást, és enyhén csökkenti a REM alvást. Ez azt sugallja, hogy a ketózis alvásra gyakorolt kedvező hatása valószínűleg az AcAc-től származik, és nem a βHB-től. Fontos megjegyezni, hogy a ketózis ellentétes hatása a REM alvásra a két tanulmány között valószínűleg annak következménye, hogy a kísérlet során lítium-acetoacetátot használtak. Valóban, korábban kimutatták, hogy a lítium-karbonát csökkenti a REM alvást a patkányokban.
Számos potenciális fiziológiai mechanizmus létezik, amelyen keresztül a ketontestek javíthatják az alvásminőséget. Egy lehetséges mechanizmus az, hogy az éjszaka folyamán történő KE bevitele után nő az dopaminerg aktivitás. Az ilyen növekedésről ismert, hogy elősegíti az NREM-től az REM alvásba való átmenetet, ami magyarázatot adhat az alvás javulására a ketózis során. A dopaminon kívül a ketontestek más mechanizmusokon keresztül is javíthatják az alvást, például a glutamaterg aktivitás gátlásán keresztül. Az előzetesen javasolt mechanizmus magyarázhatja Chikahisa et al. eredményeit, mivel az alvás javulása és az agyi glutamát szint csökkenése csak az AcAc kezelést követően, és nem a βHB injekciót követően figyelhető meg.
A rendelkezésre álló bizonyítékok azt mutatják, hogy a ketózis ellensúlyozza az edzés okozta alvásminőség és -mennyiség szabályozásának zavarát. Azonban fontos hangsúlyozni, hogy a mi csoportunk legújabb adatai szerint a ketontestek nem javítják az "általános alvást" az emberekben, akik már jó alvásminőséggel rendelkeznek (Robberechts et al., meg nem jelent megfigyelés).</
Összefoglalva, a meglévő kutatások azt mutatják, hogy a PEKS-nek (posztexercízis ketonszinteknek) lehetősége van arra, hogy fokozza az edzés utáni regenerációt és elősegítse a tréning-adaptációkat számos fiziológiai mechanizmuson keresztül több szövetben. Ez arra utal, hogy a ketonszinteket tartalmazó kiegészítők ergogén potenciálja inkább az edzés utáni regeneráció fokozásában rejlik, mintsem az edzés teljesítményének akut javításában. Mindemellett érdemes megjegyezni, hogy a PEKS-re vonatkozó ergogén hatásokkal kapcsolatos kutatások még gyermekcipőben járnak.
Egy olyan kiemelkedő terület, ahol további kutatások szükségesek, az az ökológiailag relevánsabb tanulmányok szükségessége. Jelenleg a leghosszabb tanulmány, amely a PEKS hatásait vizsgálta sportolókban, 3 hétig tartott, túledzés ideje alatt. Így még nem világos, hogy a PEKS hasonló előnyöket hoz-e a standard edzési időszakok alatt, amelyek jól egyensúlyban vannak az edzés és a regeneráció között. Mindazonáltal arra számítunk, hogy a PEKS még ilyen körülmények között is hasznos lehet, mivel a feltörekvő bizonyítékok arra utalnak, hogy a ketonszintek celluláris utakat aktiválnak, amelyek a regenerációt támogatják, a jelátviteli aktivitásaik révén, és nem azáltal, hogy elnyomják a túledzés tüneteit. Továbbá még vizsgálni kell, hogy a hosszú távú, krónikus ketonszintek fogyasztása esetén lehetséges-e a PEKS bizonyos kedvező hatásainak csökkenése az edzés utáni regenerációra és adaptációra. Ezenkívül majdnem minden tanulmány a PEKS hatásait vizsgálta rekreációs szintű sportolóknál. Tekintettel arra, hogy az elit sportolók például magasabb izomkapillarizációval, mitokondriális tömeggel és funkcióval rendelkeznek, valószínűleg a PEKS hatásai legalább kevésbé kiterjedtek az elit sportolók esetében. A jövőbeli tanulmányoknak továbbá azt is meg kell vizsgálniuk, hogy a PEKS milyen szinergiát mutat a gyakran növelhetik az edzés utáni regeneráció igényét, mint például a magassági edzőtáborok és hőedzések által.
Egyre növekvő klinikai érdeklődés mutatkozik a ketonszinteket tartalmazó kiegészítők terápiás alkalmazása iránt. Leginkább azonban az aggodalom a ketonszintek használatában neurodegeneratív betegek, daganatok, kardiovaszkuláris betegségek és traumás agyi sérülések kezelésében mutatkozik. Azonban a ketonszintek terápiás potenciálja talán még szélesebb körű lehet. Valójában a testmozgást manapság számos betegség szokásos klinikai ellátásaként ösztönzik, és a testmozgásból való felépülés ezeknél az egyéneknél általában hosszabb ideig tart, mint az egészséges alanyoknál. Mint ilyen, hasonlóan a sportolókhoz, a PEKS potenciálisan növelheti a gyakorlati terápia hatékonyságát azáltal, hogy javítja a felépülést és fokozza az edzési alkalmazkodást. Ez különösen előnyös lehet a testmozgás intoleranciában vagy krónikus fáradtság szindrómában szenvedő betegeknél, akiknél az edzés és a felépülés közötti egyensúly rendkívül fontos a további fáradtság kialakulásának megelőzésében.
TÁMOGATÁSOK Ez a munka a Research Fund Flanders (Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek—Vlaanderen) támogatásával készült a G089221N kutatási támogatási szám alatt. C.P.-t egy FWO Posztdoktori Kutatási Ösztöndíj (12B0E24N) támogatja.
NYILATKOZATOK Az írótársak semmilyen érdekellentétet, pénzügyi vagy egyéb jellegűt, nem nyilatkoztak.
SZEMLÉLETMÓDRA VONATKOZÓ KÖZREMŰKÖDÉSEK R.R. és C.P. tervezték a kutatást; ábrákat készítettek; kéziratot vázoltak; kéziratot szerkesztettek és javítottak; jóváhagyták a kézirat végső változatát.
MEGBECSÜLÉS A grafikus absztraktot a BioRender.com segítségével készítették.