¿Cuál es el efecto de la dieta cetogénica en la obesidad?

La obesidad (índice de masa corporal [IMC] >30kg/m²) tiene efectos negativos para la salud. Es un factor de riesgo de diabetes, enfermedades cardiovasculares (ECV), diversas neoplasias malignas y trastornos musculoesqueléticos.

Para perder peso se han propuesto diversas dietas, siendo la restricción de carbohidratos el método más eficaz. Las dietas cetogénicas (DC) tienen un efecto más beneficioso sobre la obesidad que otras dietas.

Son dietas hipohidrocarbonadas, hipergrasas y moderadas en proteínas, lo que induce la producción de cuerpos cetónicos (CC) imitando la descomposición metabólica en un estado de ayuno. El principio básico de las DC es que la reducción de carbohidratos produce menos liberación de insulina, favoreciendo la oxidación de ácidos grasos sin modificar la cantidad de proteína consumida. Se produce la movilización de grasa con efectos mínimos sobre la masa corporal magra, favorecida por el efecto anoréxico de los CC.

La fisiopatología de la obesidad se complica por la interacción de múltiples elementos, incluyendo factores ambientales, socioeconómicos, genéticos e internos, así como cambios en la señalización endocrina del sistema nervioso central (SNC), el cual percibe información sobre las demandas metabólicas del tejido adiposo, hígado, estómago, músculos y huesos. Para minimizar la ingesta de alimentos, en respuesta a la saciedad, se liberan hormonas (colecistoquinina, péptido símil glucagón [GLP-1], insulina, leptina). En respuesta a la glucosa y la masa de tejido adiposo, respectivamente, se liberan insulina y leptina. Un potente orexigénico denominado grelina promueve la alimentación. La leptina, la grelina, la insulina y la glucosa, moléculas que indican la disponibilidad de energía en el hipotálamo, responden al péptido/neuropéptido relacionado con el agutí y a la transcripción regulada de proopiomelanocortina/cocaína y anfetamina.

Como factor ambiental, el microbioma intestinal desempeña un papel en la obesidad. La microbiota fermenta los carbohidratos y las proteínas que escapan a la digestión en el intestino delgado, transformándolos en ácidos grasos de cadena corta propionato, butirato y acetato, en el colon. Se cree que la composición de las bacterias intestinales influye en la cantidad de energía obtenida.

El volumen del músculo esquelético, el hígado y otros órganos y tejidos aumenta cuando el balance energético es positivo. Comparado con una persona con un IMC normal, los obesos presentan más grasa y, en general, más masa magra. Este aumento de tejido requiere un aumento del gasto energético en reposo, la presión arterial y el gasto cardíaco.

La obesidad se asocia con numerosos trastornos como hipertensión, ECV, diabetes, diversos cánceres, enfermedad del hígado graso no alcohólica (EHGNA), deterioro pulmonar, enfermedad de la vesícula biliar, daño articular, problemas obstétricos y deterioro inmunológico. También se relaciona con cánceres (colon, tiroides, riñón, útero, vesícula biliar, esófago, mama), donde la inflamación crónica y la hiperestrogenemia (en mujeres) son factores clave. Factores metabólicos como la proteína C reactiva y la leptina se asocian con el vínculo entre obesidad y dolor crónico. El exceso de peso causa una carga mecánica directa sobre las articulaciones, contribuyendo a la artrosis.

Una DC es hipohidrocarbonada, moderada en proteínas e hipergrasa. Obliga al cuerpo a quemar grasas en lugar de quemar carbohidratos.

Posee un alto contenido de grasas (50-60%), proteínas (30-35%) y carbohidratos (<5%) e intenta imitar el ayuno sin ayunar realmente. Para satisfacer sus necesidades energéticas durante la DC, en lugar de hidrolizar los carbohidratos, el cuerpo utiliza la lipólisis y la β-oxidación de los ácidos grasos.

Es posible clasificar una dieta como "cetogénica" si contiene la grasa dietética necesaria para producir cetonas, que actúan como combustible alternativo para los tejidos.

Con base en las restricciones de carbohidratos, existen 4 tipos principales de DC:

1. clásica (DCC),
2. DC de triglicéridos de cadena media (TCM),
3. dieta Atkins modificada (DAM)
4. y el tratamiento de bajo índice glucémico. 

La DC convencional es la DCC, a menudo utilizada en entornos terapéuticos. La proporción de grasa a proteína más carbohidratos es de 4:1 (en gramos). El 90 % de las calorías provienen de la grasa. Las fuentes más populares son los triglicéridos de cadena larga, producidos a partir de alimentos, utilizados en una proporción ≤3:1.

La DC con TCM se creó en 1971. Es más cetogénica y tolerable que la DCC. Las proporciones dietéticas en la DC con TCM son más flexibles que en la TCC, y la ingesta calórica se determina en función del porcentaje de energía producida por los TCM. Hay evidencia clínica de que los TCM y las DCC son igualmente eficaces.

La dieta Atkins ofrece opciones de alimentos comparables a las de la DC original, sin necesidad de medir con precisión los componentes. Por otra parte, la dieta desmineralizada no tiene limitaciones calóricas, proteicas ni de hidratación. Durante el primer mes de esta dieta, la ingesta de carbohidratos se limita a 10-15 g/día; posteriormente, puede aumentarse a 20 g/día.

La terapia de bajo índice glucémico, que presenta un régimen más flexible con una composición baja en carbohidratos para prevenir aumentos glucémicos (índice glucémico 50), es una intervención antiepiléptica eficaz en niños con epilepsia intratable, ya que se basa en la teoría de que el efecto protector de la DC depende de niveles estables de glucosa. Cuando el cuerpo carece de carbohidratos debido a una ingesta <50 g/día, la producción de insulina se reduce considerablemente y el cuerpo entra en un estado catabólico.

Cuando el aporte corporal de carbohidratos se agota o es inexistente, como en la DC o el ayuno, para obtener energía el SNC recurre a los CC, los que resultan de un estado fisiológico en el que las reservas de glucosa son insuficientes para producir oxalacetato, que interviene en la oxidación de las grasas durante el ciclo de Krebs. Para satisfacer las demandas energéticas celulares, el cuerpo entra en un estado metabólico conocido como "cetosis" y, para producir energía, cambia a la oxidación de ácidos grasos y la producción excesiva de acetil-CoA, lo que hace que la matriz mitocondrial hepática produzca acetoacetato, β-HB (β-hidroxibutírco) y acetona, a tasas proporcionales a la oxidación total de grasas.

Bajo una DC, los CC se acumulan produciendo un estado metabólico conocido como cetosis nutricional. Mientras el cuerpo carece de carbohidratos, el metabolismo continúa en estado cetónico y dado que los CC se crean en pequeñas cantidades y no hay cambios en el pH sanguíneo, se considera que la cetosis nutricional es un estado bastante seguro.

Por otro lado, los CC se producen en cantidades excepcionalmente elevadas durante la enfermedad potencialmente mortal conocida como cetoacidosis, dando lugar a un pH ácido.

Los CC son moléculas hidrosolubles derivadas de la grasa que pueden penetrar la BHE y servir como fuente de energía para el cerebro. El principal CC producido es el acetoacetato que, si se produce en exceso, se convierte en acetona y -HB. Se ha demostrado que el primero causa cetonemia y cetonuria, y el segundo es una sustancia no metabolizada con el característico "aliento afrutado" que se utiliza como signo clínico.

La restricción de carbohidratos se ha considerado el método más eficaz para minimizar la obesidad. En cuanto a las DC, la pérdida de peso inicial no prosiguió después de las 22 semanas. Se utilizaron varias dietas: DC, hipohidrocarbonada, dieta no cetogénica y dieta mediterránea.

Comparado con las otras dietas, la DC logró pérdida de de peso y disminución del porcentaje de grasa. Un estudio de 132 personas con obesidad, síndrome metabólico e IMC medio 43 kg/m² reveló que quienes siguieron una DC perdieron más peso que quienes siguieron otras dietas. Esto significa que una disminución significativa en la ingesta calórica total es responsable de la pérdida de peso, y no la composición de macronutrientes.

Aunque la DC es claramente útil para ayudar a adelgazar, aún se desconoce el mecanismo y se han sugerido varios:

1) Reducción del apetito por mayor concentraciones de hormonas de la saciedad, (péptido símil glucagón-1, colecistoquinina) y una posible supresión directa del apetito por CC, como el β-HB, que actúan en la señalización de energía/saciedad y en la mediación de la señal central de saciedad. La cetosis tiene un efecto directo o indirecto en la secreción de hormonas relacionadas con el apetito, ya que parecen ejercer una acción sobre las señales orexígenas y anorexígenas, principalmente el β-HB. Al actuar en el SNC para controlar la conducta alimentaria a través de la fosforilación elevada del ácido gamma-amino butírico (GABA) y la AMPK en las vías orexígenas, la DC aumenta los niveles circulantes de adiponectina. Un aumento en los ácidos grasos libres circulantes después de las comidas es parte de la vía anorexígena, que es seguida por una disminución de NPY, un neuropéptido que controla el apetito actuando sobre el núcleo arqueado hipotalámico. La hormona del apetito grelina se reduce en el torrente sanguíneo por los CC, pero la respuesta anorexígena posprandial de colecistoquinina no se altera. Hay disminución general de la sensación de hambre y, como resultado, disminución del consumo de alimentos, proveniente del equilibrio neto de los impulsos conflictivos;.

2) La resistencia a la insulina mejorada reduce la lipogénesis, mientras que la expresión mejorada de enzimas lipolíticas como la lipasa de triglicéridos adiposa, la lipasa sensible a hormonas y la lipoproteína lipasa aumenta la lipólisis. La DC impacta el tejido adiposo y la dislipidemia al cambiar las vías metabólicas del sujeto, reduciendo la lipogénesis y aumentando la lipólisis.

3) Mayor eficiencia metabólica del consumo de grasas; esto se refleja en la reducción del cociente respiratorio en reposo.

4) Mayor consumo de energía resultante del aumento de la gluconeogénesis, un proceso de alta energía que cuesta entre 400 y 600 kcal/día, y la acción térmica de las proteínas, que es la que tiene el mayor costo energético de los 3 macronutrientes.

Las bacterias intestinales también pueden influir en la pérdida de peso, pues la DC aumenta los ácidos grasos de cadena corta de origen bacteriano, los que disminuyen el apetito y la ingesta energética. El aumento de la cantidad de bacterias que los producen y la fermentación de las proteínas ingeridas contribuyen a su formación.

Una DC redujo los niveles de Bifidobacterium, lo que resultó en mayor producción de ß-HB y menos células Th17 proinflamatorias, un hallazgo importante, pues la inflamación de bajo grado caracteriza a la resistencia a la insulina y la obesidad, y la reducción de células Th17 ayudaría a revertir este proceso. En animales, una DC mostró beneficios antioxidantes. El β-HB controla la inflamación mediante activación del receptor acoplado a proteína Gi, el receptor 2 del ácido hidroxicarboxílico, favorecedor del efecto neuroprotector y supresión del inflamasoma NLRP3, que controla la generación de IL-1 e IL-18 en monocitos humanos.

La DC es prometedora es en diversos trastornos metabólicos (DM2, EHGNA, síndrome del ovario poliquístico [SOP], ECV) con efectos positivos sobre factores de riesgo de ECV. La reducción de la ingesta de carbohidratos reduce los triglicéridos y el colesterol total, con aumento de HDL. También mejoran el tamaño y el volumen de las partículas LDL, lo que reduciría el riesgo de ECV asociado a la mayor aterogenicidad de las partículas LDL más pequeñas.

El síntoma más común de la DM2 es la hiperglucemia, pero la resistencia a la insulina y la hiperinsulinemia también intervienen en su fisiopatología. En estos pacientes, la ingesta de DC redujo la evaluación del modelo homeostático de la resistencia a la insulina.

Las proteínas implicadas en las vías inducidas por la DC (hidroxiacilo-CoA deshidrogenasa 1, acil-coenzima α oxidasa 1) están estrechamente correlacionadas con GLUT 4, una proteína efectora de la vía de resistencia a la insulina. El transportador de glucosa tipo 2 participa en la liberación de insulina inducida por la glucosa en las células pancreáticas, por lo que su expresión está reducida.

En la DM2, la expresión del transportador de glucosa tipo 2 indica un nivel más bajo de insulina y menor resistencia a la insulina. El receptor activado por el proliferador de peroxisomas mejora el catabolismo lipídico y la resistencia a la insulina, y el factor de crecimiento de fibroblastos 21 es un gen diana clave. La señalización del factor nuclear B, un mecanismo inflamatorio descontrolado vinculado al desarrollo de la DM2, podría ser inhibida por el β-HB.

La DC también puede proteger contra la EHGNA mediante diversos mecanismos: el bajo contenido de carbohidratos de la DC puede reducir los niveles de insulina, resultando en mayor oxidación de grasas, disminución de la lipogénesis y un cambio en el microbioma, con mayor producción de folato y reducción del estrés oxidativo e inflamación. Los CC inducidos por la DC pueden producir saciedad y alteraciones epigenéticas, cruciales en la patogénesis de la EHGNA; estimulación de GPR109A, una proteína expresada en las células inmunitarias y con efectos antiinflamatorios e inhibición de NLRP3, un inflamasoma que activa citocinas proinflamatorias (IL-1 e IL-18).

Se desconoce el mecanismo por el cual la DC tiene un efecto terapéutico en el SOP y la resistencia a la insulina ha sido implicada en su etiología. La insulina induce una mayor síntesis de andrógenos en las células de la teca aisladas de mujeres con SOP, mediada por el receptor de insulina. La hiperinsulinemia inhibe la producción de globulina transportadora de hormonas sexuales hepáticas, resultando en un aumento del transporte de andrógenos libres al tejido diana.