Istnieje wiele metod pomiaru ilości tkanki tłuszczowej w ustroju, każda jest obarczona pewnym błędem. Do najlepszych należą ocena fałd tłuszczu oraz metoda DXA, niestety ta ostatnia jest wyjątkowo droga. Naukowcy sugerują, iż precyzyjne dane o utraconej tkance tłuszczowej można uzyskać poprzez analizę oddechu
Aceton pojawia się w większych ilościach w czasie stosowania np. diet niskowęglowodanowych (np. ketogenicznych).
Triacyloglicerole w organizmie, zgromadzone np. jako podskórna tkanka tłuszczowa podlegają najpierw lipolizie, następnie β-oksydacji (utlenianiu). Wskutek β-oksydacji powstaje acetylo-CoA.
Z acetylo-CoA mogą powstać ciała ketonowe: acetooctan, 3-hydroksymaślan, aceton. Proces zachodzi w specyficznych warunkach w wątrobie np. przy wystękaniu długotrwałej głodówki i/lub przy stosowaniu diety restrykcyjnej, gdzie dostarcza się mniej niż 50 g węglowodanów dziennie (diety ketogeniczne, o wielu odmianach).
Z acetooctanu powstają dwa inne ciała ketonowe tj. β-hydroksymaślan (BOHB) i aceton. Są wytwarzane odpowiednio przez degradację enzymatyczną lub spontaniczną dekarboksylację. Wszystkie trzy ciała ketonowe krążą we krwi. Aceton, ze względu na swoje małe rozmiary, przenika do przestrzeni powietrznych płuc i pojawia się w wydychanym powietrzu.
Ile acetonu może być w wydychanym powietrzu?
Wykres: ilość PPM acetonu w różnych stanach fizjologicznych i patologicznych.
Od 1 części na milion do 1250 części na milion (ppm) przy cukrzycowej kwasicy ketonowej.
Ile tłuszczu traci się przy danym stężeniu acetonu w oddechu?
W jednym z badań zastosowano dietę o kaloryczności 1200 kcal, niskotłuszczową (≤40 g) i niskowęglowodanową (≤40 g). Liczba spożytych kalorii była mniejsza niż podstawowe zapotrzebowanie na energię. W pierwszym badaniu 170 zdrowych ochotników z nadwagą wynoszącą maksymalnie 45 kg przestrzegało diety i protokołów pomiarów przez 2 tygodnie.
W pierwszym tygodniu wszyscy badani stracili od 2.26 do ~4.54 kg masy, z czego ponad 50% z powodu utraty wody. W drugim tygodniu zmniejszyła się utrata masy ciała spowodowana pozbywaniem się wody. Utrata tłuszczu była skorelowana i zwiększona z ilością acetonu w oddechu. 453 g tłuszczu odpowiadały występowaniu 1.7 ppm acetonu w wydychanym powietrzu (BrAce). Każdy ~ 40% wzrost BrAce odpowiadał dodatkowej utracie 227 g tłuszczu.
W drugim badaniu 30 ochotników z nadwagą od 18 do 45 kg stosowało ten sam protokół przez 4 tygodnie. Z początkowej utraty wagi znaczną część stanowiła utrata wody, długość trwania tej fazy zależała od stopnia otyłości. Od drugiego tygodnia stężenie BrAce było wprost proporcjonalne do utraty tkanki tłuszczowej.
Ta sama grupa naukowców przeprowadziła kolejne badanie potwierdzające. BrAce mierzono u 58 ludzi na 30-dniowej diecie z deficytem energetycznym. Początkowa masa ciała była o 10-30% większa od masy idealnej (wskaźnik masy ciała, BMI, zakres 27,5-32,5 z idealnym BMI wynoszącym około 25). Zastosowano dietę bogatą w węglowodany, mającą średnią ilość protein i mało tłuszczu. Próbki oddechu, pobrane po przebudzeniu, obejmowały pierwsze 380 ml wydychanego oddechu po 5-sekundowym wstrzymaniu oddechu. Średnio BrAce wzrastał w ciągu pierwszych 8 dni i osiągał względnie stabilny plateau po 7. dniu. Utrata tłuszczu wzrosła wraz ze średnią BrAce po 7. dniu. Utrata tłuszczu i BrAce były większe u pacjentów eksperymentalnych niż w grupie kontrolnej. Utrzymanie BrAce = 85 nM (~ 2,1 ppm) odpowiadało utracie tkanki tłuszczowej o 227 g na tydzień.
W kolejnym eksperymencie oceniano wpływ diety i ćwiczeń na BrAce i utratę wagi w okresie 4 tygodni u 12 osób. Po tygodniowym okresie wyjściowym badani zmniejszyli spożycie kalorii o 500 kcal dziennie w drugim tygodniu, a w trzecim dodali ćwiczenia powodujące utratę 200 kcal, powrócili do wartości wyjściowych w czwartym tygodniu. Zmniejszenie kaloryczności diety o 500 kcal spowodowało dwukrotne zwiększenie ilości acetonu w wydychanym powietrzu. Dodanie do tej samej deficytowej diety aktywności fizycznej spowodowało potrojenie ilości acetonu w wydychanym powietrzu (1,6 ppm w porównaniu z 0,5 ppm). Zwiększony BrAce korelował ze spadkiem masy ciała i był związany ze zwiększoną utratą tłuszczu.
W kolejnym z badań wzięli udział Japończycy ze średnim BMI = 29,2. Stosowali dietę niskokaloryczną przez 14 dni. Zapewniała ona co najwyżej nieco więcej energii niż podstawowa przemiana materii. Oddech i skład ciała mierzono przed śniadaniem. Oddech był przechwytywany do analizy pod kątem stężenia acetonu. W ciągu drugiego tygodnia badani stracili średnio 60 g tłuszczu dziennie (420 g tygodniowo) i było to powiązane z wydychaniem 1,8 ppm acetonu.
Podsumowanie
Wydaje się, iż pomiar acetonu w wydychanym powietrzu jest wiarygodną metodą pozwalającą na ocenę utraty tkanki tłuszczowej, jednak najpierw wymaga wykluczenia określonych schorzeń i/lub istniejącej patologii (cukrzycowa kwasica ketonowa). Ponadto jedzone posiłki mają wpływ na ilość acetonu w oddechu, podobnie jak otyłość czy prowadzenie treningu. Przykładowo tłuste posiłki (>80% tłuszczu w porcji) mogą czterokrotnie zwiększać ilość wydychanego acetonu. Istnieją środki mające wpływ na stężenie acetonu w oddechu np. disulfiram może 10-15 krotnie zwiększać jego stężenie (blokuje metabolizm acetonu). Czosnek również może zwiększać stężenie acetonu. Mimo wszystko ta metoda wydaje się mieć przyszłość, a wyniki są bardzo zachęcające.
Referencje, badania, literatura:
Joseph C. Anderson Measuring breath acetone for monitoring fat loss: Review https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/oby.21242
