Glukosemetabolismus und Ketoseinduktion unter low-carbohydrate/high-fat-Diäten in der RatteU

Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass LCHF-Diäten zu einer dem Fettgehalt in der LCHF-Diät proportional geringeren Gewichtszunahme der Ratten führten. Jedoch geschah dies auf Kosten der fettfreien Masse, denn die Fettmasse war in den LCHF-Diäten sogar höher als in der Kontrollgruppe. Als ursächlicher Mechanismus für die geringere Gewichtszunahme scheiden dr von Atkins propagierte erhöhte Grundumsatz und der Verlust von Energie durch Ketonkörper via Urin aus. Denn Ketose wird nur dann von LCHF-Diäten ausgelöst, wenn der Fettgehalt hoch und der Proteingehalt niedrig ist. Entgegen den Erwartungen wurden Schlüsselenzyme der Glukoneogenese in der Leber nicht hinauf- sondern herunterreguliert. Warum dies so war, ist unbekannt, jedoch könnte die mittels Sudan®-III-Rot-Färbung von Leberschnitten nachgewiesene hepatische Verfettung zu einer Beeinträchtigung der Leberfunktion geführt haben. Auch die Niere schien keine zentrale Rolle für die Glukoseerzeugung zu spielen. Die Ursache der extrem erhöhten mRNA-Expression von PEP-CK im Duodenum (Faktor 8 bis 13) könnte durch eine erhöhte Verwendung des Enzyms in der Glyceroneogenese erklärt werden. Die Ergebnisse sprechen nicht dafür, dass LCHF-Diäten die Glukoneogenese auf Expressionsebene beeinflussen. Die mRNA-Expression der Glukosetransporter Glut-2 und Glut-4 wurden in der Leber und im Muskel nicht von LCHFDiäten beeinflusst. Jedoch scheinen LCHF-Diäten zu einer Herunterregulierung von Glut-2 im Duodenum zu führen. Im oralen Glukosetoleranztest konnte bei den LCHF-Diätgruppen, trotz positiver Insulinsensitivität laut dem oft in anderen Tierstudien verwendeten HOMA-Index,eine Insulinresistenz nachgewiesen werden. Dies bestätigt Studien, die die Validität des - eigentlich für Menschen entwickelten - HOMA-Index für Tiermodelle in Frage stellen. Ob die Insulinresistenz durch eine Beeinträchtigung des Inkretineffekts, der zu hohen Fettmasse, der Leberverfettung oder durch eine reversible Anpassung des Körpers auf die fehlende Nahrungsglukose ausgelöst wurde, konnte aber im Rahmen dieser Arbeit nicht geklärt werden. Die Ergebnisse im Rattenmodell legen nah, dass LCHF-Diäten zwar zu Gewichtsverlust führen, jedoch keine positiven Effekte auf die Körperzusammensetzung und die Glukosetoleranz haben und deshalb nicht als Diät empfohlen werden können

Impaired glucose tolerance in rats fed low-carbohydrate, high-fat diets

Moderate low-carbohydrate/high-fat (LC-HF) diets are widely used to induce weight loss in overweight subjects, whereas extreme ketogenic LC-HF diets are used to treat neurological disorders like pediatric epilepsy. Usage of LC-HF diets for improvement of glucose metabolism is highly controversial; some studies suggest that LC-HF diets ameliorate glucose tolerance, whereas other investigations could not identify positive effects of these diets or reported impaired insulin sensitivity. Here, we investigate the effects of LC-HF diets on glucose and insulin metabolism in a well-characterized animal model. Male rats were fed isoenergetic or hypocaloric amounts of standard control diet, a high-protein “Atkins-style” LC-HF diet, or a low-protein, ketogenic, LC-HF diet. Both LC-HF diets induced lower fasting glucose and insulin levels associated with lower pancreatic β-cell volumes. However, dynamic challenge tests (oral and intraperitoneal glucose tolerance tests, insulin-tolerance tests, and hyperinsulinemic euglycemic clamps) revealed that LC-HF pair-fed rats exhibited impaired glucose tolerance and impaired hepatic and peripheral tissue insulin sensitivity, the latter potentially being mediated by elevated intramyocellular lipids. Adjusting visceral fat mass in LC-HF groups to that of controls by reducing the intake of LC-HF diets to 80% of the pair-fed groups did not prevent glucose intolerance. Taken together, these data show that lack of dietary carbohydrates leads to glucose intolerance and insulin resistance in rats despite causing a reduction in fasting glucose and insulin concentrations. Our results argue against a beneficial effect of LC-HF diets on glucose and insulin metabolism, at least under physiological conditions. Therefore, use of LC-HF diets for weight loss or other therapeutic purposes should be balanced against potentially harmful metabolic side effects.</jats:p

Induction of ketosis in rats fed low-carbohydrate, high fat diets depends on the relative abundance of dietary fat and protein

Low-carbohydrate/high-fat diets (LC-HFDs) in rodent models have been implicated with both weight loss and as therapeutic approach to treat neurological diseases. LC-HFDs are known to induce ketosis, however, systematic studies analyzing the impact of the macronutrient composition on ketosis induction and weight loss success are lacking. Methods: Male Wistar rats were pair-fed either a standard chow diet or one of 3 different LC-HFDs for 4 weeks, which only differed in the relative abundance of fat and protein (percentages of fat/protein in dry matter: LC-75/10; LC-65/20; LC-55/30). We subsequently measured body composition by NMR, analyzed blood chemistry and urine acetone content, evaluated gene expression changes of key ketogenic and gluconeogenic genes, and measured energy expenditure (EE) and locomotor activity (LA) during the first 4 days and after 3 weeks on the respective diets. Results: Compared to chow, rats fed with LC-75/10, LC-65/20 and LC-55/30 gained significantly less bodyweight. Reductions in body weight were mainly due to lower lean body mass and paralleled by significantly increased fat mass. Levels of β-hydroxybutyate were significantly elevated feeding LC-75/10 and LC-65/20 but decreased in parallel to reductions in dietary fat. Acetone was about 16-fold higher with LC-75/10, only (