외인성 케톤은 모두 동일하게 생성됩니까?

케톤이 운동선수의 경기력에 미치는 영향에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 우리는 탄수화물 함량이 매우 낮은(하루 50g 미만) 식단을 섭취함으로써 케토시스에 들어가거나 혈액 내 케톤 순환 농도를 증가시킬 수 있다는 것을 알고 있습니다. 이것이 바로 이러한 다이어트를 '케톤생성'이라고 부르는 이유입니다(1, 8). 최근 몇 년 동안 습관적인 식단과 관계없이 순환 케톤 농도를 증가시킬 수 있는 보충제가 개발되었습니다. 이것은 소위 '외인성 케톤 보충제'입니다(9).

케톤 에스테르, 케톤 염, 케톤 전구체(체내에서 케톤으로 ​​전환됨)를 비롯한 다양한 유형의 외인성 케톤 보충제가 있습니다. 케톤 염은 케톤을 나트륨, 칼륨, 칼슘 또는 마그네슘과 결합하며 예상대로 매우 높은 염 부하를 제공할 가능성이 있습니다. 케톤염은 혈중 케톤, 특히 D-βHB 농도를 약간 높이는 경향이 있습니다.

반면에 케톤 에스테르는 에스테르 결합을 통해 케톤 전구체(예: 부탄디올)에 결합됩니다. 에스테르 결합에는 모노에스테르(1개), 디에스테르(2개), 트리에스테르(3개) 등 세 가지가 있습니다. 모든 에스테르는 케톤 수준을 기준치 이상으로 높입니다. 케톤 전구체인 부탄디올을 섭취하면 염분 부하 없이 혈중 D-βHB 농도가 비슷하게 완만하게 상승합니다. 케톤 에스테르(모노에스테르, 디에스테르 및 트리에스테르) 섭취는 순환 케톤을 훨씬 더 크게 증가시킵니다(9). 오늘날 시장에서 가장 상업적으로 이용 가능한 케톤 에스테르는 모노에스테르이며 예를 들어 Delta G와 같은 브랜드가 있습니다. 아래 그림 1은 3가지 다른 염 케톤과 모노에스테르의 시간 경과를 보여줍니다. 보시다시피 효과면에서 상당한 차이가 있습니다.

다양한 케톤 보충제의 신진대사는 복잡하지만, 제가 여기서 설명하려는 요점은 케톤 보충제가 모두 동일하지 않기 때문에 보충제마다 효과가 다를 수 있다는 것입니다.

어쨌든, 지구력 운동 중 외인성 케톤을 섭취하는 주요 근거는 두 가지입니다. 첫째, 외인성 케톤은 대체 연료원을 제공할 수 있습니다. 아마도 상당한 정도는 아닐 것입니다(3). 또는 혈당을 안정화하고 저혈당으로 인한 피로를 예방하는 등 성능에 유리한 방식으로 연료 대사를 조절할 수 있습니다(2). 둘째, 케톤은 탄수화물보다 탄소 단위당 더 높은 에너지 수율을 생성하는 '효율적인' 연료원입니다(11). 따라서 외인성 케톤 보충은 대사 메커니즘을 통해 성능에 도움이 된다는 가설이 종종 제기되어 왔습니다.

저는 외인성 케톤 보충제인 R,S-1,3-부탄디올 섭취가 사이클리스트의 타임 트라이얼 성능에 미치는 영향을 조사한 2019년에 발표된 연구에 참여했습니다(10). 이 보충제는 섭취 후 장을 통해 흡수되어 간에서 케톤 βHB로 전환됩니다. 연구에서 우리는 잘 훈련된 남성 사이클리스트 그룹이 85분 동안 VT2의 85%로 주행하도록 했습니다. 이는 아마도 아이언맨 파워의 절반 정도일 것입니다. 가능한 한 빨리. 타임 트라이얼은 ~25-30분 동안 지속되도록 설계되었습니다.

사이클리스트들은 이러한 성능 테스트를 두 번 수행했습니다. 운동 전 30분과 프리로드 단계 60분 후에 부탄디올을 한 번, 위약을 한 번 투여했습니다. 우리는 성과와 함께 시험 전반에 걸쳐 다양한 생리적, 지각적 변수를 측정했습니다.

우리는 운동 전과 운동 중에 부탄디올을 섭취하면 정상 상태 단계에서 글리코겐 절약 효과를 통해 후속 지구력 성능이 향상되어 고강도 타임 트라이얼 단계에 더 많은 탄수화물 연료를 사용할 수 있게 된다는 가설을 테스트하고 있었습니다. 불행하게도 우리의 데이터는 이러한 효과를 보여주지 못했습니다. 시간 시험 성능은 부탄디올 시험과 위약 시험에서 유사했으며 완료 시간이나 평균 전력 출력에는 차이가 없었습니다. 보충제는 운동 중에 혈중 D-βHB 농도를 ~1mmol.L-1까지만 증가시켰으며 이는 특별히 높지는 않습니다. 흥미롭게도, 부탄디올 시험의 정상 상태 단계 동안 효율성이 감소했다는 일부 증거가 있었으며, 위약 시험에 비해 정상 상태 단계의 20분 시점에서 산소 소비율이 더 높았습니다.