Chế độ ăn Ketogenic (Keto) với đặc trưng rất giàu chất béo và cắt giảm tối đa carbohydrate đang thu hút sự chú ý của nhiều người nhằm mục đích giảm cân nhanh hoặc hỗ trợ điều trị bệnh lý. Tuy nhiên, nhiều người bắt đầu lo lắng khi nghe đến các cảnh báo về sức khỏe xương khớp hoặc nguy cơ sỏi đường tiết niệu trong quá trình ăn kiêng. Vậy chế độ ăn nhiều chất béo này thực sự tác động như thế nào đến sự bài tiết canxi trong cơ thể?

Câu trả lời ngắn gọn là trạng thái ketosis do chế độ ăn Keto tạo ra có thể dẫn đến toan chuyển hóa nhẹ mạn tính. Tình trạng này kích thích xương giải phóng canxi vào máu để đệm toan, đồng thời làm suy giảm khả năng tái hấp thu canxi tại thận, từ đó làm tăng lượng canxi đào thải qua nước tiểu.

Cơ chế sinh học: Vì sao ketosis làm tăng đào thải canxi qua thận?

Khi cơ thể bước vào trạng thái ketosis do tiêu thụ lượng lớn chất béo và hạn chế tinh bột, sự tích tụ của các thể ceton có tính axit có thể gây ra hiện tượng toan chuyển hóa mạn tính ở mức độ nhẹ [1]. Để giữ cho độ pH trong máu luôn ổn định ở mức an toàn sinh lý, cơ thể buộc phải huy động các hệ thống đệm nội môi. Hệ thống dự trữ muối kiềm lớn nhất chính là hệ xương khớp, nơi chứa lượng lớn canxi dưới dạng muối phosphat và carbonat [2].

Dưới tác động của tình trạng toan hóa, các muối đệm này bị phân giải và giải phóng vào tuần hoàn máu nhằm trung hòa tải lượng axit [2]. Sự phân giải này kéo theo canxi tự do đi vào hệ tuần hoàn [1]. Thêm vào đó, toan chuyển hóa gây ức chế trực tiếp quá trình tái hấp thu canxi tại các ống thận, khiến thận không thể giữ lại lượng canxi này mà buộc phải đào thải ra ngoài qua dòng nước tiểu [1]. Tình trạng này dẫn đến hiện tượng tăng canxi niệu kéo dài [1].

Không chỉ làm tăng canxi niệu, toan chuyển hóa còn gây ra hiện tượng giảm bài tiết citrate qua nước tiểu (hypocitraturia) [1]. Bình thường, citrate đóng vai trò liên kết với canxi trong nước tiểu để ngăn cản sự kết tinh [1]. Khi toan hóa xảy ra, các ống thận gần tăng cường tái hấp thu citrate và giảm bài tiết chất này vào nước tiểu [1]. Khi nồng độ canxi tự do tăng cao trong khi nồng độ chất ức chế citrate lại sụt giảm, nước tiểu trở thành môi trường bão hòa, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành các tinh thể khoáng chất [1].

Ngoài ra, tình trạng toan hóa mạn tính còn khiến độ pH của nước tiểu giảm xuống thấp, làm giảm độ hòa tan của axit uric và dẫn tới hình thành tinh thể axit uric, vốn có thể trở thành nhân lắng đọng cho sỏi canxi phát triển [1]. Trạng thái ketosis cũng can thiệp vào cơ chế khát tự nhiên của cơ thể, dễ dẫn đến mất nước và làm nước tiểu bị cô đặc [1].

Bằng chứng từ các nghiên cứu về nguy cơ sỏi thận

Mối liên hệ giữa chế độ ăn Keto và sự rối loạn bài tiết canxi đã được ghi nhận trong nhiều nghiên cứu lâm sàng điều trị động kinh kháng thuốc. Một báo cáo lâm sàng năm 2000 theo dõi 4 bệnh nhân nhi bị sỏi thận khi đang áp dụng chế độ ăn Keto cho thấy tỷ lệ hình thành sỏi ở chế độ ăn này có thể lên tới 10% [3]. Phân tích thành phần sỏi ở 4 trẻ này ghi nhận 3 trường hợp là sỏi canxi và 1 trường hợp là sỏi amoni urat [3]. Trong số 4 trẻ, có 3 trẻ bị tăng canxi niệu, 2 trẻ có axit uric niệu tăng cao, 1 trẻ giảm citrate niệu và 3 trẻ có biểu hiện toan hóa máu [3]. Các bệnh nhân đã phải điều trị bằng phương pháp tán sỏi ngoài cơ thể bằng sóng xung kích, bù dịch và dùng citrate đường uống; thậm chí một trẻ buộc phải ngừng hẳn chế độ ăn Keto do tái phát sỏi liên tục [3].

Một báo cáo trường hợp năm 2010 theo dõi một bé gái 5 tuổi áp dụng chế độ ăn Keto cổ điển để kiểm soát chứng động kinh kháng thuốc cũng nhấn mạnh sỏi thận là một biến chứng quan trọng [1]. Dù chế độ ăn này giúp 23% đến 44% bệnh nhân giảm trên 50% cơn co giật và 7% đến 22% hết co giật sau 12 tháng, nó lại tạo ra nhiều nguy cơ chuyển hóa [1]. Phân tích sỏi thận ở người ăn Keto cho thấy thành phần thường là axit uric, canxi oxalat hoặc hỗn hợp giữa canxi oxalat với canxi phosphat hoặc axit uric [1]. Tình trạng tăng canxi niệu và toan hóa nước tiểu kéo dài chính là những nguyên nhân hàng đầu thúc đẩy sự hình thành sỏi [1].

Một tổng quan hệ thống và phân tích gộp năm 2021 đã tổng hợp dữ liệu và xác nhận rằng nguy cơ sỏi thận là biến chứng cần theo dõi sát ở người áp dụng chế độ ăn Keto [4]. Nghiên cứu chỉ ra rằng những người có tiền sử gia đình bị sỏi thận có nguy cơ cao hơn và cần được sàng lọc cẩn thận [4]. Để giảm thiểu rủi ro tạo sỏi do canxi niệu cao, nghiên cứu này khuyến nghị việc uống đủ nước tự do, tránh giai đoạn nhịn ăn ban đầu khi bắt đầu Keto, chia nhỏ bữa ăn thường xuyên và theo dõi các chỉ số sinh hóa nước tiểu định kỳ [4].

Tác động đối với mật độ xương và chuyển hóa canxi

Sự đào thải canxi qua nước tiểu kéo dài do toan chuyển hóa không chỉ ảnh hưởng đến thận mà còn tác động trực tiếp đến hệ xương. Một nghiên cứu theo dõi dọc tiến cứu năm 2017 được thực hiện trên 29 bệnh nhân nhi áp dụng chế độ ăn Keto trong thời gian từ 0,5 đến 6,5 năm (trung bình 2,1 năm) đã đánh giá tác động của chế độ ăn này lên sự phát triển của hệ xương [5]. Kết quả đo mật độ khoáng xương (BMD) bằng phương pháp DEXA cho thấy điểm Z của cột sống thắt lưng có xu hướng giảm 0,1562 mỗi năm [5]. Đáng chú ý, có tới 20 bệnh nhân (chiếm 68%) bị suy giảm điểm Z mật độ xương vào cuối đợt điều trị [5]. Tỷ số canxi/creatinine trung bình trong nước tiểu ở nhóm này tăng cao ở mức 0,77 và có 2 bệnh nhân bị gãy xương [5]. Đặc biệt, tốc độ mất xương diễn ra nhanh hơn rõ rệt ở những bệnh nhân có khả năng vận động tốt, với mức giảm 0,28 độ lệch chuẩn mỗi năm [5].

Một báo cáo loạt ca bệnh năm 2014 mô tả 3 trẻ (lần lượt 5,5 tuổi, 2,5 tuổi và 4,6 tuổi) theo chế độ ăn Keto từ 6 đến 12 tháng đã phát triển hội chứng tăng canxi máu nghiêm trọng [6]. Mặc dù khẩu phần canxi và vitamin D hàng ngày của các trẻ không vượt mức cho phép và trẻ không bị toan máu nhờ có bổ sung bicarbonate, xét nghiệm vẫn cho thấy canxi huyết thanh tăng cao, canxi niệu tăng vừa phải, trong khi nồng độ hormone tuyến cận giáp (PTH) và 1,25-dihydroxyvitamin D lại rất thấp [6]. Tình trạng này được xác định là hệ quả của sự tiêu xương quá mức kết hợp với suy giảm bài tiết canxi, phản ánh tình trạng rối loạn chuyển hóa khoáng chất nghiêm trọng trên nền chế độ ăn Keto [6].

Tổng quan năm 2010 về các chế độ ăn sinh axit cũng chỉ ra rằng toan chuyển hóa mạn tính gây hòa tan khoáng chất trong xương, làm mất canxi xương, xáo trộn chức năng tế bào tạo xương và hủy xương, dẫn đến biến đổi cấu trúc xương mang đặc điểm của cả loãng xương lẫn nhuyễn xương [7].

Vai trò của cân bằng kiềm - toan trong việc giữ canxi

Bản chất của việc mất canxi trong chế độ ăn giàu axit đã được làm sáng tỏ thêm qua các can thiệp trung hòa kiềm. Một nghiên cứu năm 2003 thực hiện trên 9 người trưởng thành khỏe mạnh (6 nam, 3 nữ) trong điều kiện cân bằng chuyển hóa đã kiểm tra tác động của việc trung hòa tải lượng axit từ chế độ ăn kiểu phương Tây [8]. Bằng cách thay thế muối bằng natri bicarbonate và kali bicarbonate trong 7 ngày, các nhà nghiên cứu ghi nhận cơ thể tích lũy và giữ lại được lượng canxi tích lũy là 10,7 ± 0,4 mmol [8]. Việc trung hòa axit cũng làm giảm đáng kể nồng độ các chất chỉ điểm thoái hóa xương trong nước tiểu như deoxypyridinoline, pyridinoline và n-telopeptide [8]. Đồng thời, nồng độ cortisol huyết tương giảm từ 264 ± 45 xuống 232 ± 43 nmol/l và lượng bài tiết tetrahydrocortisol qua nước tiểu giảm từ 2.410 xuống 2.098 microgam/24 giờ [8].

Nghiên cứu về chế độ ăn kiềm năm 2011 ước tính rằng lượng canxi bị mất qua nước tiểu do chế độ ăn nhiều axit kéo dài 20 năm có thể lên tới gần 480 gam, tương đương gần một nửa tổng khối lượng canxi trong bộ xương [2]. Dù lượng canxi mất qua nước tiểu không hoàn toàn phản ánh trực tiếp mức độ loãng xương do cơ thể có những cơ chế bù trừ khác, nhưng nếu không được bù đắp qua hấp thu ở ruột, sự thiếu hụt này sẽ dẫn đến loãng xương [2]. Khi độ pH động mạch ở mức bình thường, sự sụt giảm nhẹ bicarbonate huyết tương vẫn tạo ra cân bằng canxi âm tính [2]. Việc bổ sung bicarbonate giúp tăng tính kiềm đã được chứng minh là làm giảm thiểu sự mất xương ở người cao tuổi khỏe mạnh [2].

Một phát hiện đáng lưu ý là việc bổ sung phosphat cho bệnh nhân nằm bất động tuy giúp giảm bài tiết canxi qua nước tiểu nhưng lại không ngăn chặn được tình trạng mất xương [2]. Đồng thời, để tối ưu hóa khả năng hấp thu canxi tại đường ruột nhằm bù đắp cho lượng canxi bài tiết, cơ thể cần có mức vitamin D đầy đủ với nồng độ 25(OH)D trong máu trên 80 nmol/L [2].

Những hiểu lầm thường gặp khi áp dụng Keto

Nhiều người lầm tưởng rằng chỉ cần uống thêm viên canxi liều cao trong khi ăn Keto là có thể bù đắp lượng canxi bài tiết qua nước tiểu và bảo vệ xương. Tuy nhiên, việc tự ý bổ sung canxi đường uống trong bối cảnh canxi niệu đang tăng cao và nước tiểu bị toan hóa có thể làm tăng nguy cơ lắng đọng tinh thể canxi oxalat hoặc canxi phosphat, gia tăng khả năng hình thành sỏi thận [1], [4].

Một hiểu lầm khác là cho rằng cơ thể có thể tự cân bằng hoàn toàn lượng canxi thất thoát qua đường ruột mà không cần theo dõi. Trên thực tế, khoáng chất trong xương bị huy động vào nước tiểu có thể không được hấp thu bù trừ trọn vẹn qua đường tiêu hóa, nhất là khi nhiều người ăn Keto cắt giảm các sản phẩm từ sữa hoặc bị thiếu hụt vitamin D [4], [2]. Tình trạng này nếu kéo dài sẽ làm âm tính cán cân canxi và âm thầm làm giảm mật độ khoáng của xương [2], [5].

Nhiều người cũng nghĩ rằng uống nước khi thấy khát là đã đủ. Thực tế, trạng thái ketosis có thể ức chế cơ chế báo khát tự nhiên của cơ thể, khiến người ăn kiêng không nhận biết được tình trạng thiếu nước của mình, dẫn đến hiện tượng cô đặc nước tiểu và thúc đẩy sỏi kết tinh nhanh hơn [1].

Nhóm đối tượng cần đặc biệt thận trọng

Việc áp dụng chế độ ăn Keto cần có sự giám sát y khoa chặt chẽ, đặc biệt ở các nhóm đối tượng sau:

  • Người có tiền sử cá nhân hoặc tiền sử gia đình mắc bệnh sỏi thận: Nhóm này có nguy cơ hình thành sỏi niệu cao hơn đáng kể và cần được sàng lọc chức năng chuyển hóa kỹ lưỡng trước khi bắt đầu [4].
  • Trẻ em và thanh thiếu niên: Giai đoạn phát triển khung xương rất nhạy cảm với tình trạng toan chuyển hóa. Bằng chứng cho thấy trẻ theo chế độ ăn Keto dài hạn có nguy cơ suy giảm mật độ xương cột sống thắt lưng và chậm phát triển xương [5].
  • Vận động viên và người tập luyện cường độ cao: Nhóm này có thêm lượng canxi bị thất thoát qua mồ hôi khi vận động, làm gia tăng nguy cơ suy giảm sức khỏe xương nếu không được quản lý chế độ ăn phù hợp [4].
  • Người béo phì kiêng khem sữa: Việc hạn chế hoàn toàn các chế phẩm từ sữa khi ăn Keto khiến nguồn cung cấp canxi bị thiếu hụt nghiêm trọng [4].
  • Người có bệnh lý nền về chuyển hóa hoặc suy thận mạn: Tình trạng toan hóa có thể làm trầm trọng thêm các rối loạn khoáng chất và chuyển hóa vitamin D vốn có [4], [2].

Áp dụng thực tế và các biện pháp bảo vệ sức khỏe

Để giảm thiểu tác động tiêu cực của tình trạng toan hóa và tăng bài tiết canxi niệu khi bắt đầu chế độ ăn Keto, các chuyên gia y tế khuyến cáo thực hiện các giải pháp sau:

  • Uống đủ lượng nước cần thiết mỗi ngày nhằm làm loãng nước tiểu, khắc phục sự ức chế cảm giác khát do ketosis và ngăn ngừa lắng đọng tinh thể [1], [4].
  • Tránh giai đoạn nhịn ăn nghiêm ngặt lúc khởi đầu và chia nhỏ thành nhiều bữa ăn thường xuyên để hạn chế tác dụng phụ trên đường tiêu hóa và tránh tình trạng giảm thể tích tuần hoàn [4].
  • Cân nhắc kiềm hóa nước tiểu bằng cách sử dụng kali citrate đường uống theo chỉ định y khoa, giúp tăng nồng độ citrate niệu nhằm ức chế sự kết tinh của canxi và nâng cao độ pH nước tiểu [1], [4], [3].
  • Kiểm tra sức khỏe xương định kỳ bằng phương pháp đo mật độ khoáng xương (DEXA) theo khuyến cáo của nhóm chuyên gia quốc tế về chế độ ăn Keto năm 2018 nhằm phát hiện sớm tình trạng giảm mật độ xương hoặc loãng xương [4].
  • Thực hiện xét nghiệm sinh hóa nước tiểu định kỳ để đo tỷ số canxi/creatinine, định lượng canxi, citrate và oxalat trong nước tiểu nhằm đánh giá nguy cơ sỏi và kịp thời tham vấn bác sĩ chuyên khoa thận [4].
  • Đảm bảo nồng độ vitamin D huyết thanh đạt trên 80 nmol/L để hỗ trợ ruột hấp thu tối ưu canxi và các khoáng chất cần thiết [2].

Chế độ ăn Keto có thể mang lại những hiệu quả nhất định trong một số phác đồ điều trị hoặc mục tiêu cụ thể, nhưng nguy cơ làm tăng bài tiết canxi qua nước tiểu và ảnh hưởng xấu đến hệ xương là hoàn toàn có thật trên phương diện sinh học [1], [5]. Trước khi bắt đầu một chế độ ăn kiêng ngặt nghèo, người dân nên tham khảo ý kiến của bác sĩ hoặc chuyên gia dinh dưỡng để được đánh giá nguy cơ và theo dõi các chỉ số sinh hóa định kỳ. Lựa chọn một chế độ dinh dưỡng cân bằng, đủ nước và đa dạng dưỡng chất vẫn luôn là nền tảng bền vững nhất cho sức khỏe lâu dài.