تقریباً همه رژیم های کاهش وزن به درجات مختلف بر کاهش کالری یا دستکاری دریافت یکی از سه درشت مغذی ضروری (پروتئین ها، چربی ها یا کربوهیدرات ها) برای دستیابی به اثرات کاهش وزن تمرکز می کنند.
رژیم‌های کتوژنیک گروهی از رژیم‌های «پرچرب، پروتئین متوسط» یا «پروتئین با چربی متوسط» اما بسیار کم کربوهیدرات هستند. اصطلاح کتوژنیک اساساً به افزایش تولید اجسام کتونی ناشی از افزایش سرعت لیپولیز (تجزیه چربی) اشاره دارد. کتون ها محصولات جانبی اسیدی هستند که در طی تجزیه میانی “چربی” به “اسیدهای چرب” توسط کبد ایجاد می شوند.
اولین مجموعه‌های رژیم‌های کتوژنیک در اوایل دهه 1920 توسط مرکز صرع کودکان جانز هاپکینز و همچنین توسط دکتر RM Wilder از کلینیک مایو برای درمان کودکان مبتلا به تشنج‌های سخت ایجاد شد. این رژیم‌ها برای تقلید از تغییرات بیوشیمیایی که در دوره‌های روزه‌داری رخ می‌دهد، یعنی کتوز، اسیدوز و کم‌آبی بدن طراحی شده‌اند. رژیم های غذایی شامل مصرف حدود 10-15 گرم کربوهیدرات در روز، 1 گرم پروتئین به ازای هر کیلوگرم وزن بدن بیمار و کالری باقی مانده از چربی ها بود.
امروزه، مروجین رژیم‌های کتوژنیک به شدت بر این عقیده هستند که کربوهیدرات‌ها به‌ویژه کربوهیدرات‌های با شاخص گلیسمی بالا، دلایل اصلی افزایش وزن افراد هستند. غذاهای کربوهیدراتی به طور کلی برای تولید گلوکز متابولیزه می شوند، شکلی از قند ساده که به طور کلی به عنوان منبع انرژی ارجح برای بدن در نظر گرفته می شود، زیرا انرژی سوزاندن سریع تری دارد. اگرچه بدن می تواند گلیکوژن ماهیچه ای (مخلوطی از گلوکز و آب) و چربی را برای تولید انرژی تجزیه کند، اما ترجیح می دهد آن را از کربوهیدرات های با شاخص گلیسمی بالا از رژیم های غذایی دریافت کند.
بنابراین، از میان درشت مغذی ها، کربوهیدرات ها دلیل اصلی افزایش وزن هستند. این بیشتر به این دلیل است که افزایش مصرف غذاهای کربوهیدرات با شاخص گلیسمی بالا به طور کلی باعث نوسان سطح قند خون به دلیل جذب سریع آنها در جریان خون می شود که اغلب منجر به تولید بیش از حد انسولین می شود. در واقع مشکل از اینجا شروع می شود.
انسولین هورمونی است که سطح گلوکز خون را تنظیم می‌کند و بنابراین معادله انرژی ورودی/انرژی خارج از بدن را که وزن بدن را کنترل می‌کند، حفظ می‌کند. مقادیر بیش از حد گلوکز در جریان خون باعث ترشح بیش از حد انسولین می شود که منجر به ذخیره گلوکز اضافی در بدن به صورت گلیکوژن در سلول های کبد و ماهیچه یا چربی در سلول های چربی می شود.
بنابراین یکی از اهداف رژیم های کتوژنیک کاهش تولید انسولین به حداقل خود با کاهش شدید مصرف کربوهیدرات در حالی که از چربی ها و پروتئین ها برای تکمیل انرژی مورد نیاز بدن استفاده می شود، است.
علیرغم توانایی رژیم های کتوژنیک در کاهش تولید انسولین، هدف اصلی آنها در نهایت القای حالت کتوز است. کتوز را می توان به عنوان وضعیت یا حالتی در نظر گرفت که در آن سرعت تشکیل کتون های تولید شده توسط تجزیه “چربی” به “اسیدهای چرب” توسط کبد بیشتر از توانایی بافت ها برای اکسید کردن آنها است. کتوز در واقع حالت ثانویه فرآیند لیپولیز (تجزیه چربی) است و یک عارضه جانبی کلی رژیم های کم کربوهیدرات است. بنابراین رژیم های کتوژنیک به طور مطلوبی برای تشویق و ترویج کتوز قرار دارند.
دوره‌های طولانی‌مدت گرسنگی می‌تواند به راحتی باعث ایجاد کتوز شود، اما می‌تواند عمداً با استفاده از یک رژیم غذایی کم کالری یا کم کربوهیدرات از طریق مصرف مقادیر زیادی چربی یا پروتئین و کاهش شدید کربوهیدرات‌ها، القا شود. بنابراین، رژیم‌های پرچرب و پر پروتئین، رژیم‌های کاهش وزن هستند که برای القای عمدی کتوز استفاده می‌شوند.
اساساً، کتوز یک شکل بسیار کارآمد از تولید انرژی است که شامل تولید انسولین نمی‌شود، زیرا بدن ذخایر چربی خود را برای انرژی می‌سوزاند. در نتیجه، ایده کاهش مصرف کربوهیدرات نه تنها تولید انسولین را کاهش می‌دهد، بلکه عملاً بدن را وادار می‌کند تا ذخایر چربی خود را برای انرژی بسوزاند، در نتیجه استفاده از رژیم‌های کتوژنیک را به روشی بسیار قدرتمند برای دستیابی به کاهش وزن سریع تبدیل می‌کند.
رژیم های کتوژنیک به گونه ای طراحی شده اند که در ابتدا بدن را مجبور می کنند ذخایر گلوکز خود را تمام کند و در نهایت به سوزاندن ذخایر چربی خود برای تامین انرژی روی می آورد. مصرف بعدی مواد غذایی پس از القای حالت کتوز به منظور حفظ روند کتوزیس با تنظیم مناسب مصرف کربوهیدرات بیشتر برای تامین مقدار اولیه کالری مورد نیاز بدن است.
به عنوان مثال، رژیم اتکینز که آشکارا محبوب‌ترین رژیم کتوژنیک است، با هدف کمک به افراد رژیمی برای دستیابی به آنچه که رژیم آن را سطح بحرانی کربوهیدرات برای نگهداری (CCLM) می‌نامد – سطح مصرف کربوهیدرات که در آن رژیم‌گیرنده دیگر نه وزن اضافه می‌کند و نه وزن کم می‌کند، کمک می‌کند.
در سال 2003، مرکز درمانی جان هاپکینز نسخه اصلاح شده پروتکل رژیم غذایی اتکینز را برای درمان یک گروه 20 نفره از کودکان مبتلا به صرع ارائه کرد. پس از درمان، مشاهده شد که دو سوم کاهش قابل توجهی در تشنج خود داشتند، در حالی که 9 نفر توانستند دوز داروی خود را کاهش دهند و هیچکدام دچار سنگ کلیه نشدند.
علاوه بر این، مطالعات علمی در حال انجام توسط مؤسسه ملی بهداشت (NIH) در مورد اثربخشی رژیم کتوژنیک کلاسیک و نسخه های اصلاح شده رژیم اتکینز در کمک به افراد برای کاهش وزن و همچنین در درمان صرع وجود دارد. به همان اندازه جالب توجه است که مؤسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی (NINDS) در حال انجام مطالعاتی در مورد تأثیر رژیم‌های غذایی کتوژنیک و همچنین فرمول‌بندی داروهایی است که می‌توانند همان اثر را بر کاهش وزن داشته باشند.