تقریباً همه رژیم‌های کاهش وزن به درجات مختلف بر کاهش کالری یا دستکاری دریافت یکی از سه درشت مغذی ضروری (پروتئین، چربی یا کربوهیدرات) برای دستیابی به اثرات کاهش وزن تمرکز می‌کنند.
رژیم‌های کتوژنیک گروهی از رژیم‌های «پرچرب، پروتئین متوسط» یا «پروتئین با چربی متوسط» اما رژیم‌های بسیار کم کربوهیدرات هستند. اصطلاح کتوژنیک اساساً به افزایش تولید اجسام کتونی اشاره دارد که ناشی از افزایش سرعت لیپولیز (تجزیه چربی) است. 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 طول 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 معمولاً 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 سوزاننده سریع تری است. 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.
در میان درشت مغذی ها، کربوهیدرات ها دلیل اصلی افزایش وزن هستند. این بیشتر به این دلیل است که افزایش مصرف غذاهای کربوهیدراتی 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 می کند و در نتیجه معادله انرژی ورودی/انرژی خارج از بدن را که وزن بدن را کنترل می کند، حفظ می کند. 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 ها 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 از تجزیه “چربی” به “اسیدهای چرب” توسط کبد بیشتر از توانایی بافت ها برای اکسیداسیون 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 مطلوب برای تشویق و ترویج کتوز قرار دارند.
دوره های طولانی گرسنگی می تواند به راحتی باعث ایجاد کتوز شود، اما همچنین می تواند عمداً با استفاده از یک رژیم کم کالری یا کم کربوهیدرات از طریق مصرف مقادیر زیادی چربی یا پروتئین و کاهش شدید کربوهیدرات ها ایجاد شود. بنابراین، رژیم‌های پرچرب و پر پروتئین، رژیم‌های کاهش وزن هستند که برای القای عمدی کتوز استفاده می‌شوند.
اساسا، کتوز یک شکل بسیار کارآمد از تولید انرژی است که شامل تولید انسولین نمی‌شود، زیرا بدن برای تامین انرژی، ذخایر چربی خود را می‌سوزاند. در نتیجه، ایده کاهش مصرف کربوهیدرات نه تنها تولید انسولین را کاهش می‌دهد، بلکه عملاً بدن را مجبور می‌کند تا ذخایر چربی خود را برای تامین انرژی بسوزاند و 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 محبوب ترین رژیم کتوژنیک است، با هدف کمک به رژیم گیرندگان برای دستیابی به آنچه که رژیم آن را سطح بحرانی کربوهیدرات برای نگهداری (CCLM) می نامد – سطح مصرف کربوهیدرات که در آن رژیم گیرنده دیگر نه وزن اضافه می کند و نه وزن کم می کند، کمک می کند.
در سال 2003، مرکز درمانی جان هاپکینز نسخه اصلاح شده پروتکل رژیم غذایی اتکینز را برای درمان یک گروه 20 نفری 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 موسسه 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 کتوژنیک و همچنین فرموله‌سازی داروهایی است که می‌توانند همان اثر را بر کاهش وزن داشته باشند.