長期生酮飲食對(duì)運(yùn)動(dòng)愛好者身體成分及健康影響的個(gè)案研究

王 晨，任 雪，侯 彬，王 貝

近年來，因藥物療法具有較多的副作用，生酮飲食療法再次引起人們的關(guān)注[1]。生酮飲食在許多疾病，尤其是肥胖、糖尿病、癲癇、帕金森等疾病中可以起到營養(yǎng)治療作用。同時(shí)，一些運(yùn)動(dòng)人群希望通過生酮飲食療法減輕體重，獲得更好的身體成分，進(jìn)而提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[2]，一些著名的美國NBA球員亦十分推崇生酮飲食。生酮飲食是指低碳水化合物（通常小于20 g/d或低于每天總攝入能量的5%）而蛋白質(zhì)和脂肪相對(duì)增加的飲食[3]。有根據(jù)生酮飲食者的能量來源比例將生酮飲食定義為60%～75%來自脂肪，15%～30%來自蛋白質(zhì)，5%～10%來自碳水化合物的飲食[4]。無論哪個(gè)定義，都與世界各國膳食指南推薦的合理膳食有很大差異。盡管越來越多的研究證實(shí)，生酮飲食不僅有助于體重控制[5-6]，還能夠改善血脂水平[5,7]、降低空腹血糖及糖化血紅蛋白水平[8]，調(diào)節(jié)體內(nèi)炎癥反應(yīng)[8-10]，且大部分研究認(rèn)為短期生酮飲食不會(huì)引起重大的健康問題[5,12-13]，但生酮飲食長期應(yīng)用的安全性和有效性尚未得到充分驗(yàn)證，同時(shí)鑒于人體的個(gè)體差異性，不同個(gè)體對(duì)于生酮飲食的實(shí)際效果和健康狀況的影響亦有很大的區(qū)別。本研究旨在通過跟蹤一名自愿進(jìn)行生酮飲食的運(yùn)動(dòng)愛好者7個(gè)月后身體成分、血脂水平、炎癥狀態(tài)、血糖穩(wěn)態(tài)以及腎功能相關(guān)指標(biāo)的變化情況，來觀察長期生酮飲食對(duì)其身體成分及健康狀況造成的影響。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

崔某，男性，38歲，退役運(yùn)動(dòng)員，身高204 cm，體重84.9 kg，有糖尿病家族史，生酮飲食持續(xù)時(shí)間為7個(gè)月，其間每周保持3～5次1小時(shí)左右中等強(qiáng)度力量訓(xùn)練。

1.2 研究方案

崔某在查閱大量文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，從塑體減脂，保持良好體型角度及預(yù)防糖尿病角度出發(fā)，自愿開始進(jìn)行生酮飲食，膳食調(diào)查法記錄任意連續(xù)3天飲食情況以計(jì)算每日平均攝入能量及三大營養(yǎng)素?cái)z入量。對(duì)崔某生酮飲食前、后身體成分（體重、骨骼肌、體脂肪、體脂率）、血脂水平[甘油三脂（TG）、總膽固醇（TCH）、高密度脂蛋白（HDL）、低密度脂蛋白（LDL）、載脂蛋白（A-I apoA-I）、載脂蛋白 B（apo-B）]、腎功能[血尿素氮（BUN）、血肌酐（Cr）、血尿酸（UA）]，及生酮飲食7個(gè)月后炎癥狀態(tài)[白細(xì)胞（WBC）、粒細(xì)胞（GR%）、淋巴細(xì)胞（LY%）、免疫球蛋白A（IGA）、免疫球蛋白M（IGM）、免疫球蛋白 G（IGG）、白細(xì)胞介素 -6（IL-6）、白細(xì)胞介素 -10（IL-10）、急性反應(yīng)蛋白（CRP）]和血糖穩(wěn)態(tài)相關(guān)指標(biāo)[血糖（Glu）、胰島素（Insulin）]進(jìn)行測(cè)試分析，應(yīng)用穩(wěn)態(tài)模型法計(jì)算胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）和胰島素 β 指數(shù)（HOMA-β），計(jì)算方法分別為：HOMA-IR=空腹血糖×空腹胰島素/22.5；HOMA-β=20×空腹胰島素/（空腹血糖-3.5）。本研究觀察7個(gè)月生酮飲食對(duì)這些指標(biāo)的影響。生酮飲食期間崔某用家用血糖血酮儀（雅培，美國）自行監(jiān)控血酮水平。

1.3 相關(guān)指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 血樣的采集

空腹?fàn)顟B(tài)下肘正中靜脈取血2 mL（EDTA抗凝），充分混勻后進(jìn)行血常規(guī)相關(guān)指標(biāo)（WBC、GR%、LY%）的測(cè)試；空腹?fàn)顟B(tài)下肘正中靜脈另取血5 mL（肝素抗凝），L-800R離心機(jī) （江東儀器）3 000 rpm離心15 min，取血漿進(jìn)行血脂水平、部分炎癥狀態(tài)指標(biāo)、血糖和胰島素，以及腎功能相關(guān)指標(biāo)的測(cè)試。

1.3.2 相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

采用三分類血球分析儀 （BECKMAN COULTER，美國）及該儀器專用配套試劑進(jìn)行WBC、GR%、LY%指標(biāo)的測(cè)試；采用全自動(dòng)生化分析儀（日立7100，日本）及該儀器專用配套試劑進(jìn)行血清TG、TCH、HDL、LDL、ApoA-I、Apo-B、BUN、Cr、UA、IGG、IGM、IGA、CRP、Glu指標(biāo)測(cè)試； 采用化學(xué)發(fā)光免疫分析儀（西門子1000，德國）及該儀器專用配套試劑進(jìn)行血清IL-6、IL-10、胰島素水平測(cè)試。

1.4 身體成分的測(cè)定

測(cè)試當(dāng)日清晨，排便、排尿后，空腹，僅穿貼身內(nèi)衣褲，采用韓國產(chǎn)INBODY體成分分析儀進(jìn)行身體成分測(cè)試。

1.5 膳食調(diào)查

采用24小時(shí)回顧法結(jié)合稱重進(jìn)行連續(xù)3天的膳食調(diào)查，由有經(jīng)驗(yàn)的注冊(cè)營養(yǎng)師詳細(xì)介紹膳食記錄表的填寫方法，崔某于餐后自填問卷，最后由注冊(cè)營養(yǎng)師對(duì)所有膳食問卷采用飛華營養(yǎng)計(jì)算器 （北京博聞時(shí)訊科技有限公司）進(jìn)行每日能量及三大營養(yǎng)素?cái)z入情況分析。

2 研究結(jié)果

2.1 3天膳食調(diào)查情況

從表1可見，崔某平均攝入總熱量為1 919 kcal/d，其中蛋白質(zhì)攝入量占23%（蛋白質(zhì)攝入量為1.3 g/kg體重）、脂肪占68%、碳水化合物占9%。崔某生酮飲食后，6個(gè)月前血酮水平始終在 0.8～3.1 mmol/L之間波動(dòng)，6個(gè)月后基本穩(wěn)定在1.6 mmol/L左右，達(dá)到生酮飲食的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 崔某3天膳食調(diào)查結(jié)果Table I 3-Day Diet Survey Results

2.2 生酮飲食前后身體成分的變化情況

從表2可見，7個(gè)月生酮飲食后，崔某體重基本維持不變，骨骼肌增加1.3 kg，體脂肪減少2.3 kg，體脂率下降2.8%。

表2 崔某生酮飲食前后身體成分的變化情況TableⅡChanges in Body Composition before and after Ketogenic Diet

2.3 生酮飲食前后血脂水平變化情況

從表3可見，生酮飲食前，崔某血脂各項(xiàng)指標(biāo)均在正常范圍內(nèi)，7個(gè)月生酮飲食后，崔某血脂各項(xiàng)指標(biāo)水平均有所上升，尤其是TCH、LDL、ApoB水平明顯高于正常范圍，TCH水平達(dá)到10.6 mmol/L（正常值為3.88～5.15 mmol/L），LDL水平達(dá)到8.29 mmol/L（正常小于 3.36 mmol/L），ApoB水平達(dá)到 2.47 g/L（正常值為 0.4～1.25 mg/L）。

表3 崔某生酮飲食前后血脂水平變化情況Table III Change in Blood Lipid before and after Ketogenic Diet

2.4 生酮飲食后炎癥狀態(tài)相關(guān)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

從表4可見，經(jīng)過7個(gè)月生酮飲食后，崔某炎癥

狀態(tài)相關(guān)指標(biāo)均處于正常參考范圍內(nèi)。

表4 崔某生酮飲食后炎癥狀態(tài)相關(guān)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果Table IV Test Results of Inflammatory Related Indicators after Ketogenic Diet

2.5 生酮飲食后空腹血糖穩(wěn)態(tài)相關(guān)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

從表5可見，經(jīng)過7個(gè)月生酮飲食后，崔某空腹胰島素水平為4.25 mIU/L，略低于5 mIU/L的正常范圍，HOMA-β指數(shù)低于 100，為 53.13，僅略超過50的正常水平下限，其他指標(biāo)基本處于正常范圍內(nèi)。

表5 崔某生酮飲食后空腹血糖狀態(tài)相關(guān)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果Table V Test Results of Fasting Blood Glucose Related Indicators after Ketogenic Diet

2.6 崔某生酮飲食前后腎功能相關(guān)指標(biāo)變化情況

從表6可見，生酮飲食前，崔某腎功能相關(guān)血液指標(biāo)基本處于正常范圍內(nèi)，7個(gè)月生酮飲食后，所測(cè)指標(biāo)均有所上升，其中UA水平升高顯著，高于生酮飲食前43%，且明顯高于正常范圍（150～470 μmol/L）； Cr水平略升高但仍處于正常范圍（61.9～115 μmol/L），BUN 雖明顯升高但仍處于正常值范圍內(nèi)（2.9～7.1 mmol/L）。BUN/CR在正常范圍內(nèi)（0～50）。

表6 崔某生酮飲食前后腎功能相關(guān)血液指標(biāo)變化情況Table VI Changes in Renal Function Related Blood Indicators before and after Ketogenic Diet

3 分析與討論

生酮飲食于20世紀(jì)20年代最早應(yīng)用于癲癇的輔助治療，但隨著癲癇治療藥物的研發(fā)，生酮飲食受到冷落。近年來，生酮飲食在減重減脂、改善與代謝和心血管疾病相關(guān)的標(biāo)志物應(yīng)用方面的關(guān)注度開始逐漸增加，但也一直存在爭(zhēng)議，大部分研究認(rèn)為短期的生酮飲食并不會(huì)引起重大的健康問題，但其長期應(yīng)用的安全性和有效性一直未得到充分驗(yàn)證。

3.1 7個(gè)月生酮飲食結(jié)合力量訓(xùn)練對(duì)身體成分的影響

生酮飲食可顯著降低體重和體脂量[14-15]。其機(jī)制可能有以下幾方面：糖異生導(dǎo)致的代謝性消耗增加以及蛋白質(zhì)的熱效應(yīng)[16-17]；酮體導(dǎo)致的食欲抑制[18-20]；蛋白質(zhì)的飽腹感效應(yīng)[21]；脂肪生成減少以及脂解或脂肪利用增加等[5]。與其他限制能量的飲食不同，生酮飲食是具有適量蛋白質(zhì)（至少1.3～1.5 g/kg體重）且能量充足的飲食[16]；同時(shí)，酮癥狀態(tài)下，利用酮體和游離脂肪酸供能可減緩肌蛋白的分解代謝，保留肌肉含量，因此生酮飲食不會(huì)導(dǎo)致肌肉量的下降，即體重的下降主要是由于體脂肪量的下降導(dǎo)致，本案例中崔某7個(gè)月生酮飲食后體脂肪量下降了2.3 kg，減脂效果顯著。

生酮飲食期間肌肉含量很難增加[22-25]。生酮飲食可削弱促進(jìn)合成代謝過程胰島素樣生長因子-1的作用[22]，而胰島素和胰島素樣生長因子-1對(duì)于肌肉合成起著非常重要的作用。但Rauch的研究發(fā)現(xiàn)11周力量訓(xùn)練結(jié)合生酮飲食不僅使受試者降低了體脂，還增加了瘦體重[26]。Volek等人認(rèn)為其他合成激素（如生長激素）在低碳水化合物飲食引起瘦體重增加的效果中起的作用可能更為重要[27]。本案例中崔某在7個(gè)月的生酮飲食期間保持3～5次/周的力量訓(xùn)練，骨骼肌量增加了1.3 kg，說明生酮飲食結(jié)合力量訓(xùn)練可以提高肌肉含量，由于肌肉量的增加，脂肪量的下降，使崔某體重基本維持在生酮飲食前水平。但本案例未對(duì)崔某的合成激素水平變化進(jìn)行測(cè)試，故無法進(jìn)行機(jī)制探索討論。長期生酮飲食結(jié)合力量訓(xùn)練促進(jìn)肌肉量增長的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3.2 生酮飲食對(duì)血脂水平的影響

目前大多數(shù)研究認(rèn)為，低碳水化合物生酮飲食可改善與代謝和心血管疾病相關(guān)的血脂、血壓等標(biāo)志物[28-30]。低碳水化合物生酮飲食有利于降低TCH水平，提高HDL含量，降低血TG水平[5,7]。此外，生酮飲食還可增加 LDL顆粒的大小和體積[17]，由于LDL顆粒越小其致動(dòng)脈粥樣硬化作用越高，因此認(rèn)為生酮飲食可降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)。然而一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的Meta分析研究顯示低碳水化合物飲食對(duì)兩個(gè)重要的心血管危險(xiǎn)因素產(chǎn)生相反的改變，在降低更多的體重同時(shí)會(huì)增加LDL。研究認(rèn)為限制碳水化合物的有益改變必須建立在減少的體重能夠?qū)乖黾拥腖DL可能產(chǎn)生的有害作用[31]。一些研究認(rèn)為低碳水化合物飲食會(huì)損害血管內(nèi)皮細(xì)胞功能，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)增加[32-35]。其次，生酮飲食大幅度提高的脂肪攝入會(huì)因攝入種類不同對(duì)血脂產(chǎn)生不同的影響[36]。本研究中崔某經(jīng)過7個(gè)月的生酮飲食后，LDL、HDL、TCH和TG均顯著升高，由于沒有對(duì)其膳食中的脂蛋白種類含量進(jìn)行分析因此無法確定其血脂指標(biāo)升高的具體原因。但總體來看，其血液中TCH、TG、LDL和ApoB明顯升高，呈血管動(dòng)脈粥樣硬化性血脂模式，并且TG/HDL比值從0.83增加到0.93，增加的TG/HDL不僅是心血管疾病發(fā)病率和程度的指標(biāo)，也是II型糖尿病發(fā)病率的指標(biāo)[37]。因此崔某采用的生酮飲食并不是如大多數(shù)研究觀察到的可改善脂代謝相關(guān)標(biāo)志物水平，其可能會(huì)對(duì)脂代謝造成不良影響，進(jìn)而提高心血管相關(guān)疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。由于不同個(gè)體對(duì)相同飲食的生理反應(yīng)會(huì)因不同遺傳特質(zhì)的影響具有顯著的差異，因此需謹(jǐn)慎采取長時(shí)間生酮飲食的生活方式。

3.3 生酮飲食對(duì)炎癥狀態(tài)、血糖穩(wěn)態(tài)及腎功能相關(guān)指標(biāo)的影響

慢性炎癥反應(yīng)和胰島素抵抗、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖和代謝綜合征的發(fā)生密切相關(guān)，膳食模式能夠影響機(jī)體免疫功能并具有抗炎作用[9]，Meta分析研究顯示低碳水化合物飲食可在逆轉(zhuǎn)細(xì)胞炎癥反應(yīng)方面發(fā)揮作用，酮體可以通過阻斷特定的細(xì)胞因子減輕某些炎癥過程[38]。從測(cè)試結(jié)果來看，7個(gè)月的生酮飲食后，崔某的炎癥指標(biāo)均處于正常水平，說明7個(gè)月生酮飲食并未導(dǎo)致崔某產(chǎn)生慢性炎癥的不良反應(yīng)，由于生酮飲食前崔某未進(jìn)行炎癥相關(guān)指標(biāo)的測(cè)試，生酮飲食是否改善其炎癥水平還無法判斷。

低碳水化合物飲食與降低女性患Ⅱ型糖尿病風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)[8]。胰島素水平的降低主要是由于生酮飲食減少了碳水化合物的攝入量，從而降低了血清胰島素水平。另一機(jī)制可能是由于生酮飲食使人體更加依賴于脂肪氧化供能，隨之降低了對(duì)協(xié)助血糖吸收的胰島素的需求。從測(cè)試結(jié)果來看，崔某7個(gè)月生酮飲食后的血胰島素水平略低于正常范圍。但由于生酮飲食前崔某未進(jìn)行空腹胰島素及血糖水平的測(cè)試，所以盡管7個(gè)月后血糖、HOMA-IR、HOMA-β指數(shù)基本處于正常范圍，但無法判斷其胰島功能的變化情況，也就無法判斷長期生酮飲食是否會(huì)使其糖代謝相關(guān)指標(biāo)獲得有益的改善，從而降低有糖尿病家族史的崔某糖尿病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)崔某腎功能檢測(cè)結(jié)果顯示BUN和Cr均處于正常范圍內(nèi)，但UA明顯高于正常水平。尿酸產(chǎn)生的來源分為外源性和內(nèi)源性。根據(jù)崔某的膳食記錄，其UA濃度增加的主要原因應(yīng)是外源性來源，生酮飲食期間其長期進(jìn)食中高嘌呤的食物，比如三文魚、牛排和羊排等。食物中的嘌呤分解會(huì)造成UA濃度升高。因此，生酮飲食期間應(yīng)避免長期大量攝入高嘌呤含量的食物，多檢測(cè)血液PH值和嘌呤含量，保證攝入充足的水分以促進(jìn)尿酸的排泄。

4研究結(jié)論

4.1長期生酮飲食結(jié)合力量訓(xùn)練有保持體重、增肌減脂的作用。

4.2長期生酮飲食會(huì)導(dǎo)致血脂異常及高血尿酸水平。

4.3長期生酮飲食的安全性和有效性還需更多的研究數(shù)據(jù)的積累。