Cell Reports Medicine (14.3): 毋需生酮，这种饮食模式也能有效减脂！且避免生酮带来的健康损害
2024年9月16日
肠道菌群是指定植在人体肠道内并长期与人体相互依存的微生物群，因其细胞数量是人体自身细胞的10倍，所编码的基因有100万个以上，被称为人体的“第二基因组〞。肠道菌群不仅会影响食物消化吸收为身体供能，还有着调节免疫功能参与机体代谢的作用，影响机体内分泌功能（调节能量、血糖、炎症反应等）。在2023年批准的国自然项目中，有197个项目与肠道菌群有关，位居国自然热点前列，值得研究人员的长期关注。糖脂代谢是能量代谢中非常重要的一个环节，作为近年来新兴的研究热点，相关高分文献如井喷般涌现，已成为国家自然科学基金的新晋的热点研究领域！脂质代谢失衡常常会导致一些相关疾病，如非酒精性脂肪肝、肿瘤、心血管和代谢疾病、肥胖等。那么，国自然热点常客肠道菌群携手新晋热点糖脂代谢，两者会碰撞出怎样的火花呢？近日，来自英国的研究员们在Cell出版集团旗下刊物《Cell Reports Medicine》发表了题为“Ketogenic diet but not free-sugar restriction alters glucose
tolerance, lipid metabolism, peripheral tissue phenotype, and gut microbiome:
RCT”的研究论文发现：在12周内，限制游离糖或碳水化合物摄入（生酮饮食）都能减少体脂。其中，限制糖摄入对代谢或肠道菌群的影响相对较小；而生酮饮食会增加脂蛋白（引起动脉粥样硬化）水平，降低葡萄糖耐量，并改变肠道菌群多样性。换句话说，低糖饮食和生酮饮食都能减脂，但后者会带来较大的负面影响。所以，对于减脂人来说，更推荐低糖饮食。
2002年，世界卫生组织首次提出了游离糖（freesugars）的概念，它包括人为添加的单糖和双糖，以及天然存在于蜂蜜、糖浆、果汁和浓缩果汁中的糖，但不包括天然存在于牛奶、水果和蔬菜的糖分。世界卫生组织建议人们减少游离糖的摄入，最理想的情况是5%以下（21g-50g）。但目前没有研究直接检测应对长期限制糖摄入的身体活动能量消耗（PAEE）或能量摄入；同时，限制游离糖对身体代谢和肠道菌群的影响目前尚不清楚。生酮饮食，是指限制碳水化合物的摄入量，通过适量摄入蛋白质及相对较高含量的脂肪，来诱导身体产生酮体供能，从而不再依赖碳水化合物作为主要能量来源的饮食模式。但生酮饮食对能量平衡和代谢的具体影响尚不完全清楚，尤其是对PAEE和心脏代谢健康长期影响的研究尚未阐明。结论1：饮食干预有效控制营养摄入，并引发酮症。限制糖和碳水化合物都未改变PAEE或其他能量消耗，但减少了能量摄入，从而改变了身体成分。研究过程：研究员将60名健康成人受试者被随机分为3组：MODSUG（对照饮食，n=18）、LOWSUG（限制饮食中的游离糖，n=17）和LOWCHO（生酮饮食，n=18）饮食。12周干预期间，LOWCHO组尿液中乙酰乙酸浓度升高，餐后和运动时的呼吸交换率（RER）降低，而LOWSUG组未有显著改变。在第4周和第12周比较了限制糖或碳水化合物摄入时对PAEE和体重的影响，发现无论是限制糖还是碳水化合物，在PAEE上均未观察到与MODSUG的显著差异以及对静息代谢率（RMR）的显著影响。然而，限制糖和碳水化合物摄入均能显著降低体重。限制糖摄入引发的体重减少主要是因为脂肪量（FM）减少，而限制碳水化合物摄入引发的体重减少在初期因为脂肪和去脂体重（FFM）减少，但长期还是因为FM减少驱动。也就是说，糖和碳水化合物限制在减重方面是有效的，但对能量消耗和RMR的影响较小。结论2：限制碳水化合物摄入可降低血糖，但抑制餐后乳酸水平，并改变了氨基酸、脂蛋白等水平研究过程：接下来，研究员发现生酮饮食在第4周时，显著降低了空腹血糖值，但在第12周时效果减弱。并且生酮饮食显著降低了餐后乳酸水平，上调了空腹β-羟基丁酸（bOHB）浓度，表明酮体的生成量增加。相比之下，限制游离糖摄入并未显著降低空腹血糖值，也未显著改变代谢指标。研究员通过核磁共振波谱分析了LOWCHO对空腹血浆代谢物和脂蛋白的影响，发现在限制碳水化合物摄入4周后，丙氨酸、谷氨酰胺等浓度下降，异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸、空腹TAG（三酰甘油）等浓度增加；低密度脂蛋白和脂质含量增加，而高密度脂蛋白含量减少。相比之下，限制游离糖摄入4周后，对总胆固醇、空腹TAG和游离脂肪酸(NEFA)无明显影响，在第12周由于LDL-C（低密度脂蛋白）的降低，降低了胆固醇总浓度。结论3：生酮饮食可改变肠道菌群多样性、骨骼肌和脂肪组织的代谢表型，但未改变肠道通透性标志物和SCFA浓度研究过程：然后研究员分析了限制游离糖或碳水化合物摄入对肠道菌群的影响，发现限制糖摄入对菌群整体影响有限，但限制碳水化合物显著改变了菌群的β多样性，尤其在属水平上：双歧杆菌属、动性球菌属等的丰度减少，且代谢途径发生变化。紧接着研究员通过检测血清SCFAs（短链脂肪酸）发现，生酮饮食在第4周降低了丙酸水平，但对其他SCFAs及LBP（人脂多糖结合蛋白）浓度无显著影响。表明生酮饮食对肠道微生物群及其代谢功能具有选择性影响。
随后，研究员通过反转录PCR分析了脂肪组织中19个关键代谢基因的转录水平，通过WB检测了骨骼肌中12种关键代谢蛋白。结果显示，生酮饮食在第4周增加了脂蛋白脂肪酶（LPL）和骨骼肌丙酮酸脱氢酶激酶4（PDK4）的含量，降低了脂联素、INSR、AMPK、GLUT4和PLIN等水平，而参与胰岛素信号传导、糖脂质代谢的其他基因未检测出差异。而限制糖摄入引发的变化较少，唯一可检测到的变化是第12周Akt和糖原水平降低。研究过程：最后，研究员发现与MODSUG相比，限糖和限碳水化合物摄入均降低了空腹瘦素浓度，但限碳水化合物摄入还导致空腹和餐后的FGF21浓度降低，同时空腹GLP-1浓度升高。两者对GLP-1、FGF21、胃饥饿素（调节食欲）或CRP（C反应蛋白）无显著影响。继而的食物偏好测试显示，在测试期间对各类食物的偏好未变，但长期限糖和限碳水化合物均增加了对甜食的渴望。表明饮食干预影响了与能量平衡和食欲调节的相关激素，但并未改变食物选择偏好，尽管对甜食的渴望有所增加。综上所述，限制游离糖或碳水化合物摄入均能减少脂肪，但两者在代谢影响上存在显著差异。限糖饮食对全身及组织特异性代谢影响较小，而生酮饮食会引起一系列代谢变化（如增加脂肪氧化、改变肠道菌群多样性及影响循环代谢物水平等）。虽然生酮饮食减少了体重和脂肪量，但其对心脏代谢健康的益处可能不如预期，甚至可能带来不利影响。相比之下，限制游离糖摄入可能更适合心脏代谢健康。此外，这两种饮食限制均未有效改变PAEE。因此，在选择饮食干预时，需综合考虑其对不同代谢途径的影响及潜在的健康益处。参考来源：
https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2024.101667
撰写：彤彤
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