目前對生酮飲食的作用機制尚不完全清楚。從食物吸收形式看,碳水化合物在腸道內主要是以葡萄糖的形式吸收,而生酮飲食主要是以甘油三酯和蛋白質的形式吸收,不是葡萄糖。而血糖水平的升高主要取決於腸道吸收葡萄糖的速度和量,以及葡萄糖進入循環的利用或儲存速率。所以,高碳水化合物飲食比生酮飲食更易升血糖。生酮飲食從基於葡萄糖的能量代謝過程轉變為基於脂肪的能量代謝過程,即利用脂肪來代替碳水化合物合成腺苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)。在通常情況下,機體將食物中的碳水化合物轉變成葡萄糖,並通過血液循環運送至全身以提供能量需要。但當食物中碳水化合物很少而脂肪充足時,人體肝臟組織則通過脂肪代謝氧化反應將脂肪酸氧化成乙醯輔酶A後縮合生成酮體。酮體是一種小分子脂類衍生物,包括乙醯乙酸、β-羥基丁酸和丙酮,其中前兩者幾乎占酮體總量的98%。酮體是肝臟快速輸出能源的一種方式,正常人的酮體濃度基本穩定,尿酮一般為陰性。機體在採用高脂低碳飲食、長時間運動、禁食或處於糖尿病等病理狀態下可以產生大量酮體,這些酮體可以作為循環的能量物質,通過血液進入包括腦在內的多種組織,並轉化為乙醯輔酶A,參與檸檬酸循環,即代替葡萄糖維持機體能量代謝。酮體對於腦組織而言更為重要,因為腦組織有完善的血腦屏障,除葡萄糖和酮體以外的其他物質很難進入腦中,在飢餓狀態下腦組織25%~75%的能量是來源於酮體。

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醫界目前的建議是生酮飲食應被視為一種治療方式,而非個人嗜好,所以需在醫師顧問指導下進行,[2][需要可靠醫學來源]同時家中要備有酮體檢驗器材時時關注自身酮含量,警覺異常現象,[5]食譜執行和食材採購也需要長期細心精算搭配,許多人出在執行層面問題而導致副作用,所以生酮飲食並非多數人誤以為的輕鬆單純,而是一種長期抗戰的精細工作,建議一般人不要採取生酮飲食而用運動和生活正常等其餘方式就能達到健康改善或減肥目的,有強烈嘗試興趣者可以執行到微生酮程度即可。[9]《新英格蘭醫學期刊(NEJM)》曾發表報告有多個健康正常人案例,由於生酮飲食最短者3~10天就發生酮酸中毒,長期者也在半年內發生,這時間的巨大差異加上亦有眾多人長期生酮也無中毒,可以顯見個人體質與酮互動的相關機制秘密甚多,並未在科學上全面解開,不可將生酮飲食以輕鬆等閒視之。

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高脂低碳(生酮)飲食可能成為治療糖尿病的重要手段之一。研究人員建立了多個動物模型來研究生酮飲食治療癲癇疾病的作用機制,但關於生酮飲食參與改善糖尿病的病理狀態的機制研究卻鮮少報導。研究發現生酮飲食能夠減輕體重,誘導成纖維細胞生長因子21產生,同時證明交感神經在生酮飲食體重減輕中發揮主要作用 。有研究報導,分別用正常飲食、高碳水化合物飲食、生酮飲食飼養大鼠,最後發現與其他組大鼠比,生酮飲食組大鼠可以保護心肌和超微結構的改變,說明生酮飲食可以預防和延緩糖尿病心血管疾病併發症的發生 。在這個過程中,生酮飲食可能誘導一種特殊的代謝狀態的產生,通過酮體的作用降低血糖,控制糖尿病症狀的發生。2014年朱兵等 也發現在高脂低碳飲食聯合運動的療法能夠有效減輕糖尿病模型大鼠的糖尿病症狀,改善血糖控制能力,高脂低碳飲食綜合方案具有較強的降低血糖和血脂的治療效果,且該作用可能是通過對葡萄糖激酶、丙酮酸激酶以及磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1的轉錄調控。總之,多項研究表明高脂低碳飲食在動物模型上的作用效果和臨床試驗的結果相似,但關於其具體的作用機制仍需要進一步的研究。

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在糖尿病治療方面,美國糖尿病學會建議主要通過飲食、運動、降糖類藥物等手段來達到有效控制血糖及其他代謝指標過高的情況 。在20世紀早期,此時剛剛發現胰島素的功能,但因為數量有限很難獲得,學者提倡採用極低卡路里飲食(20%蛋白、70%脂肪、10%低碳水化合物)即所謂飢餓療法(starvation diet)來控制糖尿病患者的體重,並達到快速降低尿糖水平的效果,在當時被認為是治療糖尿病的唯一手段 。同時,研究發現高脂肪、低碳水化合物的生酮飲食能夠減輕肥胖症患者體重,有效治療肥胖症。Atkins類低碳飲食對女性糖尿病患者作用效果的研究發現,在接受6個月的飲食治療後,與低脂飲食相比,低碳飲食能夠增加體內生酮反應並有效地減少患者的體重 ;隨著對生酮飲食研究的深入,又基於其對肥胖症的治療效果,科學家發現這種飲食在干預其他機體紊亂性疾病方面也有很好的效果,如對有葡萄糖轉運體缺陷症或其他內源性代謝紊亂的患者有明顯療效 。近幾年,生酮飲食越來越得到關注,Saslow等 研究者將25例2型糖尿病(T2DM)患者隨機分為干預組(生酮飲食)和對照組,飲食干預16周後,結果顯示:與對照組比,糖化血紅蛋白(HbA 1c )的濃度明顯下降。32周後,干預組的HbA 1c 濃度的降低是對照組的2倍;干預組體重平均減少12.7 kg,而對照組體重平均減少3 kg;干預組甘油三酯濃度相比對照組也明顯降低,但高密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇沒有明顯的變化;而且在進行生酮飲食的患者中並未出現明顯的副作用。同時Hussain等 研究者對363例(其中102例患有糖尿病)超重或肥胖參與者進行飲食干預。其中143例參與者進行低卡路里飲食(low-calorie diet,LCD),而220例參與者進行低碳水化合物生酮飲食(low-carbohydrate ketogenic diet,LCKD)。24周後測定體重、體質指數、腰圍及血糖、血脂等生化指標。結果顯示,LCD和LCKD均對受試者有益,除高密度脂蛋白膽固醇外,其他指標均降低,但LCKD的受試者比LCD受試者下降結果明顯,尤其在糖尿病患者中,這種變化更為明顯。而朱兵等 採用以高脂低碳(生酮)飲食和運動相結合的綜合治療方案治療T2DM患者的臨床結果顯示,302例T2DM患者體重、甘油三酯、空腹血糖、餐後2 h血糖、HbA 1c 均明顯下降,同時,在治療過程中許多糖尿病患者的其他症狀,比如失眠、畏寒、便秘、皮膚瘙癢、四肢麻木、視力減退、脂肪肝、高血壓、心臟功能減退等症狀均消失或得到明顯改善。

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體重減輕幾乎可以改善所有與肥胖相關的合併症和代謝指標。儘管現已有多種降糖藥物,但治療效果仍未令人滿意,且糖尿病的患病率正逐年上升。飲食治療是糖尿病治療中的基石且貫穿全程,以上已表明高脂低碳生酮飲食改善糖尿病患者的生活質量,這是一種最簡單和有效、經濟的方法。但有人認為,高脂飲食會引起肥胖,因為脂肪比碳水化合物含有更高的熱量,因此認為食用高脂飲食會伴隨更多熱量的攝入。但從目前的研究發現,這恰好相反。碳水化合物主要是以葡萄糖的形式吸收,而脂肪主要是以甘油三酯和蛋白質的形式吸收,所以高脂飲食不容易升高血糖。通常認為,高蛋白飲食不適合糖尿病患者,尤其存在蛋白尿的患者,認為減少蛋白質的攝入可以延緩糖尿病腎病的發展。而有研究報導,攝入30%~53%熱量的蛋白質不會導致蛋白尿的惡化,在無腎病的基礎上,伴或不伴有蛋白尿的T2DM患者的預估腎小球濾過率不會改變,且在4個月內,血肌酐水平不會改變。同樣研究者發現,地中海飲食和低脂飲食可以保護伴和不伴糖尿病的肥胖患者的腎功能。在小鼠試驗中發現,生酮飲食不僅可以減輕體重,同時可以減低中年小鼠的死亡率並保持老年正常小鼠的記憶。不同的人對生酮飲食的反應不同,所以需注意在使用胰島素和其他易引起低血糖藥物的人群,應避免低血糖的發生。

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  其實以生酮飲食治療癲癇發作不是什麼新點子,聖經上就有斷食控制癲癇發作的記載。一但進食又發作了,可是長期挨餓是不可能的,第一個有關生酮飲食的科學性報導,出自於1910年的法國;而美國最早的報告是由梅約診所的Wilder醫師於1921年所提出。由於生酮飲食準備上較為繁瑣,而逐漸為二十世紀後半出現的抗癲癇藥物取代;尤其是屬於脂肪酸之一的藥物帝拔癲的出現,使許多人誤以為此藥和生酮飲食有相同的作用機轉。加上飲食治療無法作雙盲試驗,被許多專家以不夠科學為由予以拋棄。直到九O年代,透過實際獲益的癲癇兒Charlie之家長的成立基金會大力鼓吹,初期不斷在美國三大電視網登廣告,後來更斥資拍攝電影“First Do No Harm”(台灣譯名:不要傷害我的小孩),加上約翰霍普金斯醫院Freeman醫師等人的努力推動,生酮飲食在癲癇治療上的角色,才得以在二十世紀結束之前重新受到肯定與重視。

如何酮飲食工作

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