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营养性酮症与减肥

2018年2月14日
2022年2月28日

碳水化合物限制引起的营养性酮症通常与体重减轻有关,这提出了一些重要的问题。做导致体重下降?酮类是否促进新陈代谢,使脂肪比同等能量含量的非生酮饮食更容易融化?或者,一个人在营养酮症中是否可以保持甚至增加体重?为了探索这些问题的答案,我们需要深入研究两者之间复杂的相互关系keto-adaptation食欲,能量平衡和减肥。

但在此之前,我们需要承认,在过去15年里,这些问题在严肃的科学家和普通公众之间引发了激烈的争论,在这个过程中,争论双方都在努力证明对方是错的,在研究上花费了数千万或数百万美元。虽然我们将讨论其中一些研究,其中大部分涉及在人工控制条件下进行的短期研究,但我们也将尝试从研究利用的角度来确定这一讨论配方良好的生酮饮食在现实世界中有意义的时间。

影响减肥的许多因素

在几乎每一项持续3个月或更长时间的超重患者的人类研究中,在门诊(又名“现实世界”)环境中,将生酮饮食与低脂肪饮食进行比较,低碳水化合物饮食的体重减轻程度或明显更大(Sachner-Bernstein 2015)。尽管怀疑论者声称“大部分的减重都是水”,但事实上,在持续几周或更长时间的配方良好的生酮饮食中,大部分的减重都来自于身体脂肪。再加上那些“低碳水化合物”的人似乎毫不费力地减掉了很多体重的常见轶事,人们可能会开始相信,酮类或营养酮症是强制减掉身体脂肪的原因。

一些科学家和记者从这些证据中得出结论,生酮饮食存在“代谢优势”。换句话说,一些人认为生酮饮食会比非生酮饮食消耗更多的能量(即卡路里),从而导致“卡路里不是卡路里”的说法(Feinman 2003, Taubes 2007)。然而,这违背了营养学和营养学的标准原则,即为了减肥,我们总是必须摄入比消耗更少的卡路里——也就是说,“一卡路里就是一卡路里”。

不幸的是,这将辩论降低到一个非常简单的水平。为什么?因为我们知道,饥饿、食欲、能量消耗(即代谢率),甚至我们的活动倾向都受到越来越多的激素和信号分子的高度调控,更不用说我们的基因遗传了(Bouchard 1994)。此外,这些不同的因素相互作用-例如:运动刺激饥饿感,限制卡路里增加饥饿感并减少自发活动(Keys 1950),限制卡路里降低代谢率,运动加上限制卡路里显著降低代谢率(Phinney 1988)。

现在再加上酮症,这使得解决这个难题更加复杂。如果将碳水化合物减少到导致营养酮症的程度,会降低食欲,从而在减少能量摄入的情况下保持相同的饱腹感,那么卡路里还是卡路里吗?(博登2005)适应酮的个体在减肥时是否也觉得有必要减少自发的身体活动?短期研究中几乎无法测量的能量消耗增加在较长时间内会转化为什么?从理论上讲,每天少摄入100卡路里,一年就能减掉10磅脂肪。

关于营养性酮症与减肥关系的两个问题

首先,营养性酮症是否一定存在导致减肥吗?对于那些毫不费力就快速减肥的人来说,他们的答案通常是响亮的“是”!但请记住,这通常是基于一个人的经验(或一个人和他/她的几个朋友)。这种情况通常发生在对胰岛素相对敏感的人身上,所以当这个人达到新的稳定(“维持”)体重时,他们可能不需要继续处于营养性酮症状态。在美国,他们可以每天摄入更大范围的碳水化合物,同时保持体重稳定。所以在这个人的经历中,营养酮症导致了他们的体重下降,当他们吃了足够多的碳水化合物来摆脱营养酮症时,体重下降就停止了。从科学的角度来说,我们需要确定这是一种因果关系,还是只是一种关联。

这就引出了第二个问题:一个人能保持营养酮症而不减肥吗?例如,我们中一些患有营养性酮症10年或更长时间的人真的能保持稳定的体重和身体成分吗?如果是这样的话,这是否只有通过摄入大量的脂肪才能实现呢?

生酮饮食的真实世界视角

让我们退一步,从文化/历史的角度来思考这个问题。如果美洲土著游牧民族(例如,奥色奇人、基奥瓦人、拉科塔人、黑脚人、肖肖尼人)、北极的因纽特人或非洲的马赛人摄入适量的蛋白质,几乎不摄入碳水化合物,他们一年四季都将处于营养性酮症状态,但他们的体重显然没有持续下降,直到消耗殆尽。

此外,当我们研究9名精瘦健康的年轻男性时,首先给他们提供一周的“均衡饮食”,然后给他们提供与生酮饮食完全相同的卡路里,持续4周,尽管他们一直处于强烈的营养性酮症中,但他们并没有失去任何身体脂肪(只有大约2磅水)。(Phinney 1983)最后,我们FASTER研究中的10名低碳水化合物跑步者已经遵循低碳水化合物或生酮的生活方式至少6个月(平均血酮为0.6 mmol/L);但虽然很瘦,但他们的体重都没有持续下降(Volek 2016)。

酮的科学

这些相互矛盾的观点促使我们更深入地思考酮、食欲和能量代谢之间的关系。很抱歉,我不想深入研究科学细节,下面是一些关于酮的相关事实。

  • (β -羟丁酸[BOHB]和乙酰乙酸[AcAc])在血清胰岛素和肝糖原水平较低时由肝脏产生(McGarry 1973)。它们可以由储存在肝脏中的脂肪、从身体脂肪储备中释放出来并通过血液输送的脂肪构成;或者它们可以由膳食脂肪在消化和吸收后作为乳糜微粒进入血液。换句话说,一旦脂肪在体内作为脂肪储备或吸收的膳食脂肪,肝酮的产生是血液胰岛素和肝糖原含量的功能。体内脂肪储存的调动(即体重减轻)与血酮水平之间没有特殊关系。
  • 酮类(尤其是BOHB)是大脑的首选燃料,在某种程度上也是心脏的首选燃料,与饮食中碳水化合物含量高的情况相比,当饮食中碳水化合物受到严格限制时,酮类可以使这些关键器官发挥作用,甚至更好。
  • 从碳水化合物到酮类的转变不会在一夜之间发生,这需要几周的时间来持续限制碳水化合物keto-adaptation完全发生:完全发生但一旦这个过程完成,身体燃烧脂肪的速度是碳水化合物作为饮食主要成分时的两倍多(Phinney 1983, Volek 2016)。即使在比较训练有素的运动员时也是如此,我们已经证明,在高碳水化合物饮食的背景下,高水平的耐力训练在给身体燃烧脂肪的许可方面无法与酮适应相匹配。
  • 一旦适应了酮类食物,人们一致报告说他们的饥饿感和渴望的强度降低了;(博登2005年,麦肯齐2017年),他们在高碳水化合物摄入量时所经历的每日能量和情绪波动即使没有被消除,也会减少。只要遵循良好的生酮生活方式,这些问题往往会被持续的精力和精神警惕性所取代(Volek & Phinney 2012)。
  • 除了作为大脑和心脏的首选燃料外,我们最近认识到BOHB还像一种激素一样,在基因表达中发出多种变化的信号(又名“表观遗传效应”)。除其他影响外,BOHB打开身体对氧化应激和炎症的先天防御(Schimazu 2013, Youm 2014),它还从源头上降低胰岛素抵抗(Newman 2014)。这个新信息有可能是革命性的!从这个角度来看,肝脏可以从脂肪中产生一种“激素”,保护我们免受氧化应激、炎症、糖尿病,可能还有阿尔茨海默病和衰老(Roberts, 2017)。要获得这些好处,我们所需要做的就是限制碳水化合物,让酮适应过程发生。但到目前为止,这些有益的表观遗传效应似乎都不包括可能使身体脂肪融化的途径。
  • 膳食中的中链甘油三酯(mct)和中链脂肪酸(MCFAs)不能被身体储存,因此它们需要在从小肠吸收后立即燃烧,因为MCFAs在血液中积聚是危险的。因此,如果一个人在任何时候摄入的MCT/MCFA超过了他的脂肪氧化能力峰值,肝脏就必须介入,将有毒的过量MCFA减少到酮类,酮类更容易使用,而且危险小得多。虽然这种由MCT油消耗引起的酮类增加可以引发与营养性酮症相关的一些表观遗传益处,但它不会诱导与酮适应相关的加速燃烧脂肪的能力。这对我们探索酮类和减肥之间的关系有启发。
  • 这些同样的问题仍然没有得到高质量的研究对人体使用外源性膳食酮.由于目前的产品仅限于BOHB,目前尚不清楚仅食用BOHB可以获得哪些涉及BOHB和AcAc相互作用的营养性酮症代谢益处。这个主题将在即将发布的博客文章中详细探讨。
  • 我们从对同卵双胞胎的研究中了解到,重要的代谢变量,如峰值有氧功率(Sundet 1994)、运动时的脂肪动员(Bouchard 1994)和碳水化合物的脂肪生成(Kunesova 2002),都受到基因型的强烈影响。营养性酮症的代谢反应可能存在相当大的遗传变异,这意味着当一些人适应酮时,他们可能会经历突出的能量消耗反应。

回到酮类和减肥的问题上,当一个人有一些额外的身体脂肪开始生酮的生活方式时,也许是燃烧这些储存的能力的增加,加上食欲和渴望的减少,促进了最初的体重减轻。在这种情况下,酮适应有助于减肥,但前提是减少饥饿感和渴望,让一个人每天吃的卡路里比燃烧的卡路里少。

随着时间的推移,大多数保持生酮生活方式的人会停止减肥,并找到一个新的稳定体重(Hallberg 2018)。这是由于他们饥饿和饱腹的本能导致饮食脂肪摄入量的增加,以平衡日常支出。但只要膳食蛋白质保持适度和低碳水化合物,这种膳食脂肪被用来代替身体脂肪产生酮,所以显然营养酮症可以在不进一步减肥的情况下保持。我们将其命名为“优氯生酮饮食”(Phinney 1983)。

但这里有一个很多人都会遇到的问题。他们被告知增加血酮会加速他们的减肥。然而,他们并没有减少碳水化合物的摄入和避免额外的蛋白质来提高酮水平,而是被引导相信他们可以通过添加额外的MCT油、椰子油或外源性BOHB来提高血酮水平来达到同样的效果。如上所述,这并不能增强他们身体燃烧脂肪的能力。它只是给了他们一种必须燃烧的脂肪(其中一些是酮)来代替身体脂肪。难怪当他们的减肥目标远远超过他们想要达到的目标时,他们通常会感到失望。

酮症有“代谢优势”吗?

最后,让我们讨论一下营养性酮症是否真的有“代谢优势”,这意味着与食用非生酮饮食相比,身体在任何固定水平的体育活动下每天燃烧更多的能量。简单的答案是,我们仍然不知道确切的答案。但我们确实有足够的知识来大致了解代谢效率低下在多大程度上可能与营养性酮症有关。

如上所述,我们的自行车赛车手研究(Phinney 1983)涉及9名瘦男性,他们被关在一起,同时吃精确控制的生酮饮食4周。除了每日体重外,还使用了三种方法来确定身体成分的变化。作为一个组,这些受试者在生酮饮食的第一周减掉了1公斤的体重,所有这些都归因于肌糖原储备的减少(这是直接测量的)。在那之后,他们的体重在接下来的3周保持稳定。不幸的是,在这项研究中,我们没有机会测量代谢率,但基于我们的身体成分数据,任何与生酮饮食相关的超过3%的能量消耗都会显示出与水无关的体重减轻(这意味着身体脂肪的损失)。显然,这9名男性在酮适应的前4周内并没有表现出明显的体脂减少增加。

然后是有争议的NuSi研究*(霍尔,2016)。这项研究涉及17个人,他们被关在代谢病房2个月,喂食两种不同的饮食,其中一种是“平衡”饮食,一种是生酮饮食,两种饮食的能量含量相同,但碳水化合物含量不同。在适应每种饮食4周后,受试者用两种不同的方法监测他们的代谢率:一种是在过去10天内使用同位素分析,另一种是在室内连续24小时使用间接量热法。在生酮饮食期间,24小时内的平均腔室能量消耗增加了75千卡/天。考虑到这项研究的平均受试者每天消耗约3000千卡热量,这意味着大约2%的差异。使用不同的同位素方法来评估每个4周研究期间最后10天的平均代谢率,计算出生酮饮食的每日能量消耗增加接近150千卡(即4%)。

如下所述,进行NuSI代谢病房研究的人犯了两个错误。第一个是设计上的缺陷:首先对所有17名研究对象进行低脂肪饮食,然后在第二个月给他们提供生酮饮食。在一个设计良好的试验中,饮食序列应该是随机的。这项研究的第二个缺陷是,这些科学家低估了他们的研究对象每天大约300千卡的能量需求,误差为10%。可预见的是,这两个缺陷结合在一起,将不利于在本研究的生酮阶段看到能量消耗的显著增加。

因此,这些在生酮饮食中观察到的2%和4%的能量消耗增加低估了配方良好的生酮饮食的真正代谢作用。从一两个月的短期角度来看,无论是每天75卡路里还是300卡路里,对减肥的额外影响都不会太大。但从长远来看,每天持续增加200卡路里的能量消耗将转化为20磅的脂肪,要么减少,要么不增加。

这对生酮饮食减肥和体重维持意味着什么

总之,营养酮症会加速身体燃烧脂肪的速度,这是生酮饮食短期和长期益处的根本关键。如果燃烧的多余脂肪被膳食脂肪的增加所补偿,那么就不会发生身体脂肪的减少(但仍然会有其他好处)。然而,大多数携带多余脂肪组织的人通过食用天然低碳水化合物食物实现营养性酮症,最初会感到更饱,使他们摄入的脂肪比燃烧的少,从而导致净脂肪减少。但最终,即使一个人处于持续的营养性酮症,我们的自然本能也会促使我们增加脂肪摄入,以满足我们每天的能量需求,从而保持稳定的体重和身体组成。

总结:虽然生酮饮食可能比含有大量碳水化合物的饮食有“代谢优势”,但平均而言,差异很小。这并不能解释为什么有些人在限制碳水化合物时似乎更容易减肥,这可能是由于个体间的差异。然而,普遍观察到的几个月和几年来显著和持续的体重减轻(Hallberg等人,2018)更可能是营养酮症对燃料流、食欲和渴望的好处的结果;同时也减少了由适量的-羟基丁酸盐引发的炎症。显然,长期食用生酮饮食的人最终可以通过调整脂肪摄入量来平衡日常脂肪作为燃料的消耗,从而保持体重稳定。对于那些希望减轻体重而不是保持体重稳定的人来说,他们的目标应该是将饮食中的脂肪摄入量减少到饱腹的限度(刚刚足够,但不要太多),避免或限制不饱腹的能量来源,如酒精。

附录- NuSI研究细节

*NuSI是“营养科学倡议”的缩写。这是一个非营利组织,赞助了一项研究,试图客观地回答有关低碳水化合物和生酮饮食的一些基本问题。在这项特别的研究中,他们在4个不同的顶级学术网站进行了一项非常细致的研究,比较了能量消耗,首先是高碳水化合物,然后是生酮饮食,总共有17个人。为了有最好的机会改变对营养性酮症的负面主流偏见,NuSI选择了一些学术界最坚定的“酮怀疑论者”来进行这项研究。

不幸的是,尽管这些备受尊敬的科学家拥有专业知识,但他们系统性地错误计算了研究对象的能量需求。结果,不是每个人都得到了精确剂量的能量平衡饮食,而是他们每天少吃了大约300卡路里。由于所有受试者在第一个月采用高碳水化合物饮食,第二个月采用生酮饮食,因此限制能量摄入10%的自然效果将是在两个月的研究期间逐步发生的静息能量消耗的小而显著减少。换句话说,通过显著地给研究对象喂食不足,并在第二个月一直给予生酮饮食,生酮饮食对他们不利。考虑到这一点,如果研究设计得当,第二个月每日能量消耗增加2-4%可能是这个数字的两倍。无论真正的影响是什么,如上所述,这些数字都相当小;但在这项研究中,通过巧妙的实验设计,可能性倒向了有利于现状的方向,而这些结论并没有得到数据的证明。

关于营养性酮症还有更多问题吗?看看我们的常见问题解答史蒂夫·菲尼博士和维尔塔团队

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引用

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