酮體產(chǎn)生后,到底能做什么?
酮體(ketone body)是丙酮、乙酰乙酸,β-羥基丁酸(血液中含量高的一種),這三種化合物的總稱。
酮體在一定條件下,如饑餓,可以作為重要的能量底物,調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。在碳水化合物非常有限的情況下,脂肪組織產(chǎn)生的脂肪酸增加參與供能。
脂肪酸產(chǎn)生的乙酰輔酶A會(huì)通過(guò)肝細(xì)胞線粒體作用轉(zhuǎn)化成為酮體(~150g/天),乙酰乙酸通過(guò)酶催化生成β-羥基丁酸或者分解生成少量丙酮。丙酮大部分隨尿液和呼吸排出。
乙酰乙酸和β-羥基丁酸通過(guò)血液循環(huán)進(jìn)入其他組織(如腦,心,肌肉等)供能。酮體可以穿過(guò)細(xì)胞膜和線粒體膜,通過(guò)單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,再次轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴]o酶A,進(jìn)入三羧酸循環(huán)。
腦和心臟是人體兩大耗能巨大的器官。既然酮體是一種“超級(jí)燃料”,我們來(lái)看看酮體能為腦和心臟做些什么?

當(dāng)我們吃完飯經(jīng)過(guò)一夜(10小時(shí)后),身體里的供能情況發(fā)生了什么變化?

大腦作為人體的中央處理器,僅僅只占身體重量2%,卻驚人地吃掉了人體能量ATP的20%。大腦的供能是至關(guān)重要的。
人類進(jìn)食過(guò)后,大腦首先會(huì)利用葡萄糖作為能源。當(dāng)血液中的葡萄糖含量開(kāi)始降低時(shí),肝臟會(huì)釋放肝糖(glycogen)到血液中。
肝臟的儲(chǔ)存量很有限,只能儲(chǔ)存大約100g的肝糖。也就是說(shuō),肝糖身為葡萄糖的備用來(lái)源,壽命很短,大約只能維持十二小時(shí)左右,視活動(dòng)量而定。
就像停電時(shí)備用發(fā)電機(jī)自動(dòng)切換電源供源,人體也有雙「能源」系統(tǒng)——除了糖分,還有脂肪。
當(dāng)作為戰(zhàn)備儲(chǔ)糧的肝糖即將用完之際,身體會(huì)開(kāi)始啟動(dòng)隱藏的能源系統(tǒng):分解脂肪,產(chǎn)生酮體。
我們饑餓的時(shí)候,脂肪組織(位于皮下和腰部周圍的脂肪)會(huì)被分解,將游離脂肪酸(free fatty acid)釋放到血液中,身體大部分的器官都可直接運(yùn)用脂肪酸。
但脂肪酸在為大腦所用之前,得先在肝臟中轉(zhuǎn)成「酮體(ketones)」,才能穿過(guò)血腦屏障。
酮體很容易被大腦細(xì)胞利用,可提供的能量最多能達(dá)到大腦必需能量的60%。酮體的先驅(qū)研究者理查德·維奇(Richard Veech)在2004年發(fā)表的研究報(bào)告中說(shuō):“酮體被稱為「超級(jí)燃料」是實(shí)至名歸?!?/strong>
也就是說(shuō),當(dāng)我們長(zhǎng)時(shí)間空腹不吃飯的時(shí)候,血糖持續(xù)低水平,我們還可以靠脂肪產(chǎn)生的酮體來(lái)為身體提供能量。它是代替葡萄糖的一種可持續(xù)的、更高效的一種能量來(lái)源。
酮體與葡萄糖不同,因?yàn)橥w無(wú)需胰島素的干預(yù),完全可以繞過(guò)胰島素抗性的屏障,為大腦直接提供純凈可用的能源。
2 · 成為信號(hào)分子,調(diào)節(jié)神經(jīng)
然而,酮體的好處還不僅于此。酮體不僅是能量來(lái)源,更重要的,它是非常強(qiáng)大的信號(hào)分子。酮體通過(guò)細(xì)胞外受體發(fā)出信號(hào)可以調(diào)控細(xì)胞中很多重要的通路。

1.酮體激活cAMP、CREB通路,激活BNDF腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)。BDNF 是能促進(jìn)良好情緒、學(xué)習(xí)能力與大腦可塑性的蛋白質(zhì),被譽(yù)為“大腦的奇跡肥料”。BDNF不但能促進(jìn)大腦記憶中樞制造新的神經(jīng)元,還能保護(hù)現(xiàn)有的腦細(xì)胞。
2.酮體激活SIRTs通路:增強(qiáng)細(xì)胞應(yīng)激能力,促進(jìn)線粒體再生,使線粒體更高效地基因表達(dá)。
3.酮體激活A(yù)MPK通路: 減輕炎癥,誘發(fā)細(xì)胞自噬,促進(jìn)細(xì)胞的自我修復(fù)。
4.酮體激活FOXO3、NRF2通路:抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)。
5.酮體抑制HDAC通路:有助于提高代謝健康水平,修復(fù)損傷DNA,延長(zhǎng)壽命。
3· 持續(xù)為心肌供能
心臟功能的維持依賴于三磷酸腺苷(ATP)持續(xù)大量的產(chǎn)生和合理高效的利用。
心肌細(xì)胞攝取及利用酮體是多種酶協(xié)同作用的復(fù)雜過(guò)程。
大量研究表明,在生理狀態(tài)下,成人心臟主要依賴脂肪酸的氧化代謝提供能量,其次是糖類。
心臟疾病患者,心肌細(xì)胞內(nèi)脂肪酸和糖類氧化代謝路徑出現(xiàn)障礙,產(chǎn)能效率下降,直接導(dǎo)致心肌細(xì)胞所需能量供應(yīng)不足,促進(jìn)心臟病理性重構(gòu)。
心臟重構(gòu)則進(jìn)一步降低了脂肪酸和糖的氧化利用率,形成了惡性循環(huán)。
心肌細(xì)胞利用酮體氧化代謝的生物能量學(xué)研究證明,酮體氧化代謝產(chǎn)生能量的效率要高于脂肪和糖類,因此,在心肌細(xì)胞利用脂肪酸和糖類氧化代謝的效率下降時(shí),酮體可以被及時(shí)利用補(bǔ)充能量,使心肌細(xì)胞不會(huì)因?yàn)槟芰坎蛔愣艿綋p害。
酮體代謝減輕了心肌細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng),阻斷了活性氧的過(guò)度生成和堆積,抑制了脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng),增加了蛋白質(zhì)抗氧化能力,進(jìn)而改善線粒體功能,促進(jìn)ATP合成的效率。
總而言之:傳統(tǒng)高碳飲食的情況下,人體都有酮體在產(chǎn)生,只是因?yàn)橥w要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于葡萄糖,人體仍以容易吸收利用的葡萄糖為主要能量;當(dāng)執(zhí)行低碳飲食或生酮飲食后,人體內(nèi)的酮體大大提高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出葡萄糖時(shí),身體轉(zhuǎn)由酮體功能,讓酮體在我們的體內(nèi)發(fā)揮更大的作用,我們更好地享受生酮狀態(tài)帶來(lái)的好處。