新陳代謝導論（下）| Metabolism Introduction

新陳代謝導論（下）| Metabolism Introduction

 

新陳代謝導論

 

碳水化合物限制和酮症

下方的圖片呈現了主要受到碳水化合物調節的過程，葡萄糖調節前面提到主要受到胰島素和胰高血糖素作用。脂肪在新陳代謝中起著很大的被動作用，因為它是響應於碳水化合物合成和分解的。對於減重來說，碳水化合物限制即為這個概念得出的策略。從代謝上看，驅動對飢餓的反應是碳水化合物的減少而非總熱量減少。不過，總卡路里會是最終產物的一部分，但碳水化合物會是主要控制者。碳水化合物直接或透過激素被認為具有催化作用：除提供燃料外，還刺激著其他食物存儲或氧化。

 

由於飲食中含有蛋白質，低碳水化合物飲食就能夠避免消耗體內蛋白質的疑慮。這個概念是來自於身體對於禁食反應但免去了瘦體重消失的風險。傳統上被稱為”蛋白質節約禁食”，或如生理學先驅George Cahill所描述：阿金飲食是一種高熱量的飢餓飲食。落實低碳水低碳水化合物飲食（low-carbohydrate diets）往往帶有脂肪含量高的特性（特別是與傳統建議相比），常見縮寫為LCHF。

圖 4：代謝功能和酮症。由膳食或體內存儲大分子提供的兩種燃料（CHO和脂肪）是從氧化到二氧化碳和水的能量來源。當葡萄糖含量低時，可以合成第三種燃料－酮體。葡萄糖可以儲存在糖原中或轉化為脂肪，但新陳代謝的關鍵特徵是不能將脂肪轉化為葡萄糖。蛋白質雖可以提供葡萄糖，但在飢餓狀態下，會被視為身體蛋白質，在這個情況下，酮體在為了節約蛋白質的情況下，可作為替代的氧化燃料，進而維持著對糖質新生/糖異生（GNG）的需求。

 

當真的沒有食物時，演化選擇了一種透過間接使用脂肪來節省蛋白質的機制。雖然大腦及中樞神經系統不能利用脂肪中的脂肪酸，但肝臟中脂肪的一些氧化可以轉化為酮體的產生，酮體是大腦和神經系統也可以使用的小分子和其他細胞一樣。酮體為葡萄糖提供了一種替代燃料，並減少了身體進一步利用蛋白質進行糖異生的需求。酮體、β-羥基丁酸（BHB）和乙醯乙酸是四碳化合物，可以降低許多組織對葡萄糖的需求。在正常情況下，大腦每天需要大約 130 克葡萄糖。在身體進入酮症幾天後，這個需求將減少一半。生酮信號是碳水化合物減少、胰島素減少和胰高血糖素增加。這意味著隨著胰島素下降和脂肪酸被釋放到循環中並被運輸到肝臟，脂肪分解的抑製作用將得到緩解。肝臟中非常高的脂肪酸濃度會導致酮體產生，同時會刺激糖異生，進而導致酮體合成和糖異生。

圖 5：代謝成分的相互作用。脂肪 (TAG)可以提供脂肪酸作為燃料，但這也可以為我們提供酮體。為了要維持住（過多的脂肪分解及酮體），酮體會刺激胰島素，從而起到消極反饋作用。

 

酮體調節

大眾對生酮飲食的興趣是近期開始的，其價值到現在仍可能被低估。這是因為我們目前僅在兩種情況下了解酮體代謝：一為飢餓狀態，酮體會是我們的朋友；但在未經治療的第一型糖尿病中，酮症酸中毒成為真正的威脅——是因為酮體是酸性物質，而血液中含有大量酸性物質可能會危及生命。在發現胰島素之前，酮症酸中毒可能是第一型糖尿病患者的死亡原因。生酮飲食對非糖尿病患者沒有風險的原因是酮體本身會刺激胰島素釋放，從而關閉脂肪分解、降低脂肪酸並關閉酮體合成。

 

簡單地來說這就是一種消極反饋。在飢餓或低碳水化合物飲食的情況下，胰腺會感覺到血糖的降低並分泌胰高血糖素（胰島素減少）。胰高血糖素會刺激脂肪分解，隨著胰島素水平下降，任何對胰島素的抑制都會得到緩解。 這導致脂肪酸的淨產量增加。 肝臟現在會看到大量可用於合成酮體的脂肪酸。 因此，如果事實證明葡萄糖確實保持在低含量，就會為大腦創造一種替代燃料。而如果酮症程度變得太高，酮體本身會刺激胰腺釋放胰島素，胰島素會開始回升，這讓胰高血糖素被抑制，兩種激素會一起關閉脂肪分解。可以從圖6中的淺藍路徑看到酮症的刺激及調節循環。

圖 6：酮症控制。生酮由反饋迴路調節（圖中淺藍色箭頭）：低葡萄糖 ➛ 胰島素下降 ➛ 脂肪分解上升 ➛ 高脂肪酸 ➛ 酮體 ➛ 胰島素增加 ➛ 脂肪分解被抑制 ➛ 低級脂肪酸 ➛ 生酮關閉 ➛ 細胞使用葡萄糖➛葡萄糖下降➛胰島素下降等。底線是生酮飲食而沒有酮症酸中毒的風險。

 

圖5和圖6顯示了系統是如何工作的，但重要的是要理解這個過程不像彈珠機台。 這一切都是同時發生的：TAG不斷地被製造和分解，葡萄糖和激素在細胞表面被感知。這一切都處於所謂的穩定狀態——變化通過反饋來適應，生物學試圖讓這一切保持穩定。這就是為什麼一條士力架可能不會馬上讓你”擺脫酮症”，以及為什麼我們必須透過一些激烈手段來達成減重目標。

 

結論

生物體以穩定狀態存在，並通過燃燒食物產生能量，演化出維持或多或少恆定葡萄糖的機制（見下圖）。在缺乏食物時，許多生物體可以轉換到一種新狀態，在這種狀態下它們使用儲存的脂肪作為燃料，通過肝糖異生（主要來自蛋白質）提供恆定的葡萄糖，並在酮體中提供一種節省蛋白質的替代燃料。穩態的主要控制掌握在於碳水化合物間接地由胰島素和其他激素控制），身體能通過獲得禁食的好處同時保留蛋白質以獲得益處。

圖 7：新陳代謝總結。飲食中的兩種燃料：碳水化合物和脂肪，以及響應碳水化合物限制而出現的酮體可以被氧化成能量（土黃箭頭）。 脂肪酸-TAG循環和葡萄糖-糖原循環由胰島素（抑制分解並有利於儲存）和胰高血糖素（有利於分解）調節。

 

文章參考來源:www.crossfit.com