2017年12月27日

一體兩面的健康調撥—你所不知道的生酮飲食

葉秋莉/目前為臺北醫學大學保健營養學系教授,主要研究領域為臨床重症營養、免疫營養及營養代謝。


過去用來與藥物配合治療癲癇的生酮飲食(Ketogenic Diet)近期卻常與體重調控及糖尿病血糖濃度調節等名詞一同出現在各種媒體上,許多模糊不清的說法及錯誤的飲食方針造成大眾誤會,也讓錯誤的知識不斷的流傳。因此希望透過本篇文章的介紹讓大眾可以了解何謂生酮飲食。

歷史上的生酮飲食
早在公元前那個認為癲癇是天譴的時代,醫學之父希波克拉底(Ἱπποκράτης)就知道禁食可用以控制發病的癲癇病患,當時治療癲癇的方式與現今營養科學發展出的方法不謀而合。1911 年果爾巴(Guillaume Guelpa)及瑪喜(Auguste Marie)首次發表了有關利用禁食方式治療癲癇之相關文獻。1921 年內分泌科醫師伍德亞特(Rollin Turner Woodyatt)發現長期飢餓狀態下或採低碳水化合物高脂肪飲食的人體內會有- 羥丁酸(-hydroxybutyrate)及丙酮(acetone)產生,兩者均為酮體(ketone body, KB)家族的成員。同年威爾德(Russell Morse Wilder)醫師認為利用禁食治療癲癇是無法長久進行的,於是發展出生酮飲食,讓癲癇病人體內的酮體可以維持一定的濃度。到了1925 年彼特曼(Mynie Gustav Peterman)醫師才首次於美國醫學會雜誌(e Journal of the American Medical Association, JAMA)發表以生酮飲食成功控制兒童癲癇發作的文獻,而當時的飲食方針是:給予孩童每日1 克∕公斤體重的蛋白質與每日10~15 克∕公斤體重的碳水化合物,剩下的熱量由脂肪補充。

酮體的生成主要與醣類及脂肪的生化代謝有關,當醣類攝取不足或利用率不佳時肝臟就會利用脂肪產生酮體,以供應腦、心臟、腎臟皮質及骨骼肌作能量使用。因此,健康的人體在特定狀態下,如長時間飢餓或長時間高強度運動後體內會有低濃度的酮體產生以因應能量之不足。然而在抗癲癇的藥物被發明後生酮飲食的使用逐漸減少,直到1994 年,一位患有癲癇的男童對藥物反應不佳且承受藥物帶來的副作用,男童母親翻閱文獻、發現過去生酮飲食對控制癲癇發作效果良好,在嘗試給予男童生酮飲食後發現反應不錯,生酮飲食才再度被重視,此段故事也被拍攝成由梅莉史翠普(Meryl Louise Streep)主演的感人影集《不要傷害我小孩》(First Do Not Harm),爾後生酮飲食成了藥物治療癲癇效果不彰時的另一種選擇。

酮體控制癲癇發作的機轉尚不清楚,目前認為癲癇症狀發作的主因為神經傳導物質分泌過多,導致病人抽蓄、驚厥(convulsion)甚至昏厥,而酮體可抑制神經傳導物質過度分泌、進而減少神經的衝動達到控制癲癇發作的效果。此外,另有研究發現酮體可促使具穩定性的神經傳導物質── - 胺基丁酸(-aminobutyric acid, GABA)生成,其可改善癲癇病患神經過度興奮及不安的問題,而兒童腦部對酮體的吸收利用率較成人好,也因此生酮飲食對癲癇兒童病情控制較有效。以下將針對酮體產生的機轉、對生理的影響及何謂正確的生酮飲食做詳盡的介紹。

酮體是如何生成的?
酮體主要於肝臟細胞中的粒腺體進行合成,一般正常生理下葡萄糖進入粒腺體中進行糖解作用(glycolysis)產生丙酮酸(pyruvate),丙酮酸再經由丙酮酸脫氫酶(pyruvate dehydrogenase)作用後產生乙醯輔酶A(acetyl CoA),另一方面丙酮酸亦可被丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)代謝產生草醋酸(oxaloacetate, OAA),草醋酸與乙醯輔酶A結合後則進入檸檬酸循環(citric acid cycle)產生能量。

當醣類攝取不足時,體內會利用脂肪當作能量來源,脂肪經分解後產生脂肪酸(fatty acid, FA),脂肪酸進到粒腺體後進行- 氧化(-oxidation)產生乙醯輔酶A,此時由於醣類攝取不足體內會有較少的草醋酸形成,其二過多的乙醯輔酶A 無法進入檸檬酸循環,於是2 個乙醯輔酶A經– 酮硫解酶(-ketothiolase)作用後相結合產生乙醯乙醯輔酶A( acetoacetyl CoA),乙醯乙醯輔酶A 經過羥甲基戊二酸單醯輔酶A 合成酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A synthase, HMG-CoA synthase)作用後產生羥甲基戊二酸單醯輔酶A(HMG-CoA),而HMG-CoA 經過HMG-CoA 分解酶作用後產生乙醯乙酸(acetoacetate),乙醯乙酸經脫氫酶作用產生– 羥丁酸,亦可經脫羧轉變為丙酮,此三種物質就是酮體(圖一)。
圖一:酮體生成的經過。

由於丙酮會藉由呼吸及排泄排出體外,故血液中存在的酮體主要指的是乙醯乙酸及– 羥丁酸,此兩種酮體則主要藉由尿液排出體外。另外在其他生理狀態如: 體內胰島素分泌量不足、低碳水化合物高油脂飲食時HMG-CoA 合成酶活性會增加,進而產生較多的HMG-CoA,此現象亦會促進酮體產生。

酮體的生理影響
酮體雖由肝臟製造,但肝臟並不利用酮體產生能量,因為肝臟中缺乏琥珀醯輔酶A 轉移酶(succinyl-CoA-3-oxoacid CoA transferase, SCOT),此酵素大量存在於心臟、腎臟、中樞神經系統及骨骼肌中,其會將乙醯乙酸轉變為乙醯乙醯輔酶A,乙醯乙醯輔酶A 在經過酵素作用後則產生乙醯輔酶A 並進入檸檬酸循環產生能量。乙醯乙酸及– 羥丁酸構造屬於4 碳的有機酸,可透過擴散作用自由地通過細胞膜及血腦屏障,提供腦部及其他肝外器官作為能量使用。......【更多內容請閱讀科學月刊第577期】

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