生酮饮食中，人体进入生酮状态的过程和原理是什么？

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生酮饮食中，人体进入生酮状态的过程和原理是什么？

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不用长篇大论

人类进入生酮状态的过程，两句话就说完了：

碳水烧完了，怎么办？
烧脂肪呗~

1g碳水能转化4大卡热量

1g脂肪能妆花9大卡热量

如果你的背包有限，只能带1000g负重上路，请问你选择哪一种？

当然是脂肪啊对不对，选碳水的人是傻的嘛

所以不管胖人还是瘦人，身体里储存的碳水区别不大，都是肌肉400g，肝脏100g

但是胖人和瘦人相比，身体里储存的脂肪就是天壤之别了。

这里引出第二个问题：为什么还要留500g碳水，而不完全是脂肪。

这就更好解释：因为生火需要引燃物

玩儿过烧烤的人都知道，木炭直接点，是不容易着火的

但如果找些枯枝树叶，或者固体酒精放在上面引燃，就容易的多。

人体的燃料系统也是类似的原理

碳水虽然能量密度不如脂肪，却是一种快速能量，生效快，燃烧迅速。

而脂肪的代谢时间长，生成能量慢，往往不能对迅速的消耗反应敏捷。

这就是为何身体需要同时保留两套代谢机制：既兼顾快速（碳水），也兼顾了持久（脂肪）

为什么身体会形成这样的能量分配系统？

从进化轮的角度说：没有形成这种分配的个体都死掉了，剩下的都是优秀的。

就这么简单。

发布于 2018-01-23 23:30

师姐 · Accepted Answer

本篇为【理论篇】，想看【实践篇】请戳 → 最全面的生酮饮食入门指南

今天我会尽量用简单、生动的语言，给大家科普生酮饮食背后繁杂的生物化学。

↑↑↑↑

我就知道你们这么想

所以师姐准备了很多卡通图示帮助大家理解

(●ﾟωﾟ●)准备好了吗？那我们开始学习吧

↓↓↓↓

【什么是生酮饮食】

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首先，来自维基百科的解释：

生酮飲食（英语：ketogenic
diet）是一種高脂肪、適量蛋白質和低碳水化合物飲食，透過強迫人體燃燒脂肪而非碳水化合物，模擬飢餓狀態，在醫學上主要用於治療兒童的困難控制型癲癇，也可以用於治療成人。

下图很形象的对比了生酮饮食和如今常规饮食的区别：

常规饮食所占膳食卡路里：（碳水：蛋白：脂肪） ≈ （50% : 15 %: 35%）

生酮饮食所占膳食卡路里：（碳水：蛋白：脂肪） ≈ （5% : 20% : 75%）

【5 秒读完全文】

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本文全部内容可以概括为一句话：

生酮饮食会让人体误以为处在饥饿模式，胰岛素降低，糖原被消耗尽，肝脏将脂肪转化成酮体，大脑开始适应酮体，身体的主要「燃料」由葡萄糖变为脂肪。

【看完本篇你将会明白】

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为什么身体储存脂肪很容易，但燃烧脂肪很难？
如果人长期饥饿（比如3天不吃饭）会发生什么？
酮体是如何生成的？
生酮饮食为什么可以模拟饥饿状态?

【具体章节目录】

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胰岛素大叔和胰高血糖素大妈的故事
三大营养物质的代谢

当你吃饱的时候
当你空腹的时候
当你绝食3天以上的时候

挨饿前：体内葡萄糖充足
挨饿一段时间：身体用尽葡萄糖
感觉身体被掏空@.@
酮体宝宝出生啦！
「汽油车」变「柴油车」

生酮饮食时，身体以为你绝食了

【内容这么多，怎么读】

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基础知识不错的同学，可以跳过一些部分，直接看自己想看的内容。
基础知识比较薄弱的同学，师姐建议从头看，我一定尽全力把枯燥的生物化学讲的有趣一点点……
懒癌、伸手党、以及脑细胞不够用的童鞋可以迅速浏览图片和标重点的字体。

【1. 胰岛素大叔和胰高血糖素大妈的故事】

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在开始聊三大营养物质之前，最好先认识一下这两个激素比较好：

胰岛素

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胰岛素是一种胰腺分泌的激素，其实它就像一个勤劳的清洁工大叔，主要的任务就是监督保证血糖水平不要飙升。所以只要血液葡萄糖浓度升高，它就会想方设法、绞尽脑汁地让葡萄糖降低，胰岛素大叔的「套路」大概有以下三种：

葡萄糖氧化供能：派这些葡萄糖去「燃烧」自己，供应能量
葡萄糖储存为糖原：让葡萄糖储存为肝脏和肌肉里的糖原（类似视频的缓冲，先存起来，等要需要时再使用）
葡萄糖储存为脂肪：把葡萄糖直接转化成脂肪，扔进进脂肪细胞存下来，以备后用……

（这也是为什么咱们不希望胰岛素高啊，因为肚肚上的肥肉就是这么来的呀！T.T）

胰高血糖素

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胰高血糖素大妈也是胰腺分泌的，和胰岛素是「夫妻关系」。但这两位夫妻关系不太好，总在家里唱反调——胰高血糖素大妈的主要任务就是让血液葡萄糖浓度上升。

大妈的「套路」主要包括：

把糖原转化成葡萄糖
把氨基酸转化成葡萄糖
把脂肪分解，转化成酮体……

正是在大叔大妈他们俩每天此起彼伏的争吵下（也就是激素的拮抗作用），我们的血糖浓度才得以保持在一个相对「动态稳定」的状态。

【2.1 三大营养物质的代谢】当你吃饱的时候，你的身体在干嘛？

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（敲黑板）咳咳，同学们，基础知识、考场重点来了：

下面是三大膳食营养物质的代谢图（碳水化合物、脂肪、蛋白质），为了方便「吃瓜群众」理解，图片显然是简略版，实际的代谢过程比这个复杂好多倍哟。

以下的几段话全部围绕这张图展开，所以建议同学们先把这张图存起来，方便切换屏幕查看。

碳水化合物的代谢

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不管是简单的糖还是复杂的淀粉和粗粮，其本质其实都是碳水化合物。通常，碳水化合物在你吃进去后的数小时内就会被消化吸收，被分解成单糖（比如葡萄糖）。然后许多单糖会钻进血管，也就是为什么饭后的血糖会上升。

一旦血糖水平上升，你聪明的胰腺就会开始分泌胰岛素！我们上面提到过，胰岛素大叔会用三种「套路」让血糖下降，这里不再赘述。

脂肪的代谢

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食物中的脂肪通常在小肠内被消化吸收。这些脂肪分子（甘油三酯）会被「大卸几块」，变成脂肪酸（脂肪的主要成分）和甘油（一个很小的分子，脂肪的「骨架」）。然后脂肪酸的去向大概有这几种：

被「打包起来」，运送全身，发挥不同功能：脂肪酸可以被「快递公司」打包成脂蛋白（lipoproteins，你平时看的体检报告上的「HDL 高密度脂蛋白」和「LDL 低密度脂蛋白」就是这玩意）。然后快递公司会把脂蛋白运送到身体各个角落各司其职，比如被寄到细胞的「工地」去作为细胞膜的组成部分，给身体「添砖加瓦」，或者参与合成荷尔蒙等等……
氧化供能：必要时，其中一些脂肪酸会被直接用作为「燃料」，经过β氧化过程生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环，产生ATP，给细胞供能
储存在脂肪细胞：当然，在摄入过多时，脂肪酸就被储存在脂肪细胞里面，以备后用

蛋白质的代谢

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食物中的蛋白质会被消化吸收，然后分解成单个的氨基酸（这有点像把大积木拆开变成了一个个的小积木），这些氨基酸小积木也有三个去向：

发挥功能：把氨基酸「小积木」重新组合排列，变成人体所需要的各种蛋白质大积木，发挥各种神奇的作用（比如组成你的肌肉、骨骼、软骨、皮肤、头发、血液等，蛋白质的功能太多，这里就不一一列举了）但是如果你吃了很多很多很多蛋白质，远远超过了身体可以利用的，那么剩下的氨基酸会被怎么处置呢？？自问自答：
氧化供能：多余的氨基酸可能会被燃烧供能
转化为葡萄糖：多余的氨基酸可能会被肝脏转化为葡萄糖，然后后面的故事我们都知道了：葡萄糖要么就被燃烧供能了，要么就被储存起来变成糖原或脂肪了。

乙酰辅酶A

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在上面的总图中，大家可能注意到上面代谢总图里这个六边形的名字很奇怪的东西了，叫「乙酰辅酶A」。

乙酰辅酶A可以算作是身体代谢最关键的玩家之一了，不管是碳水化合物、脂肪、还是蛋白质的「燃烧」，最终都会合成乙酰辅酶A，进入「三羧酸循环」，然后产生「ATP」（能量分子），最后默默地把 ATP 奉献给身体各个细胞供给能量。

【2.2 三大营养物质的代谢：当你空腹的时候，你的身体在干嘛？】

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讲完了我们平时三大营养物质的代谢，那么我们现在结合实际场景，来看看空腹的时候发生了什么：在你每餐饭的间隔期间，也就是进食后2-4小时，血糖会在清洁工胰岛素大叔的作用下，由刚吃完饭的高水平，不断下降，一直降低到吃饭前的原始水平（baseline），于是胰岛素大叔心满意足的去打瞌睡了（胰岛素水平降低）。

这时候他老婆胰高血糖素大妈就有机会偷偷的溜出来，为了防止血糖太低，大妈又偷偷的把肝脏细胞里的糖原都喊出来，让它们转化成葡萄糖，维持血糖平衡。

就这样日复一日……

多亏了这对激素「夫妻」，你的血糖才得以保持在一个相对稳定的状态，称为「动态平衡」。如下图，大家随意感受一下：

【2.3. 三大营养物质的代谢：当你绝食3天以上的时候，你的身体在干嘛？】

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「师姐！！！！」「你废话好多！！！！！！」「所以生酮到底是怎么回事嘛！！！」

我就知道你们会是这个反应……（唐僧脸）上面都是打基础，现在让师姐娓娓道来，产生酮体的过程：

阶段1：挨饿前：体内葡萄糖充足

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在常规饮食下（高碳水化合物），由于胰岛素大叔的存在，你的身体是最「爱」葡萄糖的，正常情况下一定优先使用它作为「燃料」。

阶段2：挨饿一段时间：身体用尽葡萄糖

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一旦身体挨饿，血糖降低，胰岛素大叔就心满意足的去休息了，胰高血糖素大妈趁机开始用各种别的非碳水原料来制造葡萄糖（这个过程的学名：糖异生）。

引用自维基百科：糖异生（英语：Gluconeogenesis）又稱糖質新生作用，指的是非碳水化合物（乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程。

糖异生主要发生在肝脏，同学们可以想象肝脏是糖异生作用的小工厂，而胰高血糖素大妈则是工厂的监工。那么这个阶段肝脏小工厂制造葡萄糖的主要原料有哪些呢：

肝脏里的糖原（上面提到过，类似视频的缓冲）
氨基酸通过转氨作用转化成葡萄糖
甘油（上面提到过，由脂肪分解的「骨架」）
草酰乙酸——之前没提到过，它以前在肝脏里参与三羧酸循环，现在由于身体极度缺葡萄糖，草酰乙酸也不得已被「牺牲」转换成葡萄糖（请同学们记住这个名字！！！草酰乙酸！！！下面还会提到）

第二阶段总结一句话就是：当你饿了一段时间后，身体储存的葡萄糖不够用了，于是开始用别的非糖类物质来合成葡萄糖，试图弥补。

【小知识：脂肪能合成葡萄糖吗？】

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关于制造葡萄糖的来源，同学们可能会想：身体里那么多脂肪，直接把脂肪分解成葡萄糖不就解决问题了吗？错。简单的说，糖可以变成脂肪，脂肪却很难很难很难变回糖。脂肪可以被分解为甘油+脂肪酸，其中甘油小骨架是可以轻松的转化成葡萄糖的（如上图），而其主要成分脂肪酸却没办法变成葡萄糖，它只能被氧化合成乙酰辅酶A，然后参与「燃烧」供能。（是的，这就是为什么我们肚子上的肥肉那么「顽固」，「增脂」容易「减脂」难的原因了。人生就是这么艰难 (｡•ˇ‸ˇ•｡)）

阶段3：感觉身体被掏空@.@

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到了这个阶段，身体内可以用来糖异生（合成葡萄糖）的大部分物质（糖原、氨基酸、草酰乙酸等）都渐渐快被耗尽了。可是你的大脑以前每天都习惯了要「吃」大量的葡萄糖供能的呀！于是大脑感觉被「掏空」，开始惨烈地呼叫：「我需要更多的能量！」在这个期间，会出现头疼、乏力等症状，也是我们常说的生酮适应期（keto adaption）。虽然情况看起来很糟糕，但你的身体可没那么笨！这时候，聪明的身体会开始自己寻找新的替代燃料——它突然想起来「咦，你的皮下（尤其是肚子上）还有厚厚的一层脂肪可供燃烧呢！虽然它不能被转化成葡萄糖，但它好歹也是种燃料啊，咱得想办法把脂肪利用起来！」

于是，在胰高血糖素大妈的催促下，你的脂肪细胞终于不情愿的贡献出脂肪，把它们运送到肝脏。可是我们刚才说过，脂肪没办法变成葡萄糖呀！那么肝脏会如何利用这些脂肪呢？

同学们请继续往下看……

阶段4：酮体宝宝出生啦！

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关于如何利用那些脂肪，以下是肝脏的「原计划」：首先，脂肪酸经β氧化合成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A进入三羧酸循环，产生能量分子 ATP，运送到身体各处供能。（下图右边部分）其中三羧酸循环这个过程是需要草酰乙酸参与的。

理想很丰满，现实很骨感……计划赶不上变化。不知道大家还记不记得上面提到过的「草酰乙酸」！「愚蠢」的肝脏没有发现，在刚才描述的【第二阶段】，草酰乙酸这个关键的家伙已经被分解成葡萄糖了！！！缺少了草酰乙酸，三羧酸循环被阻断，大量的乙酰辅酶A积累在肝脏，啥也干不了！乙酰辅酶A浓度升高，肝脏很无奈，只能把大量产生的乙酰辅酶A转化成酮体（ketone bodies）！

由于酮体无法为肝脏吸收利用（肝脏线粒体缺少草酰乙酸），于是酮体进入血液循环，被运送其他身体各个部位的细胞吸收利用，然后重新合成辅酶A，终于如愿进入三羧酸循环，产生ATP能量分子……（如上图左边部分）

阶段5：「汽油车」变「柴油车」

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好了，现在有酮体了，然后呢？下面简单介绍下大脑和肌肉的「燃料」发生的变化：

大脑的「燃料」：

优先吃葡萄糖（身体正常状态下，大脑宝宝最爱吃葡萄糖）
凑合吃酮体（只有在身体饥饿状态下，葡萄糖水平较低时，大脑宝宝才会自然而然的转为「吃」酮体了，而且还「吃」的很开心呢！因为酮体比葡萄糖作为燃料能产生更多能量，效率更高）
不能吃脂肪（因为脂蛋白太大了，无法穿越大脑的细胞膜，所以大脑根本无法「吃」脂肪）

肌肉的「燃料」：

可以吃葡萄糖（或者肌糖原）
可以吃酮体（身体刚开始饥饿的时候，肌肉主要靠酮体供能）
也可以吃脂肪（身体饥饿的时间一长，懂事的肌肉就会把酮体「让出来」给大脑「吃」，自己慢慢的习惯「吃」脂肪酸。这样来，身体的血酮浓度得以升高，大脑便可以获得足够的酮体了。）

在生酮饮食里，这个过程也就是我们常说的适应过程（Keto adaption），通常会持续4-8周。过了适应期，身体的燃料彻底换了，就好比汽油发动机变成了柴油发动机。以前身体主要靠「燃烧」碳水化合物供能，现在变成了「燃烧」脂肪来供能了。

【小知识：生酮会导致肌肉消耗吗？】

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有些同学可能会问：「师姐刚刚说，在身体缺少碳水化合物的情况下，会通过分解氨基酸（来自蛋白质）来补充身体所需葡萄糖呢。这样一来，我的肌肉组织不是会被分解掉吗？人家想「减脂」，但人家不想「减肌」呀！」

师姐回答：在上面描述的第五阶段，当大脑学会「吃」酮体、肌肉开始「吃」脂肪的时候，身体就不再需要那么多的葡萄糖了。这样一来，糖异生作用会大大降低。于是身体不再需要分解蛋白质产生葡萄糖了，这也就是为什么适应了生酮饮食后不会导致肌肉减少。

【3.生酮饮食时，身体以为你绝食了】

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以上描述的五个阶段是人体极度挨饿或者绝食的情况的代谢变化。生酮饮食靠极低的碳水化合物的特点，模仿了绝食的生理变化。同时，因为高脂肪的摄入，能让你的胃吃的饱饱的，不需要忍受饥饿的痛苦。

【后记】
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嗷……最难的生物化学理论终于讲完了！！！

躺尸状。。。
_(:з」∠)_

谢谢大家这么耐心的看到这里！师姐好感动！！！
同学们如果喜欢的话记得点个赞哟~~~ 笔芯~~~~~~
(●ﾟωﾟ●)