低碳水化合物飲食用于營養(yǎng)治療中的研究進(jìn)展

王 宇綜述，鄭錦鋒審校

0 引 言

肥胖目前在全世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)道，2014年全球18歲以上成人超重和肥胖人數(shù)分別超過19億和6億。每年至少有280萬人死于因超重或肥胖引起的相關(guān)疾病。肥胖相關(guān)并發(fā)癥幾乎累及全身各個(gè)系統(tǒng)，是冠心病、腦卒中、骨關(guān)節(jié)病、2型糖尿病、多種癌癥(如子宮內(nèi)膜癌、乳腺癌、前列腺癌、皮膚癌等)和其他一些慢性非傳染性疾病的重要危險(xiǎn)因素[1]。過多的體重增長已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家共同面臨的健康負(fù)擔(dān)。維持健康體重有助于預(yù)防和治療許多疾病的發(fā)生。

隨著對(duì)機(jī)體正常或疾病狀態(tài)下代謝研究的不斷深入，臨床營養(yǎng)治療的方法、理論與應(yīng)用也不斷更新，在多種疾病治療中發(fā)揮重要作用[2]?，F(xiàn)代飲食中富含大量精制加工的碳水化合物是導(dǎo)致肥胖和代謝功能紊亂的主要因素之一[3]。越來越多的研究認(rèn)為，通過調(diào)整飲食成分減少能量攝入能夠降低多余的體重，從而改善由肥胖引起的代謝相關(guān)危險(xiǎn)因素和減少肥胖相關(guān)疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[4-6]。低碳水化合物飲食(low-carbohydrate diet，LChD)是19世紀(jì)60年代起廣泛流行的一種治療肥胖最普遍的方法[7]。這種膳食模式目前在國際上尚無統(tǒng)一定義。美國糖尿病協(xié)會(huì)指出LChD是每日正常2000 kcal飲食中碳水化合物攝入量低于130 g[8]。另一些研究認(rèn)為，每日碳水化合物攝入量低于全日總能量供給的40%即為LChD[9]。當(dāng)限制碳水化合物攝入量時(shí)，膳食中另兩種產(chǎn)能營養(yǎng)素蛋白質(zhì)和脂肪的比例增加，因此又可分為低碳水化合物高蛋白飲食或低碳水化合物高脂肪飲食。這兩種飲食中碳水化合物的供能比均為20%～40%，其差別主要在于低碳水化合物高蛋白飲食中蛋白質(zhì)和脂肪供能比分別為30%～60%和20%～30%，而低碳水化合物高脂肪飲食中蛋白質(zhì)和脂肪供能比則為20%～30%和30%～60%[10]。以上兩種飲食除短期減重效果顯著外，低碳水化合物高脂肪飲食的健康益處在于能夠改善因肥胖引起的心血管疾病、高血壓、糖尿病和體內(nèi)炎癥反應(yīng)的危險(xiǎn)因素，而低碳水化合物高蛋白飲食可在逆轉(zhuǎn)細(xì)胞炎癥反應(yīng)方面發(fā)揮作用[5]。此外，還有一種將碳水化合物比例嚴(yán)格控制在20%以內(nèi)的極低碳水化合物高蛋白飲食，其脂肪供能比為25%～35%、蛋白質(zhì)為55%～65%[10]。極低LChD又叫低碳水化合物生酮飲食，早先用于治療癲癇。低碳水化合物生酮飲食不僅對(duì)減重減脂有效，也可改善與代謝和心血管疾病相關(guān)的標(biāo)志物，其減重原理包括蛋白質(zhì)飽腹感強(qiáng)可直接抑制食欲，減少饑餓感；減少脂質(zhì)合成代謝，增加脂質(zhì)分解代謝；減少靜息狀態(tài)下的呼吸商，從而增加能量消耗過程中的脂肪代謝；增加糖原異生作用和蛋白質(zhì)熱效應(yīng)產(chǎn)生的代謝消耗等[7，11]。但是與低碳水化合物高蛋白或高脂肪飲食相比，低碳水化合物生酮飲食在降低體重或改善心血管危險(xiǎn)因素方面并未表現(xiàn)出更多的優(yōu)勢，且很難長期堅(jiān)持[12]?，F(xiàn)將近年來有關(guān)LChD在營養(yǎng)治療方面的研究進(jìn)展作一綜述。

1 LChD與減輕體重

美國糖尿病協(xié)會(huì)2012年的診療標(biāo)準(zhǔn)中指出LChD能夠有效地降低體重[13]。其原因在于，減少飲食中碳水化合物供給能夠限制機(jī)體可利用的能量和葡萄糖，進(jìn)而增加脂肪氧化利用滿足能量需要，最終導(dǎo)致體重減輕[14]。de Luis等[15]研究顯示，與標(biāo)準(zhǔn)低能量飲食相比，9個(gè)月的LChD能夠使肥胖患者降低更多的體重。在非糖尿病的超重或肥胖成人中，與低脂肪飲食(low-fat diet，LFD)相比，LChD在減重階段側(cè)重強(qiáng)化總體脂肪的消耗，在體重維持階段可選擇性地消耗腹內(nèi)脂肪組織[3]。體重下降過程中，伴隨著靜息代謝率降低，能量消耗減少往往造成體重?zé)o法持續(xù)下降。Ebbeling等[16]研究飲食成分在減重維持過程中對(duì)能量消耗的影響，將21名超重或肥胖的年輕人隨機(jī)分配到等熱量的LFD、低血糖生成指數(shù)飲食和LChD組，結(jié)果顯示參與者采用等能量的不同飲食模式體重均下降10%～15%，同時(shí)伴隨靜息能量消耗和運(yùn)動(dòng)熱效應(yīng)的降低，其中LFD組下降最多，其次是低血糖生成指數(shù)飲食組，最少的是LChD組。由此可見，LFD促使能量消耗減少可能會(huì)導(dǎo)致體重反彈，因此在體重維持階段膳食中限制碳水化合物可能比限制脂肪更具有優(yōu)勢。很多研究表明體重下降的程度往往取決于受試者的依從性而不單單是依靠某種營養(yǎng)素成分的調(diào)整。LChD依從性優(yōu)于其他減重飲食可能是有蛋白質(zhì)攝入比例較高可增加飽腹感[17]。McClain等[18]研究不同胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)下，LFD和LChD對(duì)肥胖患者體重改變的影響，結(jié)果顯示，與胰島素敏感的受試者相比，采用LFD的胰島素抵抗者對(duì)飲食依從性較差且體重下降較少。然而，胰島素敏感者和胰島素抵抗者采用LChD后在飲食依從性和減重效果上無明顯差異。肥胖者的胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)可能影響其對(duì)減重飲食的長期依從性，并導(dǎo)致較高的反彈率和減重效果不佳，原因在于肥胖者使用LFD后血糖快速吸收產(chǎn)生一系列激素和代謝改變，從而增加饑餓感和能量攝入。因此，胰島素抵抗者采用LChD飲食可能更易耐受并降低體重。然而與其他傳統(tǒng)減重飲食組相比，LChD組受試者的體重在短期(6個(gè)月)內(nèi)下降最為顯著，但是隨訪一年后發(fā)現(xiàn)不同飲食組受試者體重改變無顯著差異[9]。

2 LChD與脂質(zhì)代謝

肥胖與血脂異常的發(fā)病率增加密切相關(guān)，體內(nèi)多余的脂肪組織蓄積導(dǎo)致炎癥反應(yīng)，上調(diào)游離脂肪酸釋放入血，從而增加三酰甘油水平，尤其是胰島素抵抗者[19]。現(xiàn)代富含高能量高脂肪以及高果糖飲食結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致人肝內(nèi)三酰甘油含量增加的重要原因，LChD中增加的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)可減少肝內(nèi)三酰甘油含量[20]。Browning等[21]觀察低能量飲食和LChD對(duì)減少非酒精性脂肪肝患者肝內(nèi)三酰甘油的作用，2周后所有組別患者體重下降且肝內(nèi)三酰甘油水平有所下降。與低能量飲食組相比，LChD組肝內(nèi)三酰甘油減少的更加顯著(約42%)，可能是與限制碳水化合物使得肝臟和身體的氧化作用加強(qiáng)有關(guān)。流行病學(xué)研究表明，LChD飲食可以改善心血管危險(xiǎn)因素，尤其對(duì)血漿脂類的改善包括三酰甘油、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇以及高密度脂蛋白膽固醇[12]。Bazzano等[22]將148名未患心血管疾病和糖尿病的男性和女性，隨機(jī)分配到LFD組和LChD組進(jìn)行為期12個(gè)月的干預(yù)，結(jié)果顯示LChD組減少更多的體重、脂肪組織和三酰甘油水平且增加更多的高密度脂蛋白膽固醇水平。Hu等[23]對(duì)23項(xiàng)有關(guān)LChD和LFD對(duì)代謝危險(xiǎn)因素影響的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)(包括2788名參與者)的數(shù)據(jù)進(jìn)行Meta分析，與LFD組相比，LChD組總膽固醇、三酰甘油和低密度脂蛋白膽固醇水平顯著下降，而高密度脂蛋白膽固醇水平升高。該研究認(rèn)為可優(yōu)先將LChD推薦給肥胖且伴有異常代謝危險(xiǎn)組分的人群。另一些研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的LFD能夠更好地降低總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平，而LChD組在降低三酰甘油和增加高密度脂蛋白膽固醇水平方面優(yōu)于低脂肪飲食組[24-25]。LChD飲食的反對(duì)者則認(rèn)為，LChD飲食中過多的脂肪來源會(huì)增加心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)[26]。一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的Meta分析研究顯示LChD對(duì)兩個(gè)重要的心血管危險(xiǎn)因素產(chǎn)生相反的改變，即降低更多的體重同時(shí)增加低密度脂蛋白膽固醇。研究認(rèn)為限制碳水化合物的有益改變必須建立在減少的體重能夠?qū)乖黾拥牡兔芏戎鞍啄懝檀伎赡墚a(chǎn)生的有害作用[27]。

3 LChD與血糖控制

肥胖和2型糖尿病的流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，患者增加的能量幾乎都來源于碳水化合物的增加。過多的脂肪在肝蓄積，其次是胰腺，產(chǎn)生自身增強(qiáng)循環(huán)，促成2型糖尿病的發(fā)生。因此，飲食中碳水化合物的限制是血糖控制的首要步驟[28]。LChD不僅能在短期內(nèi)到達(dá)減重的效果，還有利于改善血糖控制并減少胰島素波動(dòng)[29]。Rock等[30]研究不同飲食成分對(duì)2型糖尿病患者體重及血糖控制的影響，結(jié)果表明與LFD組相比，LChD組在1年的干預(yù)期內(nèi)維持更低的糖化血紅蛋白水平。限制碳水化合物飲食的益處往往不依賴于減重，即糖尿病患者采用LChD后血糖控制和其他癥狀的改善可能不需要降低體重就可獲得。此外，2型糖尿病患者對(duì)LChD的依從性優(yōu)于其他營養(yǎng)干預(yù)，可能是由于增加的蛋白質(zhì)和脂肪可誘導(dǎo)飽腹感，通過調(diào)節(jié)胰島素介導(dǎo)的向大腦傳遞促進(jìn)食欲信號(hào)的信號(hào)通路，減少患者因饑餓導(dǎo)致的血糖波動(dòng)[28]。Yamada等[31]研究認(rèn)為，對(duì)于不能堅(jiān)持限制能量飲食的2型糖尿病患者來說，非能量限制的LChD是一種有效的替代治療方法，還可顯著降低患者糖化血紅蛋白水平。飲食調(diào)整能夠積極地影響2型糖尿病患者體內(nèi)血糖和糖化血紅蛋白水平，也能減少藥物治療過程中胰島素的使用[32]。Krebs等[33]在一項(xiàng)1型糖尿病患者的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中也觀察到類似的結(jié)果，12周的碳水化合物限制飲食干預(yù)使得患者體重下降并顯著減少體內(nèi)糖化血紅蛋白水平和每日胰島素用量。Gower等[3]發(fā)現(xiàn)30例多囊卵巢綜合征女性(2型糖尿病高危人群)采用LChD8周后空腹胰島素和空腹血糖水平降低，胰島素敏感性和β細(xì)胞動(dòng)力學(xué)反應(yīng)得到明顯改善。

4 LChD與炎癥反應(yīng)

慢性低級(jí)別炎癥反應(yīng)和胰島素抵抗、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖和代謝綜合征的發(fā)生密切相關(guān)。體內(nèi)促炎環(huán)境還會(huì)導(dǎo)致一系列代謝紊亂，最終可能發(fā)展為代謝綜合征[34]。脂肪組織作為一種內(nèi)分泌器官在機(jī)體免疫平衡中發(fā)揮重要作用，產(chǎn)生并釋放很多細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-a、白介素-6、脂聯(lián)素、C反應(yīng)蛋白等。脂肪組織巨噬細(xì)胞是促炎因子的主要來源，能阻礙脂肪組織、骨骼肌中胰島素活化以及肝自分泌/旁分泌信號(hào)，通過內(nèi)分泌信號(hào)通路引起系統(tǒng)性胰島素抵抗，為炎癥反應(yīng)和胰島素抵抗提供潛在關(guān)聯(lián)[35]。這些細(xì)胞因子大多在體內(nèi)產(chǎn)生促炎作用，而脂聯(lián)素具有胰島素致敏和抗炎功效[36]。肥胖患者體內(nèi)長期處于低級(jí)別炎癥狀態(tài)，炎癥反應(yīng)使得體重增長，加速慢性疾病進(jìn)程并進(jìn)一步減少體力活動(dòng)水平。研究表明膳食模式能夠影響機(jī)體免疫功能并具有抗炎作用[34]。Ruth等[37]研究顯示，采用12周限制能量的低碳水化物高脂肪飲食可降低肥胖患者體內(nèi)C反應(yīng)蛋白且升高血漿脂聯(lián)素水平。Hu等[38]研究也證實(shí)，為期12個(gè)月的飲食干預(yù)，與LFD組相比，LChD組肥胖患者脂聯(lián)素水平增加更多。Jonasson等[39]觀察傳統(tǒng)LFD和LChD對(duì)2型糖尿病患者體內(nèi)炎癥反應(yīng)的影響，結(jié)果顯示LChD組患者血清白介素-1受體和白介素-6水平顯著降低，這提示LChD能夠改善2型糖尿病患者亞臨床炎癥狀態(tài)。

5 LChD的不良反應(yīng)

長期應(yīng)用碳水化合物限制飲食的安全性尚未得到明確驗(yàn)證。以往報(bào)道的有關(guān)LChD的不良反應(yīng)主要包括增加體內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)；增加礦物質(zhì)和維生素缺乏的危險(xiǎn)，減少膳食纖維攝入；蛋白質(zhì)攝入比例過高，增加腎功能障礙和水電解質(zhì)失衡的可能性，甚至引起一些胃腸道不良反應(yīng)；長期蛋白質(zhì)比例較低，又會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)蛋白質(zhì)和骨骼肌流失；損害血管內(nèi)皮細(xì)胞功能；增加低密度脂蛋白膽固醇水平，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)增加等[10，32，40-41]。Chiba等[42]報(bào)告顯示LChD的不良反應(yīng)可能誘發(fā)潰瘍性結(jié)腸炎。該病例是1名身高172 cm、體重72 kg的36歲男性，采用低碳水化合物高脂肪飲食成功將體重降至66 kg后出現(xiàn)便血，結(jié)腸鏡檢查示直腸彌散性炎癥反應(yīng)，最終臨床診斷為潰瘍性結(jié)腸炎，其原因可能是富含動(dòng)物蛋白和動(dòng)物脂肪的飲食造成腸道有益菌減少。一項(xiàng)美國的多中心研究將307名無嚴(yán)重臨床疾病的肥胖成人隨機(jī)分配到低碳水化合物高蛋白飲食或低脂肪飲食組進(jìn)行為期24個(gè)月的干預(yù)，結(jié)果顯示LChD并不會(huì)對(duì)健康肥胖個(gè)體的腎小球?yàn)V過率、白蛋白尿、水或電解質(zhì)平衡產(chǎn)生顯著的危害作用[43]。Tay等[44]研究也顯示，與傳統(tǒng)的高碳水化合物減重飲食相比，低碳水化合物高蛋白飲食對(duì)肥胖的未患腎疾病的2型糖尿病患者腎功能無不良反應(yīng)。但是在運(yùn)用LChD進(jìn)行營養(yǎng)干預(yù)時(shí)仍需要關(guān)注微量營養(yǎng)素含量是否能滿足機(jī)體需要，謹(jǐn)防高尿酸血癥、低鈣血癥、低鎂血癥、腎結(jié)石和酮癥酸中毒等發(fā)生[45]。

6 結(jié) 語

綜上所述，LChD能夠有效地降低體重并改善由肥胖引起的代謝相關(guān)危險(xiǎn)因素。與其他減重飲食相比，LChD在短期內(nèi)(6個(gè)月)減重效果顯著，但是1年后與其他減重飲食相比效果無差異；LChD顯著改善患者體內(nèi)三酰甘油和高密度脂蛋白膽固醇水平；LChD對(duì)調(diào)節(jié)2型糖尿病患者的血糖水平有積極作用，能夠減少胰島素用量和糖化血紅蛋白水平；LChD可改善肥胖或2型糖尿病患者體內(nèi)炎癥反應(yīng)；LChD可能導(dǎo)致礦物質(zhì)和維生素缺乏，膳食纖維攝入不足，并增加腎負(fù)擔(dān)和水電解質(zhì)紊亂的風(fēng)險(xiǎn)。未來需要更多長期性、隨機(jī)化、臨床對(duì)照研究進(jìn)一步去闡明LChD在減少肥胖相關(guān)疾病風(fēng)險(xiǎn)中發(fā)揮的作用。

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