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生酮饮食会加速衰老?Science 子刊揭示其诱导多器官细胞衰老机制

发布时间:2024-06-02 22:38:34 点击量:

  近几年,生酮饮食在国内外越来越流行,很多明星网红表示,自己保持身材的秘诀就是坚持生酮饮食。比如金 · 卡戴珊宣称靠生酮饮食成功减重 34 公斤。余文乐坚持生酮饮食 10 个月,练就了别人要花 5 年才练成的好身材。什么是生酮饮食?不同于国人以碳水化合物为主的饮食模式,生酮饮食属于一种极低碳水化合物的膳食。一般来说,脂肪与碳水化合物加蛋白质的重量比为 3:1 或 4:1。当一个人采取生酮饮食时,脂肪代谢通过肝脏中脂肪酸的氧化发生,产生包括乙酰乙酸、β-羟基丁酸和丙酮在内的酮体,这些酮体随后被用作替代能源。

  现在生酮饮食已成为一种「网红」饮食模式,许多人通过这种燃烧「脂肪」的饮食模式来帮助减肥。但今年 5 月份发表在Science Advances杂志上题为「生酮饮食诱导多器官的 p53 依赖性细胞衰老」的研究。通过为期 21 天的生酮饮食,研究员发现,与普通饮食相比,生酮饮食小鼠的心脏、肾脏、肝脏和大脑中的衰老相关的生物标志物- β-半乳糖苷酶 (SA-β-gal)显著增加,表明生酮饮食可诱导细胞衰老,且衰老细胞在多个器官中大量积聚。

  随后,研究人员进一步探索生酮饮食引起细胞衰老的机制。通过使用 p53 和胱天蛋白酶-2(caspase-2)敲除小鼠,以及腺苷一磷酸活化蛋白激酶(AMPK)、p21 和 caspase-2 的抑制剂证实,生酮饮食通过 AMPK 介导,并通过 caspase-2 使小鼠双微体 2(MDM2)失活来诱导 p53 信号传导,最终导致 p21 增加和多器官细胞衰老。

  生酮饮食诱导细胞衰老的示意图 (图源:Science Advances)

  衰老细胞通过分泌促炎性细胞因子对周围细胞和组织微环境产生负面影响,这些由衰老细胞分泌的细胞因子,称为衰老相关分泌表型(SASP)。为此,研究人员采用 ELISA 法检测了包括肿瘤坏死因子-α(TNFα)、白介素-1β(IL-1β)、IL-6 和 CC 趋化因子配体 5(CCL5)在内的 SASP 标志物。在生酮饮食喂养小鼠的血清和进行生酮饮食临床试验的患者血浆样本中发现,这些 SASP 标志物显著增加。该结果表明,长期生酮饮食可在不同年龄、性别和健康状况的人类中诱导 SASP。

  通过对接受不同时间长度生酮饮食随后恢复正常饮食的小鼠进行检测发现,生酮饮食诱导的细胞衰老具有时间依赖性,且作用可逆,即生酮饮食停止后衰老细胞可被清除。对完成长期生酮饮食(21 天)的小鼠,给予衰老细胞清除剂 Senolytic 治疗,提取蛋白检测,结果发现,生酮饮食导致的细胞衰老可通过 senolytic 药物消除。

  此前的几项研究报道了各种间歇性生酮饮食(IKD)方案的益处。因此研究人员也评估了间歇生酮饮食对衰老的影响。间歇性生酮饮食的具体设计为:小鼠接受 4 天生酮饮食,随后接受 7 天普通饮食,重复 3 个周期。随后对相关指标进行检测发现,与持续生酮饮食不同,间歇性生酮饮食并未增加 SA-β-gal 和 SASP 标志物,提示细胞衰老并没有在器官组织中积累。这些结果表明,长期生酮饮食可导致细胞衰老,间歇性生酮饮食可预防对衰老细胞的诱导。

  那么生酮饮食是如何一步一步被大家所关注的呢?我们再来回顾一下以往研究。生酮饮食并不为减肥而生,起初,它是作为一种癫痫疗法被创造出来的。1921 年,梅奥诊所的 R.M. Wilder 博士提出了生酮饮食模式,其中大部分卡路里来自脂肪,模仿禁食的生化变化以治疗癫痫。而后在 2008 年 5 月,英国伦敦大学的学者 Elizabeth G Neal 等在柳叶刀子刊 Lancet Neurology 杂志(IF:48)上发表题为「The ketogenic diet for the treatment of childhood epilepsy: a randomised controlled trial」的研究论文。该研究通过在 145 名儿童癫痫患者中评估生酮饮食的功效,证实了生酮饮食治疗对癫痫发作具有良好的控制效果,尤其是儿童耐药癫痫。

  对生酮饮食在治疗癫痫中安全性和有效性的认识不断提高,使得这一饮食干预成功应用于其他疾病。一些临床前研究和个案已经表明,生酮饮食可以作为癌症治疗的辅助手段,与标准疗法结合使用。

  生酮饮食可能对神经退行性疾病也有积极效果。2021 年 10 月,美国迈阿密大学米勒医学院的学者 Sarah M Gough 等在 Frontiers in Nutrition 期刊上发表题为「Neuroprotection by the Ketogenic Diet: Evidence and Controversies」的综述文章。文中提到,多项临床前试验表明生酮饮食可减少多种神经退行性疾病(如多发性硬化症、视网膜变性、帕金森病等)动物模型的病理性损伤,并改善预后指标。论文还指出,相关临床试验表明,6 周的生酮饮食改善了阿尔茨海默病患者的言语记忆表现;8 周的生酮饮食让帕金森病患者的认知能力略有提高。

  2018 年 12 月,加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学的博士研究生 Rhonda Ting 等在 Can Fam Physician 上发表题为「Ketogenic diet for weight loss」的论文。论文提到,相比低脂饮食,生酮饮食可以帮助肥胖人士在一年内多减掉约 2 公斤体重,但另外一些研究则显示没有差异。

  虽然多项研究表明生酮饮食可以改善某些健康状况,但也有研究报道,生酮饮食潜藏了一些健康风险,如上述提到的加速衰老,以及增加心脏纤维化和肾脏损伤等。

  基于这些数据结果,研究人员建议生酮饮食的实施需要个性化「定制」,要针对患者具体情况,综合考量哪些人将从中获益,哪些人不会受益以及应遵循的具体饮食方案。

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