生酮飲食中，人體進入生酮狀態的過程和原理是什麼？

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本篇為【理論篇】，想看【實踐篇】請戳 → 最全面的生酮飲食入門指南

今天我會盡量用簡單、生動的語言，給大家科普生酮飲食背後繁雜的生物化學。

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我就知道你們這麼想

所以師姐準備了很多卡通圖示幫助大家理解

(●?ω?●)準備好了嗎？那我們開始學習吧

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【什麼是生酮飲食】

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首先，來自維基百科的解釋：

生酮飲食（英語：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。

下圖很形象的對比了生酮飲食和如今常規飲食的區別：

常規飲食所佔膳食卡路里：（碳水：蛋白：脂肪） ≈ （50% : 15 %: 35%）

生酮飲食所佔膳食卡路里：（碳水：蛋白：脂肪） ≈ （5% : 20% : 75%）

【5 秒讀完全文】

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本文全部內容可以概括為一句話：

生酮飲食會讓人體誤以為處在飢餓模式，胰島素降低，糖原被消耗盡，肝臟將脂肪轉化成酮體，大腦開始適應酮體，身體的主要「燃料」由葡萄糖變為脂肪。

【看完本篇你將會明白】

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為什麼身體儲存脂肪很容易，但燃燒脂肪很難？
如果人長期飢餓（比如3天不吃飯）會發生什麼？
酮體是如何生成的？
生酮飲食為什麼可以模擬飢餓狀態?

【具體章節目錄】

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胰島素大叔和胰高血糖素大媽的故事
三大營養物質的代謝

當你吃飽的時候
當你空腹的時候
當你絕食3天以上的時候

挨餓前：體內葡萄糖充足
挨餓一段時間：身體用盡葡萄糖
感覺身體被掏空@.@
酮體寶寶出生啦！
「汽油車」變「柴油車」

生酮飲食時，身體以為你絕食了

【內容這麼多，怎麼讀】

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基礎知識不錯的同學，可以跳過一些部分，直接看自己想看的內容。
基礎知識比較薄弱的同學，師姐建議從頭看，我一定盡全力把枯燥的生物化學講的有趣一點點……
懶癌、伸手黨、以及腦細胞不夠用的童鞋可以迅速瀏覽圖片和標重點的字體。

【1. 胰島素大叔和胰高血糖素大媽的故事】

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在開始聊三大營養物質之前，最好先認識一下這兩個激素比較好：

胰島素

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胰島素是一種胰腺分泌的激素，其實它就像一個勤勞的清潔工大叔，主要的任務就是監督保證血糖水平不要飆升。所以只要血液葡萄糖濃度升高，它就會想方設法、絞盡腦汁地讓葡萄糖降低，胰島素大叔的「套路」大概有以下三種：

葡萄糖氧化供能：派這些葡萄糖去「燃燒」自己，供應能量
葡萄糖儲存為糖原：讓葡萄糖儲存為肝臟和肌肉里的糖原（類似視頻的緩衝，先存起來，等要需要時再使用）
葡萄糖儲存為脂肪：把葡萄糖直接轉化成脂肪，扔進進脂肪細胞存下來，以備後用……

（這也是為什麼咱們不希望胰島素高啊，因為肚肚上的肥肉就是這麼來的呀！T.T）

胰高血糖素

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胰高血糖素大媽也是胰腺分泌的，和胰島素是「夫妻關係」。但這兩位夫妻關係不太好，總在家裡唱反調——胰高血糖素大媽的主要任務就是讓血液葡萄糖濃度上升。

大媽的「套路」主要包括：

把糖原轉化成葡萄糖
把氨基酸轉化成葡萄糖
把脂肪分解，轉化成酮體……

正是在大叔大媽他們倆每天此起彼伏的爭吵下（也就是激素的拮抗作用），我們的血糖濃度才得以保持在一個相對「動態穩定」的狀態。

【2.1 三大營養物質的代謝】當你吃飽的時候，你的身體在幹嘛？

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（敲黑板）咳咳，同學們，基礎知識、考場重點來了：

下面是三大膳食營養物質的代謝圖（碳水化合物、脂肪、蛋白質），為了方便「吃瓜群眾」理解，圖片顯然是簡略版，實際的代謝過程比這個複雜好多倍喲。

以下的幾段話全部圍繞這張圖展開，所以建議同學們先把這張圖存起來，方便切換屏幕查看。

碳水化合物的代謝

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不管是簡單的糖還是複雜的澱粉和粗糧，其本質其實都是碳水化合物。通常，碳水化合物在你吃進去後的數小時內就會被消化吸收，被分解成單糖（比如葡萄糖）。然後許多單糖會鑽進血管，也就是為什麼飯後的血糖會上升。

一旦血糖水平上升，你聰明的胰腺就會開始分泌胰島素！我們上面提到過，胰島素大叔會用三種「套路」讓血糖下降，這裡不再贅述。

脂肪的代謝

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食物中的脂肪通常在小腸內被消化吸收。這些脂肪分子（甘油三酯）會被「大卸幾塊」，變成脂肪酸（脂肪的主要成分）和甘油（一個很小的分子，脂肪的「骨架」）。然後脂肪酸的去向大概有這幾種：

被「打包起來」，運送全身，發揮不同功能：脂肪酸可以被「快遞公司」打包成脂蛋白（lipoproteins，你平時看的體檢報告上的「HDL 高密度脂蛋白」和「LDL 低密度脂蛋白」就是這玩意）。然後快遞公司會把脂蛋白運送到身體各個角落各司其職，比如被寄到細胞的「工地」去作為細胞膜的組成部分，給身體「添磚加瓦」，或者參與合成荷爾蒙等等……
氧化供能：必要時，其中一些脂肪酸會被直接用作為「燃料」，經過β氧化過程生成乙醯輔酶A，進入三羧酸循環，產生ATP，給細胞供能
儲存在脂肪細胞：當然，在攝入過多時，脂肪酸就被儲存在脂肪細胞裡面，以備後用

蛋白質的代謝

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食物中的蛋白質會被消化吸收，然後分解成單個的氨基酸（這有點像把大積木拆開變成了一個個的小積木），這些氨基酸小積木也有三個去向：

發揮功能：把氨基酸「小積木」重新組合排列，變成人體所需要的各種蛋白質大積木，發揮各種神奇的作用（比如組成你的肌肉、骨骼、軟骨、皮膚、頭髮、血液等，蛋白質的功能太多，這裡就不一一列舉了）但是如果你吃了很多很多很多蛋白質，遠遠超過了身體可以利用的，那麼剩下的氨基酸會被怎麼處置呢？？自問自答：
氧化供能：多餘的氨基酸可能會被燃燒供能
轉化為葡萄糖：多餘的氨基酸可能會被肝臟轉化為葡萄糖，然後後面的故事我們都知道了：葡萄糖要麼就被燃燒供能了，要麼就被儲存起來變成糖原或脂肪了。

乙醯輔酶A

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在上面的總圖中，大家可能注意到上面代謝總圖裡這個六邊形的名字很奇怪的東西了，叫「乙醯輔酶A」。

乙醯輔酶A可以算作是身體代謝最關鍵的玩家之一了，不管是碳水化合物、脂肪、還是蛋白質的「燃燒」，最終都會合成乙醯輔酶A，進入「三羧酸循環」，然後產生「ATP」（能量分子），最後默默地把 ATP 奉獻給身體各個細胞供給能量。

【2.2 三大營養物質的代謝：當你空腹的時候，你的身體在幹嘛？】

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講完了我們平時三大營養物質的代謝，那麼我們現在結合實際場景，來看看空腹的時候發生了什麼：在你每餐飯的間隔期間，也就是進食後2-4小時，血糖會在清潔工胰島素大叔的作用下，由剛吃完飯的高水平，不斷下降，一直降低到吃飯前的原始水平（baseline），於是胰島素大叔心滿意足的去打瞌睡了（胰島素水平降低）。

這時候他老婆胰高血糖素大媽就有機會偷偷的溜出來，為了防止血糖太低，大媽又偷偷的把肝臟細胞里的糖原都喊出來，讓它們轉化成葡萄糖，維持血糖平衡。

就這樣日復一日……

多虧了這對激素「夫妻」，你的血糖才得以保持在一個相對穩定的狀態，稱為「動態平衡」。如下圖，大家隨意感受一下：

【2.3. 三大營養物質的代謝：當你絕食3天以上的時候，你的身體在幹嘛？】

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「師姐！！！！」「你廢話好多！！！！！！」「所以生酮到底是怎麼回事嘛！！！」

我就知道你們會是這個反應……（唐僧臉）上面都是打基礎，現在讓師姐娓娓道來，產生酮體的過程：

階段1：挨餓前：體內葡萄糖充足

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在常規飲食下（高碳水化合物），由於胰島素大叔的存在，你的身體是最「愛」葡萄糖的，正常情況下一定優先使用它作為「燃料」。

階段2：挨餓一段時間：身體用盡葡萄糖

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一旦身體挨餓，血糖降低，胰島素大叔就心滿意足的去休息了，胰高血糖素大媽趁機開始用各種別的非碳水原料來製造葡萄糖（這個過程的學名：糖異生）。

引用自維基百科：糖異生（英語：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）轉變為葡萄糖或糖原的過程。

糖異生主要發生在肝臟，同學們可以想像肝臟是糖異生作用的小工廠，而胰高血糖素大媽則是工廠的監工。那麼這個階段肝臟小工廠製造葡萄糖的主要原料有哪些呢：

肝臟里的糖原（上面提到過，類似視頻的緩衝）
氨基酸通過轉氨作用轉化成葡萄糖
甘油（上面提到過，由脂肪分解的「骨架」）
草醯乙酸——之前沒提到過，它以前在肝臟里參與三羧酸循環，現在由於身體極度缺葡萄糖，草醯乙酸也不得已被「犧牲」轉換成葡萄糖（請同學們記住這個名字！！！草醯乙酸！！！下面還會提到）

第二階段總結一句話就是：當你餓了一段時間後，身體儲存的葡萄糖不夠用了，於是開始用別的非糖類物質來合成葡萄糖，試圖彌補。

【小知識：脂肪能合成葡萄糖嗎？】

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關於製造葡萄糖的來源，同學們可能會想：身體里那麼多脂肪，直接把脂肪分解成葡萄糖不就解決問題了嗎？錯。簡單的說，糖可以變成脂肪，脂肪卻很難很難很難變回糖。脂肪可以被分解為甘油+脂肪酸，其中甘油小骨架是可以輕鬆的轉化成葡萄糖的（如上圖），而其主要成分脂肪酸卻沒辦法變成葡萄糖，它只能被氧化合成乙醯輔酶A，然後參與「燃燒」供能。（是的，這就是為什麼我們肚子上的肥肉那麼「頑固」，「增脂」容易「減脂」難的原因了。人生就是這麼艱難 (??ˇ?ˇ??)）

階段3：感覺身體被掏空@.@

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到了這個階段，身體內可以用來糖異生（合成葡萄糖）的大部分物質（糖原、氨基酸、草醯乙酸等）都漸漸快被耗盡了。可是你的大腦以前每天都習慣了要「吃」大量的葡萄糖供能的呀！於是大腦感覺被「掏空」，開始慘烈地呼叫：「我需要更多的能量！」在這個期間，會出現頭疼、乏力等癥狀，也是我們常說的生酮適應期（keto adaption）。雖然情況看起來很糟糕，但你的身體可沒那麼笨！這時候，聰明的身體會開始自己尋找新的替代燃料——它突然想起來「咦，你的皮下（尤其是肚子上）還有厚厚的一層脂肪可供燃燒呢！雖然它不能被轉化成葡萄糖，但它好歹也是種燃料啊，咱得想辦法把脂肪利用起來！」

於是，在胰高血糖素大媽的催促下，你的脂肪細胞終於不情願的貢獻出脂肪，把它們運送到肝臟。可是我們剛才說過，脂肪沒辦法變成葡萄糖呀！那麼肝臟會如何利用這些脂肪呢？

同學們請繼續往下看……

階段4：酮體寶寶出生啦！

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關於如何利用那些脂肪，以下是肝臟的「原計劃」：首先，脂肪酸經β氧化合成乙醯輔酶A，乙醯輔酶A進入三羧酸循環，產生能量分子 ATP，運送到身體各處供能。（下圖右邊部分）其中三羧酸循環這個過程是需要草醯乙酸參與的。

理想很豐滿，現實很骨感……計劃趕不上變化。不知道大家還記不記得上面提到過的「草醯乙酸」！「愚蠢」的肝臟沒有發現，在剛才描述的【第二階段】，草醯乙酸這個關鍵的傢伙已經被分解成葡萄糖了！！！缺少了草醯乙酸，三羧酸循環被阻斷，大量的乙醯輔酶A積累在肝臟，啥也幹不了！乙醯輔酶A濃度升高，肝臟很無奈，只能把大量產生的乙醯輔酶A轉化成酮體（ketone bodies）！

由於酮體無法為肝臟吸收利用（肝臟線粒體缺少草醯乙酸），於是酮體進入血液循環，被運送其他身體各個部位的細胞吸收利用，然後重新合成輔酶A，終於如願進入三羧酸循環，產生ATP能量分子……（如上圖左邊部分）

階段5：「汽油車」變「柴油車」

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好了，現在有酮體了，然後呢？下面簡單介紹下大腦和肌肉的「燃料」發生的變化：

大腦的「燃料」：

優先吃葡萄糖（身體正常狀態下，大腦寶寶最愛吃葡萄糖）
湊合吃酮體（只有在身體飢餓狀態下，葡萄糖水平較低時，大腦寶寶才會自然而然的轉為「吃」酮體了，而且還「吃」的很開心呢！因為酮體比葡萄糖作為燃料能產生更多能量，效率更高）
不能吃脂肪（因為脂蛋白太大了，無法穿越大腦的細胞膜，所以大腦根本無法「吃」脂肪）

肌肉的「燃料」：

可以吃葡萄糖（或者肌糖原）
可以吃酮體（身體剛開始飢餓的時候，肌肉主要靠酮體供能）
也可以吃脂肪（身體飢餓的時間一長，懂事的肌肉就會把酮體「讓出來」給大腦「吃」，自己慢慢的習慣「吃」脂肪酸。這樣來，身體的血酮濃度得以升高，大腦便可以獲得足夠的酮體了。）

在生酮飲食里，這個過程也就是我們常說的適應過程（Keto adaption），通常會持續4-8周。過了適應期，身體的燃料徹底換了，就好比汽油發動機變成了柴油發動機。以前身體主要靠「燃燒」碳水化合物供能，現在變成了「燃燒」脂肪來供能了。

【小知識：生酮會導致肌肉消耗嗎？】

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有些同學可能會問：「師姐剛剛說，在身體缺少碳水化合物的情況下，會通過分解氨基酸（來自蛋白質）來補充身體所需葡萄糖呢。這樣一來，我的肌肉組織不是會被分解掉嗎？人家想「減脂」，但人家不想「減肌」呀！」

師姐回答：在上面描述的第五階段，當大腦學會「吃」酮體、肌肉開始「吃」脂肪的時候，身體就不再需要那麼多的葡萄糖了。這樣一來，糖異生作用會大大降低。於是身體不再需要分解蛋白質產生葡萄糖了，這也就是為什麼適應了生酮飲食後不會導致肌肉減少。

【3.生酮飲食時，身體以為你絕食了】

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以上描述的五個階段是人體極度挨餓或者絕食的情況的代謝變化。生酮飲食靠極低的碳水化合物的特點，模仿了絕食的生理變化。同時，因為高脂肪的攝入，能讓你的胃吃的飽飽的，不需要忍受飢餓的痛苦。

【後記】
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嗷……最難的生物化學理論終於講完了！！！

躺屍狀。。。
_(:з」∠)_

謝謝大家這麼耐心的看到這裡！師姐好感動！！！
同學們如果喜歡的話記得點個贊喲~~~ 筆芯~~~~~~
(●?ω?●)

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【其他師姐相關回答】

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最全面的生酮飲食入門指南

生酮減肥的具體原理是什麼？對身體有哪些危害？誤區有哪些？ - X生酮實驗室的回答 - 知乎

生酮飲食：會出現酮酸中毒嗎？ - X生酮實驗室的回答 - 知乎

Ref:

Ketogenic Food Pyramid | The KetoDiet Blog

Homeostasis of Glucose Levels: Hormonal Control and Diabetes - Video Lesson Transcript | Study.com

Metabolic Pathways: How Ketosis Works

Protein (nutrient)

文 | 師姐

圖 | 師姐

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曾幾何時，許多年前流行過的「生酮飲食」，又被擺到「減肥食譜」的顯眼位置。

功過利弊暫且不論，關於生酮飲食的問題，咱們至少先了解一下。

所謂生酮飲食(ketogenic-diet,簡稱KD),是一個高脂肪、低碳水化合物,蛋白質和其他營養素合適的配方飲食。說白了,就是高脂、低糖、適量蛋白質。

1、生酮飲食起源於人們發現飢餓對癲癇發作的療效。

20世紀20年代，美國醫生使用生酮飲食模擬飢餓，來治療癲癇。

後來，隨著苯巴比妥、苯妥英鈉等藥物的應用，以及生酮飲食相對複雜、昂貴的特性，使其逐漸淡出人們的視野。

從上世紀90年代開始，生酮飲食在國外又重新流行開來，諸如好萊塢明星膳、梅奧膳、美國滑雪隊膳及嗜酒膳等，皆是本著生酮飲食原則。

2、生酮飲食除用於癲癇等腦部疾病患者外，近年來，還有人提出運用生酮飲食療法，來「餓死」癌細胞。但這一說法未得到權威醫療機構認證，極個別案例的所謂成功，也未得到大規模臨床驗證和確切療效。

3、正常成年人在限制糖類(碳水化合物)供給的情況下，過多的脂肪攝入會引起身體發生酮症。

儘管肥胖者在採用生酮飲食的初期，均可使體重明顯下降，而使人誤認為減肥有效。

但是，這只不過是迷人的假象而已！

4、短期內體重下降，是由早期酮症所引起的大量水、鹽從尿中排出造成的結果。過多的脂肪攝入還可導致肥胖者脂肪沉積在皮下組織和內臟器官過多，常易引起脂肪肝、高血脂症、冠心病等併發症。

5、正因如此，生酮飲食不僅不能達到所預期的減肥目的，還會導致高脂血症與動脈硬化的發生與發展；或者由於機體水分和電解質的過多丟失，導致體位性低血壓、疲乏、肌無力和心率失常；或者因酮症發展與肌肉組織損耗所致體內尿酸滯留，而導致高尿酸血症、痛風、骨質疏鬆症或腎結石；或者由於整個代謝性內環境的嚴重紊亂，腎臟和大腦受到損傷,導致身體各項機能受損，尤其可使有腎病的肥胖者的腎代償功能進一步失調，甚至導致死亡，必須引以為戒!

雖說減肥食譜的選擇，蘿蔔青菜各有所愛，但從醫學和營養學角度而言，使用生酮飲食減肥，對身體絕對弊大於利！切記切記！

沒有說副作用沒有說副作用沒有說副作用

我不知道，也沒聽過什麼叫生酮飲食，如果把生酮理解為產生酮體的話那經過是這樣的
先講重點:生酮我想就是產生酮體要想這樣可以不吃糖類，少吃糖多吃脂類，長期飢餓都是可以的。還有一個不現實就是得糖尿病由於葡萄糖利用障礙也可以產生生酮體，當酮體過多超過腎閾就隨尿排出了（如糖尿病的酮症酸中毒）
再講原理:在生物化學裡，脂肪酸在線粒體內β氧化產生乙醯輔酶A，然後生成HMG-CoA,並在裂解酶作用下產生酮體（主要由肝產生，腎也可少量產生）雖然肝臟能產生酮體但是不能利用酮體，因為其缺少利用酮體（其實是乙醯乙酸，丙酮被呼出去了）的酶（琥珀醯CoA轉硫酶和乙醯乙酸硫激酶），但在心腎腦中這兩種酶這都存在，最後生成乙醯輔酶A並進入三羧酸循環。這是利用酮體的供能，以腦組織為主。
由於營養物質糖的缺乏，肝糖原耗盡，就只能利用脂肪酸氧化供能了，自然就會產生酮體了

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生酮飲食所追求的代謝途徑，就是1型糖尿病患者晚期的代謝途徑，所以......