生酮飲食在運動員中的應(yīng)用思考

邱 俊

（上海體育科學(xué)研究所，上海 200030）

長期以來，高碳水化合物（Carbohydrate，CHO）飲食作為常見的飲食策略被應(yīng)用于運動員訓(xùn)練期或賽前的營養(yǎng)干預(yù)，確保運動員機(jī)體擁有足夠的肌糖原儲備，以獲得更好的運動表現(xiàn)與成績。但高CHO飲食策略的應(yīng)用使運動員面臨較高的糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的患病風(fēng)險。近年來，以低CHO高脂肪為主的限制碳水化合物飲食（Restricted carbohydrate diets，RCDs）策略逐漸受到運動營養(yǎng)領(lǐng)域的關(guān)注，其中將飲食中的CHO 限制在酮的產(chǎn)生上，采用高脂肪、適量蛋白和低碳水化合物的飲食方法，即生酮飲食（Ketogenic diet，KD）策略，被廣泛應(yīng)用于運動員賽前飲食干預(yù)中。KD通過限制飲食中的CHO（占每日攝入總能量的5%），增加脂肪攝入（占每日攝入總能量的60%）和足夠的蛋白質(zhì)，誘導(dǎo)體內(nèi)循環(huán)的游離脂肪酸增加。眾多研究表明，相比高CHO飲食，KD同樣能改善多種代謝風(fēng)險，同時能有效減輕體重，降低空腹血糖，減輕運動引起的氧化應(yīng)激，增加脂肪組織氧化。然而，KD對運動員的身體成分、運動能力和肌肉力量等方面的影響仍存在爭議。本文系統(tǒng)回顧國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，旨在明確生酮飲食干預(yù)方式在運動員人群中應(yīng)用的安全性與有效性，為該飲食干預(yù)方式的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 生酮飲食作用的生理機(jī)制

應(yīng)用KD的目的是使機(jī)體處于最佳的營養(yǎng)性生酮狀態(tài)，即血液中β-羥基丁酸（β-hydroxybutyric acid，β-HB）在0.5～3.0 mmol/L的范圍內(nèi)。長期KD干預(yù)通過限制CHO的攝入降低葡萄糖的利用率，增加脂肪的攝入，從而使機(jī)體內(nèi)循環(huán)乙酰乙酸（Acetoacetic acid，AcAc）、β-HB等酮體（Ketone bodies，KB）增加。在營養(yǎng)誘導(dǎo)的酮癥過程中，由于機(jī)體內(nèi)葡萄糖含量降低，機(jī)體產(chǎn)生的KB將作為主要的供能物質(zhì)為大腦和其他身體組織提供能量。研究表明，長期KD干預(yù)會導(dǎo)致機(jī)體進(jìn)行次最大強(qiáng)度運動期間底物的利用發(fā)生轉(zhuǎn)變，即從糖原供能轉(zhuǎn)換為以脂肪供能為主。與葡萄糖和脂肪酸供能相比，KB代謝產(chǎn)生能量的效率更高，更有利于運動員執(zhí)行各類運動。KB的代謝通過誘導(dǎo)線粒體電子傳遞系統(tǒng)的變化，增加呼吸鏈氧化還原能量，進(jìn)而導(dǎo)致ATP的能量相應(yīng)增加以提升供能效率。然而，也有研究指出KD干預(yù)下由CHO到脂肪氧化供能的方式降低機(jī)體糖原的儲存，進(jìn)而限制骨骼肌組織中蛋白質(zhì)的合成，對運動員的運動表現(xiàn)可能存在負(fù)面影響。

2 生酮飲食對運動員的影響

2.1 對身體成分的影響

在日常訓(xùn)練與比賽過程中，運動員的身體成分組成受機(jī)體能量代謝、生物力學(xué)等的作用，進(jìn)而對其生理特性及運動能力造成影響。身體成分的結(jié)構(gòu)與比例合理，對運動員有效控制體重，科學(xué)安排訓(xùn)練，保證最佳運動能力尤為重要。KD干預(yù)在改善運動員瘦體重、體脂率等身體成分組成方面具有良好效果。既往研究表明，KD干預(yù)能有效降低耐力運動員體重與皮褶厚度。Antonio等學(xué)者也發(fā)現(xiàn)，KD干預(yù)后運動員的體脂率、內(nèi)臟脂肪及腰圍等指標(biāo)均顯著性降低，并提出KD干預(yù)可應(yīng)用于運動員快速減脂。但最近一項薈萃分析發(fā)現(xiàn)，與未采用KD干預(yù)的運動員相比，采用KD干預(yù)的運動員體脂率降低而總膽固醇升高，同時運動員的體重指數(shù)、高密度脂蛋白等指標(biāo)均未受到飲食干預(yù)的影響。該研究指出，高總膽固醇的運動員在實施KD干預(yù)時須進(jìn)行醫(yī)務(wù)監(jiān)督。

2.2 對運動表現(xiàn)的影響

在競技體育中，如何有效提高運動員的運動表現(xiàn)一直受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，KD干預(yù)作為一種新興的營養(yǎng)干預(yù)手段被應(yīng)用于運動員運動表現(xiàn)的改善中。但現(xiàn)階段KD干預(yù)對運動員運動表現(xiàn)的影響仍存在爭議。KD干預(yù)能降低機(jī)體內(nèi)源性CHO利用率，使得參與骨骼肌脂肪代謝的關(guān)鍵酶上調(diào)，參與CHO代謝的關(guān)鍵酶下調(diào)，隨之增加機(jī)體脂肪氧化，確保機(jī)體能長時間維持能量供應(yīng)，有益于耐力性運動項目的進(jìn)行。研究表明，長期KD干預(yù)后馬拉松運動員脂肪氧化率明顯提高，同時在執(zhí)行長時間中等強(qiáng)度運動時KD干預(yù)組肌糖原含量與高CHO飲食組含量相似，運動恢復(fù)期糖原再合成也與高CHO飲食組表現(xiàn)出相近的含量，提示KD干預(yù)能提升耐力運動員的運動表現(xiàn)。

然而，越來越多的證據(jù)表明KD干預(yù)可能對運動員進(jìn)行大強(qiáng)度運動時的運動能力產(chǎn)生不利影響。Wroble等針對短期KD對大鼠無氧運動的研究發(fā)現(xiàn)：進(jìn)行短時間高強(qiáng)度依賴無氧供能系統(tǒng)的運動中，短期低CHO、KD干預(yù)會降低大鼠的運動表現(xiàn)；與高CHO飲食相比，低CHO、KD可能對無氧運動能力造成負(fù)面影響。Michalczyk等在人體實驗中同樣發(fā)現(xiàn)，短期KD干預(yù)可能會降低運動員的無氧代謝能力，分析認(rèn)為脂肪組織氧化的最大速率在60%～65%VO時出現(xiàn)，其氧化速率隨著運動強(qiáng)度的增加而下降，從而使運動員執(zhí)行大強(qiáng)度運動時的脂肪供能受到限制。另外，KD能在上調(diào)脂肪酸代謝的同時抑制糖酵解速率，使機(jī)體無氧供能產(chǎn)生ATP的能力降低。Whitfield等指出，低CHO、高脂肪飲食雖然能增加骨骼肌脂肪的利用，但會增加機(jī)體氧的消耗。Zinn等研究發(fā)現(xiàn)，為期10周的生酮飲食干預(yù)不利于耐力項目運動員執(zhí)行大強(qiáng)度運動項目。

3 生酮飲食在運動員中應(yīng)用的局限性

KD干預(yù)雖然能有效改善運動員的代謝特征，提高其中低強(qiáng)度運動時的運動表現(xiàn)，但在肌肉力量、運動性疲勞發(fā)生等方面可能存在負(fù)面影響。研究發(fā)現(xiàn)，12周的KD干預(yù)導(dǎo)致運動員雙下肢股外側(cè)肌厚度明顯較少。在運動性疲勞發(fā)生方面，有研究表明，長期KD干預(yù)后運動員運動時機(jī)體內(nèi)非酯化脂肪酸與氨含量升高可能會加速中樞性疲勞的發(fā)生。

此外，采用KD干預(yù)還可能使運動員產(chǎn)生一定的不良反應(yīng)。短期（小于2年）KD干預(yù)研究中常見的不良反應(yīng)包括頭暈、嘔吐、運動耐量降低、惡心、便秘、頭痛、失眠和疲勞等，通常通過補(bǔ)充足夠的電解質(zhì)與液體可抵消飲食干預(yù)的影響；而在長期（大于2年）KD干預(yù)研究中，腎結(jié)石、低蛋白血癥、維生素與礦物質(zhì)缺乏及肝脂肪變性等不良反應(yīng)較為常見。進(jìn)行長期KD干預(yù)需定期對運動員進(jìn)行血液生化指標(biāo)監(jiān)測。

4 小結(jié)

生酮飲食能有效改善運動員執(zhí)行中低強(qiáng)度運動時的運動表現(xiàn)，增加脂肪氧化率，降低體脂率，可作為運動員減重的有效手段，但對大強(qiáng)度運動時的運動表現(xiàn)、肌肉力量、運動性疲勞等可能存在負(fù)面影響，同時，運動員采用生酮飲食干預(yù)時可能伴隨一定的不良反應(yīng)。因此，生酮飲食干預(yù)在運動員中應(yīng)用時應(yīng)慎重考慮，未來仍需開展更多高質(zhì)量的相關(guān)研究。