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碳水与脂肪:激素的影响

杰伊·费尔德曼

现在是时候继续讨论碳水与脂肪的争论了。

在上一篇关于碳水与脂肪的文章中,我通过生物能角度描述了碳水和脂肪对健康的不同影响,以及这种观点如何表明脂肪与碳水相比是劣等燃料。

但是,许多主张“烧油”的好处,包括改善血糖调节、认知功能和性欲,都与使用脂肪作为主要燃料来源引起的激素作用直接相关。

正如我在最近的一篇文章中解释的那样,激素在身体对环境的适应性反应中起着不可或缺的作用,并反映了身体潜在的能量状态。因此,燃料利用率或碳水和脂肪利用率的变化具有主要的激素作用。

在本文中,我将确切解释这些不同的燃料如何影响身体的激素状态,尤其是在低碳水饮食或生酮饮食和高碳水饮食的情况下。

激素和燃料供应

在我以前关于碳水与脂肪的文章中,我解释了脂肪是身体的备用燃料,专门用于无法获得碳水的时间,例如处于饥荒或饥饿状态。这体现在精力充沛的水平上,在其中使用脂肪作为燃料会减慢能量的产生和使用。而且这也反映在激素水平上,进一步鼓励节约能量以延长生存期。

这些激素效应始于葡萄糖可用性的变化。葡萄糖是我们的主要燃料源和燃料将被用于产生能量(其可用性使然12)。在葡萄糖含量充足的高碳水饮食中,葡萄糖是用于产生能量的主要燃料。而在低碳水或生酮饮食中,或者如果根本不吃东西(例如,在无食或饥饿时),则葡萄糖的利用率会降低。然后,身体通过几种方式适应了葡萄糖利用率降低的情况。

首先,身体开始使用脂肪作为主要燃料,替代了通常使用的葡萄糖。但是,正如我在本文中所解释的,脂肪是一种极其低效的燃料,因此不能被大脑使用。因此,身体将通过称为糖异生的过程产生葡萄糖来为大脑提供能量。

糖异生发生在肝脏中,主要将氨基酸转化为葡萄糖。如果饮食中没有足够的蛋白质来提供这些氨基酸,身体就会分解自身的肌肉组织甚至器官组织,以产生葡萄糖所需的氨基酸。

然而,不管氨基酸的来源如何,糖异生都是效率低下且能量浪费的过程(3)。因此,除了产生葡萄糖外,身体还将通过称为生酮的过程产生酮体,酮体可以替代大脑所需的多达60%的葡萄糖(4)。

所有这些过程主要由血糖调节激素或更准确地说由急性能量调节激素调节。

如果几个小时不吃碳水,血糖就会下降,从而降低了燃料的利用率。这增加了胰高血糖素的产生,其导致肝脏中储存的糖原中葡萄糖的释放,以及脂肪储存中脂肪酸的释放和脂肪氧化的增加。

然后,如果仍然不吃碳水,肝脏将开始耗尽糖原,从而释放出肾上腺素和皮质醇。这些激素会导致身体的组织崩溃,并上调糖异生,从而提供葡萄糖来增加血糖并为大脑提供能量。还进一步增加了脂肪作为燃料的使用量,同时刺激了生酮作用,以节省葡萄糖和肌肉组织。

总而言之,当不吃碳水或无食(或挨饿)时,身体开始主要使用脂肪(身体的备用燃料)来产生能量,同时通过糖异生和生酮过程向大脑提供葡萄糖和酮体。这些葡萄糖保全机制几乎完全由应激激素介导。

这些方法被加强随时间上的低碳水饮食或生酮饮食作为糖原储存减少由于缺乏可用的葡萄糖,导致对脂肪氧化、糖异生、和生酮作用的需要增加(567) 。

正如我在本文中所解释的那样,压力激素下调了身体的高级功能,并减少了代谢性甲状腺和生殖激素的产生,以进一步节省能量。这些自适应节能机制使身体能够存活更长时间,当饥饿或其他极其紧张的情况下,通过低碳水饮食和生酮饮食来模拟(489)。

相反,在碳水含量高的饮食中,血糖得到有效调节。在这种情况下,饮食中将提供葡萄糖,并提供足够的糖原,从而减少了将脂肪用作燃料或刺激糖异生或生酮的需求。

因此,与维持低碳水饮食或生酮饮食中的脂肪酸供应,糖异生和生酮所需要的恒定的应激激素的持续产生相比,释放的用于供给燃料的应激激素的量最小。而且,当其他压力源发挥作用​​时,这种差异甚至会进一步扩大。

压力源和燃料供应

静止时,低碳水饮食和生酮饮食会产生一种状态,其中脂肪成为主要燃料,糖异生和生酮作用为大脑提供燃料,基本上导致持续的低度压力。当涉及到压力源时,这种效果会进一步增强。

诸如运动或心理压力之类的压力源会增加能量需求,因此需要更多的燃料。静态下的燃料使用层次结构反映了压力,其中葡萄糖是主要燃料,其次是脂肪作为备用燃料,酮体替代某些葡萄糖需求。

因此,当面临着高碳水饮食的压力时,增加的燃料需求主要由糖原提供,需要释放胰高血糖素。胰高血糖素还将增加脂肪酸的释放以补充该葡萄糖,并且任何进一步的燃料需求将通过进一步增加的脂肪氧化以及最终通过释放肾上腺素和皮质醇的糖异生来满足。葡萄糖也可以通过食用碳水,这将减少或完全逆转应激反应,即使在严重的情况下(1011)。

低碳水饮食和生酮饮食发生的压力反应则与此形成鲜明对比。

在这种情况下,静止状态下可用的葡萄糖和糖原已经很少,因此使用的燃料主要是脂肪,这主要是由于胰高血糖素产量的增加以及肾上腺素和皮质醇的产量增加所引起的。当面临额外的压力时,需要更多的肾上腺素和皮质醇以通过从脂肪储存中释放更多的脂肪酸,并通过糖异生和生酮作用产生更多的葡萄糖和酮体来提供燃料。

所以,暴露于低碳水或生酮饮食应激增加了应激激素的生产,比在较高的碳水饮食程度更大(671213)。反过来,这导致身体更高水平的功能受到更大的下调,并进一步降低了代谢前激素的产生。

换句话说,低碳水和生酮饮食会增加因压力源而产生的压力激素的含量,并降低身体对压力的抵抗力。

这对我们的健康意味着什么?

值得一提的是,这不像“烧糖”与“烧油”那么简单。

身体通常使用碳水和脂肪的某种组合作为燃料,这种变化会根据一天中的时间、活动水平和其他因素而变化。而且在不同的情况下,身体的激素状况也反映了这一点。

但是,改变饮食中的碳水含量(例如高碳水饮食与低碳水饮食或生酮饮食)确实会对主要使用哪种燃料以及在何种程度上偏爱其他燃料产生重大影响,如调节这些过程的激素。因此,从这个角度来看,高碳水饮食确实提供了很多好处。

但是,还值得注意的是,正如我在上一篇关于碳水与脂肪的文章中所解释的那样,低碳水或生酮饮食所产生的能量状态仍然好于同时抑制葡萄糖和脂肪氧化所产生的能量状态。激素效应也是如此。

从碳水含量较高的高碳水饮食(同时抑制葡萄糖和脂肪氧化)转为低碳水饮食或生酮饮食时,激素状况以及相关的措施和症状(如血糖调节、认知功能和性欲)通常会改善。

但是,这不能使低碳水饮食成为理想的饮食。记住,低碳水饮食仍然会产生低能量的生存状态,从而导致适应性反应(例如增加压力激素以及脂肪和酮体的利用)以节省能量。为了获得最佳的高能量状态,必须首先解决线粒体呼吸抑制问题。然后,高碳水饮食可以提供产生最佳高能状态和随之而来的激素状态所需的燃料。

但是请记住,这并不意味着需要完全避免脂肪。脂肪除了用作燃料之外,还具有许多其他用途,例如其作为细胞结构的功能及其抗菌作用。因此,只要碳水仍然是身体的主要燃料来源,在饮食中摄取脂肪不会干扰获得最佳的高能量状态。

参考

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