一项发表在《临床内分泌与代谢杂志》上的新研究发现，生酮饮食可以显著增加脑血流量，并提高一种支持脑健康的蛋白质水平。研究结果表明，这种通常与减肥和癫痫治疗相关的饮食方法，也可能增强没有认知障碍的人的脑功能。
在正常的饮食条件下，大脑主要依赖葡萄糖作为能量来源。然而，当碳水化合物摄入量大幅下降时，身体会进入一种称为“酮症”的代谢状态。在这种状态下，肝脏将脂肪转化为酮体——主要是β-羟基丁酸、乙酰乙酸和丙酮——这些酮体能够穿过血脑屏障，成为大脑的替代能源。
生酮饮食旨在通过大幅减少碳水化合物摄入并增加脂肪摄入来模拟禁食的效果。通常，这种饮食提供约70-75%的热量来自脂肪，20%来自蛋白质，仅5-10%来自碳水化合物。目标是将身体的新陈代谢转向脂肪氧化和酮体生成。
这项研究的理论依据基于越来越多的证据表明，酮体不仅是大脑的备用燃料来源，还可能直接对脑健康有益。此前的研究显示，患有轻度认知障碍和阿尔茨海默病的人往往在大脑中难以有效利用葡萄糖。由于酮体绕过了这些疾病影响的某些途径，它们可能帮助补偿受损的葡萄糖代谢并恢复能量平衡。
除了作为燃料，酮体还可能影响大脑信号通路、炎症反应以及保护性蛋白质（如脑源性神经营养因子，BDNF）的产生，后者支持神经元存活和突触功能。研究人员希望了解这些益处是否也会适用于认知健康的人群。
为了验证他们的假设，科学家进行了一项对照试验，涉及11名认知健康、年龄在50至70岁之间且被归类为超重的成年人。每位参与者完成了两个为期三周的不同饮食阶段，采用交叉设计，即他们在研究的不同阶段尝试了生酮饮食和标准饮食。两个阶段之间有一周的间隔，饮食顺序随机。
在生酮饮食阶段，参与者摄入高脂肪、低碳水化合物的饮食，以触发酮体的生成——这是身体在碳水化合物摄入受限时使用的能量分子。该饮食由大约75%的脂肪、20%的蛋白质和仅5%的碳水化合物组成。参与者被告知吃什么，并使用闪存监测设备每天两次监测血液中的酮体水平。未能在第一周达到一定酮体水平的参与者被排除。在标准饮食阶段，参与者遵循北欧营养建议，强调更传统的碳水化合物、脂肪和蛋白质平衡。
为了评估每种饮食的影响，研究人员结合了先进的脑成像技术。在每个饮食阶段结束时，参与者接受正电子发射断层扫描（PET）以测量大脑不同区域的血流。同时进行磁共振成像（MRI）扫描以帮助对齐和解释PET数据。在PET扫描当天，还收集了血液样本以测量酮体分子β-羟基丁酸和神经营养蛋白BDNF的水平。
结果显示，生酮饮食显著提高了酮体水平和脑相关结果。在生酮饮食三周后，参与者的血液中β-羟基丁酸水平比标准饮食增加了十二倍以上。这一生化标志物证实参与者已进入营养性酮症状态。更重要的是，在生酮阶段，大脑平均血流量比标准饮食阶段高出22%。这一增长在大脑多个区域被观察到，并通过PET成像以高精度测量。
除了改善血流量外，研究人员还发现，在生酮饮食阶段，BDNF水平高出47%。BDNF是一种关键蛋白质，对于神经元的生长、维持和存活起重要作用。它常被称为“大脑肥料”，被认为支持学习和记忆。较低的BDNF水平与阿尔茨海默病等神经退行性疾病有关。尽管之前的研究表明酮体补充剂可以在短期内增加BDNF，但本研究表明持续的营养性酮症也能随时间推移提高BDNF水平。
研究还发现，在两种饮食阶段中，血酮水平与脑血流之间存在很强的相关性。换句话说，血液中较高的酮体浓度与更大的脑灌注相关。这种关系进一步支持了酮体代谢在改善脑功能方面的作用，即使在没有认知缺陷的情况下也是如此。
尽管样本量很小——只有11名参与者完成了全部流程——但结果在个体间一致，并得到了严格的影像学和生化评估的支持。作者指出，九名参与者完成了两次PET扫描，十名参与者的BDNF数据可用。重要的是，未报告严重副作用，所有参与者在生酮阶段成功达到并维持了酮症状态。
这项研究建立在早期针对轻度认知障碍或阿尔茨海默病患者的研究基础上，这些人群通常会出现脑血流量减少的现象。在那些人群中，生酮饮食或酮体补充剂已被证明与脑能量代谢和功能的改善有关。然而，此前尚不清楚同样的益处是否会扩展到没有认知衰退迹象的健康个体。这项新研究填补了这一空白，表明生酮饮食可以增强没有现有脑部疾病的个体的脑血流量和神经营养支持。
低脑血流量与未来认知能力下降有关，无论是患者还是健康个体。几项研究表明，大脑某些区域血流量较低的人更容易随着时间推移出现记忆力问题和执行功能下降。通过增加脑灌注，生酮饮食可能有助于防止这种下降，尽管还需要更多研究来确认这种可能性。
研究人员还强调了BDNF在脑老化中的潜在重要性。BDNF调节突触可塑性，即大脑适应和重组自身的能力，这对学习和记忆至关重要。较低的BDNF水平常见于中重度阿尔茨海默病患者。通过饮食或其他干预措施提高BDNF可能会增强神经韧性并延缓认知症状的发生。
本研究的一个局限性是参与者人数较少。虽然交叉设计有助于控制个体差异，但需要更大的样本来确认结果的普遍性。另一个局限性是，研究仅包括超重个体，这意味着研究结果可能不适用于正常体重或具有不同代谢特征的人群。此外，每次饮食阶段的干预仅持续三周。目前尚不清楚这些效果是否会随着长期坚持生酮饮食而持续或加强。
未来的研究可以探索其他人群是否也会出现类似的脑血流量和BDNF改善，例如痴呆风险人群、代谢综合征患者甚至年轻人。研究还可以考察这些生理变化是否能转化为认知表现的可测量改善。最后，比较不同类型的生酮饮食，例如基于植物脂肪与动物脂肪的饮食，评估各种营养来源如何影响脑健康将是很有意义的。
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