生酮饮食在运动员中的应用思考

邱 俊

（上海体育科学研究所，上海 200030）

长期以来，高碳水化合物（Carbohydrate，CHO）饮食作为常见的饮食策略被应用于运动员训练期或赛前的营养干预，确保运动员机体拥有足够的肌糖原储备，以获得更好的运动表现与成绩。但高CHO饮食策略的应用使运动员面临较高的糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的患病风险。近年来，以低CHO高脂肪为主的限制碳水化合物饮食（Restricted carbohydrate diets，RCDs）策略逐渐受到运动营养领域的关注，其中将饮食中的CHO 限制在酮的产生上，采用高脂肪、适量蛋白和低碳水化合物的饮食方法，即生酮饮食（Ketogenic diet，KD）策略，被广泛应用于运动员赛前饮食干预中。KD通过限制饮食中的CHO（占每日摄入总能量的5%），增加脂肪摄入（占每日摄入总能量的60%）和足够的蛋白质，诱导体内循环的游离脂肪酸增加。众多研究表明，相比高CHO饮食，KD同样能改善多种代谢风险，同时能有效减轻体重，降低空腹血糖，减轻运动引起的氧化应激，增加脂肪组织氧化。然而，KD对运动员的身体成分、运动能力和肌肉力量等方面的影响仍存在争议。本文系统回顾国内外相关文献，旨在明确生酮饮食干预方式在运动员人群中应用的安全性与有效性，为该饮食干预方式的应用提供理论依据。

1 生酮饮食作用的生理机制

应用KD的目的是使机体处于最佳的营养性生酮状态，即血液中β-羟基丁酸（β-hydroxybutyric acid，β-HB）在0.5～3.0 mmol/L的范围内。长期KD干预通过限制CHO的摄入降低葡萄糖的利用率，增加脂肪的摄入，从而使机体内循环乙酰乙酸（Acetoacetic acid，AcAc）、β-HB等酮体（Ketone bodies，KB）增加。在营养诱导的酮症过程中，由于机体内葡萄糖含量降低，机体产生的KB将作为主要的供能物质为大脑和其他身体组织提供能量。研究表明，长期KD干预会导致机体进行次最大强度运动期间底物的利用发生转变，即从糖原供能转换为以脂肪供能为主。与葡萄糖和脂肪酸供能相比，KB代谢产生能量的效率更高，更有利于运动员执行各类运动。KB的代谢通过诱导线粒体电子传递系统的变化，增加呼吸链氧化还原能量，进而导致ATP的能量相应增加以提升供能效率。然而，也有研究指出KD干预下由CHO到脂肪氧化供能的方式降低机体糖原的储存，进而限制骨骼肌组织中蛋白质的合成，对运动员的运动表现可能存在负面影响。

2 生酮饮食对运动员的影响

2.1 对身体成分的影响

在日常训练与比赛过程中，运动员的身体成分组成受机体能量代谢、生物力学等的作用，进而对其生理特性及运动能力造成影响。身体成分的结构与比例合理，对运动员有效控制体重，科学安排训练，保证最佳运动能力尤为重要。KD干预在改善运动员瘦体重、体脂率等身体成分组成方面具有良好效果。既往研究表明，KD干预能有效降低耐力运动员体重与皮褶厚度。Antonio等学者也发现，KD干预后运动员的体脂率、内脏脂肪及腰围等指标均显著性降低，并提出KD干预可应用于运动员快速减脂。但最近一项荟萃分析发现，与未采用KD干预的运动员相比，采用KD干预的运动员体脂率降低而总胆固醇升高，同时运动员的体重指数、高密度脂蛋白等指标均未受到饮食干预的影响。该研究指出，高总胆固醇的运动员在实施KD干预时须进行医务监督。

2.2 对运动表现的影响

在竞技体育中，如何有效提高运动员的运动表现一直受到国内外学者的广泛关注，KD干预作为一种新兴的营养干预手段被应用于运动员运动表现的改善中。但现阶段KD干预对运动员运动表现的影响仍存在争议。KD干预能降低机体内源性CHO利用率，使得参与骨骼肌脂肪代谢的关键酶上调，参与CHO代谢的关键酶下调，随之增加机体脂肪氧化，确保机体能长时间维持能量供应，有益于耐力性运动项目的进行。研究表明，长期KD干预后马拉松运动员脂肪氧化率明显提高，同时在执行长时间中等强度运动时KD干预组肌糖原含量与高CHO饮食组含量相似，运动恢复期糖原再合成也与高CHO饮食组表现出相近的含量，提示KD干预能提升耐力运动员的运动表现。

然而，越来越多的证据表明KD干预可能对运动员进行大强度运动时的运动能力产生不利影响。Wroble等针对短期KD对大鼠无氧运动的研究发现：进行短时间高强度依赖无氧供能系统的运动中，短期低CHO、KD干预会降低大鼠的运动表现；与高CHO饮食相比，低CHO、KD可能对无氧运动能力造成负面影响。Michalczyk等在人体实验中同样发现，短期KD干预可能会降低运动员的无氧代谢能力，分析认为脂肪组织氧化的最大速率在60%～65%VO时出现，其氧化速率随着运动强度的增加而下降，从而使运动员执行大强度运动时的脂肪供能受到限制。另外，KD能在上调脂肪酸代谢的同时抑制糖酵解速率，使机体无氧供能产生ATP的能力降低。Whitfield等指出，低CHO、高脂肪饮食虽然能增加骨骼肌脂肪的利用，但会增加机体氧的消耗。Zinn等研究发现，为期10周的生酮饮食干预不利于耐力项目运动员执行大强度运动项目。

3 生酮饮食在运动员中应用的局限性

KD干预虽然能有效改善运动员的代谢特征，提高其中低强度运动时的运动表现，但在肌肉力量、运动性疲劳发生等方面可能存在负面影响。研究发现，12周的KD干预导致运动员双下肢股外侧肌厚度明显较少。在运动性疲劳发生方面，有研究表明，长期KD干预后运动员运动时机体内非酯化脂肪酸与氨含量升高可能会加速中枢性疲劳的发生。

此外，采用KD干预还可能使运动员产生一定的不良反应。短期（小于2年）KD干预研究中常见的不良反应包括头晕、呕吐、运动耐量降低、恶心、便秘、头痛、失眠和疲劳等，通常通过补充足够的电解质与液体可抵消饮食干预的影响；而在长期（大于2年）KD干预研究中，肾结石、低蛋白血症、维生素与矿物质缺乏及肝脂肪变性等不良反应较为常见。进行长期KD干预需定期对运动员进行血液生化指标监测。

4 小结

生酮饮食能有效改善运动员执行中低强度运动时的运动表现，增加脂肪氧化率，降低体脂率，可作为运动员减重的有效手段，但对大强度运动时的运动表现、肌肉力量、运动性疲劳等可能存在负面影响，同时，运动员采用生酮饮食干预时可能伴随一定的不良反应。因此，生酮饮食干预在运动员中应用时应慎重考虑，未来仍需开展更多高质量的相关研究。