低碳水化合物饮食与代谢综合征发病关系的研究进展

赵峻琪，魏逸凡(综述)，吴琪俊，赵玉虹(审校)

(中国医科大学附属盛京医院临床流行病学教研室，辽宁 沈阳 110004)

代谢综合征(metabolic syndrome,Mets)是一组常见的代谢性疾病，包括葡萄糖不耐受(糖耐量受损或空腹血糖受损、2型糖尿病)、中心性肥胖、胰岛素抵抗、血脂异常和高血压等[1]，并且肥胖和衰老会增加其患病率[2]。Mets的全球患病率从10%～84%不等，美国国家健康和营养调查结果显示，超过1/3的成年人罹患Mets，年龄≥40岁的成年人中约40%罹患Mets[3]。近年来，随着物质条件的不断改善，生活水平的不断提高，我国居民大量摄入高脂肪、高蛋白质及高热量的食物，使Mets的患病率不断升高[4]。2000年，我国成人Mets的患病率为6.6%[5]；2010-2012年Mets的患病率已上升至11.0%[6]；最近的一项研究结果显示，2014～2017年我国居民Mets的患病率已高达21.9%，已经成为我国部分地区的常见病和多发病[4]。

1 Mets概述

Mets可导致2型糖尿病、心血管疾病、非酒精性脂肪性肝炎和癌症等非传染性疾病的发生发展[7]，给个人和社会造成沉重的疾病负担。相关研究表明，在未来5～10年间，相比于没有该病的患者，Mets患者患心血管疾病的风险高出一倍，患2型糖尿病的风险增加五倍，终生患病风险更高[8]。目前，Mets的发病机制尚未完全明确，但研究表明，遗传、代谢和生活方式之间的相互作用会影响Mets的患病率[9]。因此，通过生活方式干预，降低肥胖、少体力活动和不良饮食等可变因素相关的风险，对于预防Mets至关重要[10]。最近的一项荟萃分析研究提示饮食模式与Mets之间存在关联，但不同人群间的证据差异较大[11]。当前，关于饮食模式与Mets的研究主要集中在低碳水化合物饮食(low-carbohydrate diet,LCD)。但既往研究认为LCD会对健康造成不良影响，因为其通常包含大量的脂肪和胆固醇，这可能与低密度脂蛋白胆固醇水平升高有关，对代谢风险因素有不利影响[12]。而近年来研究发现，LCD不仅会降低三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇，并且会升高高密度脂蛋白胆固醇[13]，对血脂起到积极作用。目前，国内外已有多项流行病学研究探讨了LCD与Mets的关系，但研究结果尚存争议。因此，本文旨在对相关流行病学研究结果予以综述，为今后进行更深入的研究提供参考。

2 低碳水化合物饮食概述

近年来，LCD受到了极大的关注并呈流行趋势。LCD即在饮食中严格限制碳水化合物的摄入量，增加脂肪和蛋白质的摄入量[14]。LCD存在多种类型，主要包括典型的低碳水化合物饮食、生酮饮食、阿特金斯饮食、低碳水化合物高脂肪饮食以及低碳水化合物地中海饮食等。虽然所有的LCD方法都能减少碳水化合物的总摄入量，但对于如何定义LCD并没有明确的共识。目前应用最广泛的是根据LCD评分来定义。LCD评分是根据碳水化合物、脂肪、蛋白质的能量摄入百分比，将参与者按摄入量分成十分位，碳水化合物摄入最低的十分位得10分，摄入最高的十分位得1分；而蛋白质和脂肪摄入最高的十分位得10分，摄入最低的十分位得1分，将三种常量营养素的所有分数相加，得出总体饮食评分(3～30)，得分越高表示越坚持LCD模式[15]。但不同的研究采用不同的分位方式来评估研究对象的LCD，对于LCD评分的计算方法也有所不同，目前尚无统一的LCD评分计算标准。

LCD首先被发现在治疗肥胖方面效果显著，除了能显著降低体重外，还能有效改善血脂和胰岛素抵抗[16]。因此，LCD最初被广泛应用于治疗肥胖，而随着研究的不断深入，LCD的其它益处也不断被发现。有研究表明，LCD对包括糖尿病[17]、癌症[18]、以及Mets[19]在内的多种慢性非传染性疾病均表现出积极作用，可以降低其发病率或改善预后。LCD的这种积极作用，可能与改善胰岛素抵抗和减少肥胖的发生有关[20]。因此，许多研究者提出将LCD作为一种辅助治疗手段，应用于Mets的预防和治疗中。

3 低碳水化合物饮食与代谢综合征发病的关系

本综述共纳入5篇关于LCD与Mets发病风险的流行病学研究，其中包括队列研究1篇[19]，横断面研究3篇[20-22]，随机临床试验的数据合并分析1篇[23]。发表时间均在2015年之后，研究地点主要包括亚洲(伊朗，韩国)，北美洲(美国)。从总体来看，Mirmiran等[19]和Sangsefidi等[22]的研究结果一致，均表明LCD能够降低一般人群中Mets的发生风险；同样Freedland等[23]的研究也表明LCD可以降低男性前列腺癌患者Mets发生风险。而其它两项横断面研究[20-21]则显示LCD与Mets发病之间无关。研究间结论的不一致可能与Mets的诊断标准、LCD定义标准及膳食来源、膳食数据的获取方式、人群及经济状况等因素有关。

3.1Mets诊断标准 Mets目前尚无统一明确的诊断标准，常用的诊断标准主要包括2005年美国国家胆固醇教育计划成人治疗方案第三次报告(Adult Treatment Panel Ⅲ,ATP Ⅲ)标准，2005年国际糖尿病联盟(International Diabetes Federation,IDF)标准，2009年国际糖尿病联盟流行病预防工作组联合过渡声明(Joint Interim Statement,JIS)标准，以及2013年中华医学会糖尿病学分会(2013 Chinese Diabetes Society,CDS 2013)标准。不同的标准对于Mets诊断的原则不同，同一标准针对不同的种族、性别也有差异，进而会影响结论的一致性。相关研究表明，四种Mets的诊断标准对Mets的患病率的诊断有差异[24]。纳入的研究中有三项研究采用了IDF诊断标准[19-20,23]，两项研究采用ATP Ⅲ诊断标准[21-22]。虽然IDF和ATP Ⅲ两种诊断标准间较好的一致性[24]可以减少对患病率差异的影响，但仍无法完全解释不同诊断方法对人群患病率的影响。

3.2LCD定义标准及食物来源 当前对于LCD尚无明确统一的定义，纳入的各项研究对LCD的定义也不尽相同,见表1。Ha等[21]和Sangsefidi等[22]采用十分位的LCD评分标准对研究对象的LCD进行评估；而Shirani等[20]采用5分位的LCD评分标准对研究对象的LCD进行评估；Mirmiran等[19]则设计了一种基于碳水化合物、脂肪酸种类，植物蛋白以及血糖负荷的计算方式；而Freedland等[23]根据营养师的建议，将参与者的碳水化合物的摄入量限制在≤20 g/d。不同研究间采取的LCD评价方法差异较大，可能是导致不同研究间结论不一致的原因之一。

此外，食物来源可能也会对研究结果产生影响。已经发现不同食物来源的LCD会对死亡率[25]、肿瘤[26]以及Mets[21]产生不同的影响，但仅有两项研究考虑了不同食物来源对研究结果的影响。Mirmiran等[19]考虑到蛋白质以及脂肪酸的不同类型会对研究结果产生影响，并设计了一种新的LCD评分计算方法，来评价LCD与Mets的关系。而Ha等[21]则是分别计算了以动物、植物为基础的LCD评分，分别研究其与Mets的关系；研究发现在女性中动物或植物LCD得分最高十分位者高密度脂蛋白胆固醇水平升高、血脂异常减轻，而男性中仅在以动物为基础的LCD中发现得分最高十分位者高密度脂蛋白胆固醇水平升高、空腹血糖升高、血脂异常减轻。虽然尚不清楚该变化是否与性别有关，但研究结果提示不同的食物来源可能影响LCD与Mets及其组分关系的评估。今后的研究，应注意准确评估不同食物来源对研究的影响，可分别计算基于植物或动物以及健康与非健康的LCD评分，进一步明确LCD对Mets的影响。

表1 低碳水化合物饮食评分标准

3.3膳食调查方式 采用科学合理的膳食调查方法获得研究对象的膳食数据至关重要。其不仅可能影响研究结果，还可能限制不同研究之间的比较。在纳入的几项研究中采用了不同的膳食调查方法，3项研究使用经验证的半定量食物频率问卷法收集膳食信息[19-20,22]，尽管三项研究都是在伊朗开展的，但研究使用的食物频率问卷各不相同，纳入的食物项数目也差异较大，这可能是导致在同一国家开展不同研究，结论差异较大的原因；1项研究根据营养师的指导遵守LCD[23]，但研究对象的依从性较差，在纳入的40名LCD控制组的研究对象中，只有32人坚持超过了6个月，并纳入到最后的分析，依从性远低于对照组；另1项研究使用24 h膳食回顾法[21]，虽然研究包含了足够的样本量，但该研究通过24 h膳食回顾获得的膳食摄入量数据可能不能代表参与者的长期膳食摄入量。此外，该研究24 h膳食回顾数据估计的是小组平均摄入量，而非针对个人，对于个体膳食评估准确性较差。这可能是导致研究没有发现LCD与Mets之间存在关联的原因。

3.4人群及经济状况 关于LCD与Mets发病关系研究结果的不一致还可能是由于纳入研究的人群不同。虽然有三项研究是在同一地区开展的，但Sangsefidi等[22]的研究中参与者均是从同一个市区内挑选的，因此该研究样本的代表性可能较差；而Shirani等[20]的研究只涉及女性且样本量较小，研究人群的内在差异可能导致了在同一地区开展的不同研究结果不同。虽然Freedland等[23]采用了随机临床试验的研究设计，但研究对象仅为男性前列腺癌患者，无法代表一般群体，导致研究结果外推受限。此外，我们还发现，坚持LCD程度较高的群体，往往具有较高的收入和更好的健康行为，而经济状况会对人们的饮食选择、健康行为、体力活动等产生影响，这可能会影响LCD与Mets之间关系的评估。但在纳入的研究中只有Ha等[21]控制了家庭收入这一混杂因素的影响，未来的研究需要进一步考虑这一点，以更好的分析LCD和Mets之间的关系。

4 LCD降低Mets发病的可能生物学机制

目前，针对LCD与Mets及各组成成分之间的关系进行了广泛的观察性和干预性研究。关于LCD降低Mets发生的机制较少并且存在争议，针对Mets组分中的肥胖、胰岛素抵抗、血脂异常和高血压，LCD与Mets间可能的生物学机制简要概括如下。

4.1LCD对肥胖的影响机制 LCD具有明显的代谢优势，坚持LCD每天可以增加400～600千卡的能量消耗[27]，可以显著降低体重。与等量的高碳水化合物饮食相比，LCD会减少胰岛素分泌，导致脂肪分解及氧化增加，合成减少[28]，有利于身体脂肪的减少及体重的减轻。此外，LCD导致体重减轻的另一种机制可能是通过自发地减少热量摄入。LCD不仅可能通过促进循环中酮体的增加而降低食欲[29]，而且通过增加蛋白质的摄入增加饱腹感，减少整体能量摄入，从而导致身体脂肪的减少[30]。

4.2LCD对胰岛素抵抗的影响机制 相比于脂肪或蛋白质，碳水化合物对胰岛素水平的影响更大。LCD在改善空腹血糖和胰岛素水平以及胰岛素敏感性方面比低脂肪高碳水化合物饮食更有效[31]。研究表明，LCD可以显著降低2型糖尿病患者的空腹血糖和餐后血糖水平，减少由葡萄糖介导的胰岛素分泌，有利于胰岛β细胞功能的改善[32]。此外，在坚持LCD期间，机体主要利用酮体或脂肪酸作为能量来源而非碳水化合物，促使体内能量重新达到平衡，胰岛素信号通路得以恢复，胰岛素水平正常化，进而减轻胰岛素抵抗[33]。

4.3LCD对血脂异常的影响机制 血脂异常是一种以三酰甘油和总胆固醇水平升高或高密度脂蛋白胆固醇水平降低为特征的疾病，可以促进冠心病和中风的发生发展[34]。而碳水化合物通过胰岛素直接或间接调节膳食中过量营养素的分布，调节脂肪分解和脂蛋白组装加工[35]，进而影响膳食中饱和脂肪的摄入与循环脂质水平之间的关系[36]。伴随着高脂肪摄入的LCD饮食可能会降低血液三酰甘油水平，升高血液高密度脂蛋白胆固醇水平[37]，并可能与降低某些形式的血脂异常有关，如高三酰甘油血症和低高密度脂蛋白胆固醇水平[38]。

4.4LCD对高血压的影响机制 目前有研究表明LCD与高血压水平之间呈负相关关系[39]，LCD的降压作用可能与胰岛素水平有关[40]。2016年进行的一项荟萃分析显示，空腹胰岛素浓度升高或胰岛素抵抗会增加一般人群中高血压的发病风险[40]。高胰岛素血症通过增加肾小管对钠的重吸收，导致高血压[41]，还可通过促进脂肪积聚引起肥胖，从而导致肥胖引起的高血压[42]；此外，高胰岛素血症还可以通过刺激交感神经活动，增加肾素的分泌[43]，肾素的增加又激活交感神经系统，增加心输出量和外周血管阻力，这些变化最终通过增加循环液体量和外周血管阻力导致血压升高[44]。而LCD可以显著降低胰岛素水平[14]，因此对高胰岛素血症导致的高血压也起到一定的改善作用。

5 结 论

目前，关于LCD与Mets发病关系的研究较少且结论并不一致。3篇横断面研究中，只有1篇表明LCD可以降低Mets的患病率，另外2篇表明两者之间无关；1篇队列研究结果表明，LCD可以降低Mets的患病率，但研究的样本量较小；1篇随机临床试验的数据合并分析结果表明，LCD可以降低前列腺癌患者Mets的患病率，但研究对象为特殊人群，且样本量较小。因此，对于LCD与Mets两者的关系尚不能得出明确结论。未来可设计更完善，样本量更大的前瞻性队列研究或开展针对一般人群的随机对照试验以明确LCD与Mets患病率之间的关系。同时未来的研究还需要充分考虑膳食来源、膳食调查方式、人群经济状况等因素，以进一步阐述LCD与Mets的关系。