「酮体」能解你的大脑燃料危机吗?

  • 文 / 许家纶|寻常一般的神经专科医师。

著名小说鲁滨逊漂流记的主角遭逢海难,孤身漂流到荒岛,三餐成了他最迫切的问题。起初,他采过野果、也用仅剩不多的枪弹打猎,吃了几顿肥羊大餐,但野果和肥羊的来源不稳定,食物短缺的恐惧总是萦绕心头;直到他意外获得一批种子,开始农耕生活⋯⋯。

早在西元一万年前,人类开始耕种,相较之前的狩猎采集,农耕时代之后供的稳定粮量为日后文明发展奠下根基。在生物体中,碳水化合物分解成葡卜糖,经过糖解与氧化磷酸化作用,制造出「ATP」(Adenosine triphosphate)—— 一种细胞共通的能量货币,借此趋动组织器官的运转。

而大脑作为人体的中央处理器,仅仅只占身体重量 2% 的大脑,却惊人地吃掉了总能源的 20%,其中最受大脑欢迎的燃料也正是葡卜糖。

饮食可以带给我们能量,借此趋动组织器官的运转,图/by @pixabay。

 

大脑不断电的秘密:隐藏的备用燃料

就像停电时备用发电机自动切换电源供源,人体也有双电力系统。遇到饥荒、山难……等艰困时刻,当作为战备储粮的肝糖(glycogen)相继用罄,血糖快速下降之际,身体隐藏的能源系统开始启动。大量的游离脂肪酸(free fatty acid)从脂肪组织释出,身体大部分的器官都可直接运用脂肪酸,但脂肪酸在为大脑所用之前,得先在肝藏转成酮体(ketone body),才能穿过血脑屏障(blood brain barrier)。研究显示,在长期挨饿的状态,血液中的酮体浓度会提高到原来的 10-20 倍,这足以支援大脑 60% 的能源需求 1

在饥困时期转由储量丰沛的脂肪作为燃料,也许是生物体特化后的设计,它借此保留重要的蛋白质与肌肉组织,为将来的生存留下一线希望。

大脑不断电的秘密——利用体内大量的游离脂肪酸当能量,图/by @pixabay。

 谁都想不到,这种古老的备用系统,在竟然引发了一场饮食革命。

 失智症的根源:能源供应系统的异常?

过去 30 年,异常的β-类淀粉和 堆积是失智病的元凶 2, 几乎被当成一项事实写进教科书里。利用神经元高度仰赖葡卜糖的特性,科学家发展出葡卜糖-正子摄影(FDG-PET)并计算出脑部各区堿的葡萄糖的代谢速率,以一窥退化性大脑的能量之谜。

在早期失智症患者身上,有葡卜糖的使用率变差的现象;他们与同年龄层的健康老人相比,整体效率下降 14% 左右 3,尤其是在颞叶、顶叶与后侧扣带回等区域。我们很自然地理解成是因为前述的异常堆积,破坏了神经元与突触,代谢需求降低只是功能丧失后的结果。

但一些观察性研究企图挑战这个论点,对一群健康但带失智基因(Presenilin-1, Apolipoprotein E4) 的人所作葡卜糖-正子摄影 4,5,竟然也有类似的代谢下降(hypometabolism);而令人不解的是,在临床上他们的认知功能完全正常,平均年龄更只有 30 岁左右。

失智症可能因为能量供应异常造成?图/by @pixabay。

 

这又该怎么说明呢?会不会葡卜糖不是这些大脑的最佳燃料?倘若如此那酮体利用情形又如何呢?研究轻度阿滋海默病患大脑利用酮体的能力,令人惊奇的是,结果竟与认知正常的对照组无异 3。这是否暗示古老的酮体可成为退化性大脑再运转的关键?这些想法令生酮饮食的拥护者非常兴奋。

 美国的玛莉-纽波特医师便是酮体疗法的著名倡议者之一,她以生酮饮食、中键脂脂酸、酮酯(ketone ester)等方式治疗罹有失智症的先生 6,并撰文分享,她们的故事走进许多正深陷失智恶梦的家庭,令他们重燃希望。

但是⋯⋯这真有这么神吗?

酮体的逆袭之旅:仍是长路漫漫

回到了现实世界,其实客观的证据还很薄弱,目前仅有寥寥几篇的人体研究。

其中一个研究引入生酮饮食做为轻度知能障碍(Mild cognitive impairment)治疗,相较于高碳水化合物饮食的对照组,6 周后发现可改善记忆功能 7。另外两篇以口服中键脂肪酸提升血中酮体浓度,声称对失智患者的认知测试有正向意义 8,9,但在日本,类似的研究却没有显著差异 10。说到底,要令科学家们心悦诚服的点头称是,恐怕还是漫漫长路。不仅如此,仍有诸多疑点尚待厘清,比如椰子油富含的饱和脂肪酸与动脉硬化的相关性、葡萄糖代谢异常与类淀粉沉积的因果关系、长期的高酮酸状态是否是身体的另一个负担?

究竟,大脑的能量运转危机是否能够开启失智治疗的新篇章呢?且让我们怀抱期望、但客观以待吧。

 

 

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