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外源性酮是一類通過營養補充劑或食物攝入的酮體。這類酮體是指三種水溶性酮(乙酰乙酸酯、 β-羥基丁酸酯[β-HB ]和丙酮)。 [1]這些酮體是突過大量營養素可用性(例如低葡萄糖和高游離脂肪酸)或激素信號(例如低胰島素和高胰高血糖素/皮質醇)之間的相互作用產生的。 [2]在生理上,酮濃度会因飢餓、生酮飲食或長時間運動而增加,導致酮症。 [2]然而,隨著外源酮補充劑的攝取,即使身體在攝入前未處於酮症狀態,也可以為使用者提供即时的酮供應。 [1]然而,飲用外源性酮不会像生酮飲食那樣引發脂肪燃燒。
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大多數補充劑依赖β-羥基丁酸作为外源酮體的來源。由於其高效的能量轉換和易於合成的優點,它是最常見的外源酮體。 [1]在體内,β-HB可轉化为乙酰乙酸。當乙酰乙酸進入能量生成的過程時,會經過β-酮硫酶的幫助,變成兩個乙酰輔酶 A分子。 [1]然后乙酰輔酶A能夠進入克雷布斯循環以產生ATP。未合成乙酰乙酸的剩余 β-HB 分子隨後通過乙酰乙酸脱羧酶廢物機制轉化爲丙酮。 [1]
乙酰乙酸是在肝细胞線粒體中通過添加乙酰 CoA 的乙酰基而產生的。這會產生 3-羥基-3-甲基戊二酰 CoA,失去乙酰基,變成乙酰乙酸。 [3]
β-羥基丁酸也在肝细胞内合成;这是通过脂肪酸的代謝來完成的。經過一系列反應,首先生成乙酰乙酸;正是這種乙酰乙酸在β-羥基丁酸脱氫酶的催化下被還原成β-羥基丁酸。 [4] [3]儘管由於分子結構的原因,β-羥基丁酸在技術上並不是酮(OH- 與羰基相连,使其成為酸),但 β-HB 的作用類似于酮,在缺乏葡萄糖的情况下為身體提供能量。 [1]事實上,β-羥基丁酸是酮症期間血液中最豐富的酮類分子。 [5]
丙酮是一种有機化合物,化學式為(CH3)2CO,是最簡單和最小的酮之一。它從肝臟內的酮症個體中,通過分解乙酰酮酸合成的。 [3]
酮言通常是β-羥基丁酸的合成化合物,也稱為βHB。然后它與鈉、鉀、鎂和/或鈣结合,以單獨抵銷 βHB 的酸性。大多數酮鹽是混合型的,這意味著只有一半的酮鹽是生物可利用的,導致每個D-β-羥基丁酸(D-bhb)的鹽負荷增加一倍,而生物可利用性更低。 [1]
有多種分子符合“酮酯”的條件。
研究最多的酮酯或酮單酯稱為 D-β 羥基丁酸酯/D 1,3-丁二醇單酯,它是通發酵過程而天然衍生的化合物。它由 NIH 的 Richard Veech 博士和 Todd King 創建,隨後由 KetoneAid 和 TDeltaS 等公司商業化,此前由硅谷科技公司 HVMN 商業化。 [6]
這種單酯與酮鹽中的β-羥基丁酸相同,但与 D 1,3-丁二醇(也稱為 R 1,3 丁二醇)結合而不是鹼(鹽)。這種單酯代謝的第一部分法生在消化系统中(快速释放),接著剩餘的部分發生在肝臟中(緩慢釋放)。 [2] D-β 羥基丁酸酯/D 1,3-丁二醇單酯的代謝結構與 MCT C8 油相似,但强度要强很多倍,且没有 GI 问题。 [7]
從技術上來說,还有其他酮酯,例如乙酰乙酸酯/D/L 1,3-丁二醇(混合型)。这種二酯已經在深海潛水員身上進行了很多測試。它是不可商用。 [8]
另一種酮酯也稱為酮二酯,其是C6和R 1,3 丁二醇的鍵。建議與食物一起食用,此由 Juvenence Labs 商业化。
酮體的消耗會產生多種影響,包括减少外周組織中的葡萄糖利用率、對脂肪組織的抗脂解作用以及減少骨骼肌中的蛋白水解作用。 [4] [9]除此之外,酮體還充當信號分子,調節基因表達和適應性反應。 [9]當攝入外源性酮體時,會產生急性和營養性外源性酮症。 [4] [9]
在人體血液中,酮酯和酮鹽的消耗可導致 D-β-羥基丁酸酯(常规 β-HB 的同種型)血漿濃度高出 50% 以上。 [2]就功效而言,使用酮酯代替酮鹽时,血液中 D-βHB 的濃度更高(KE = 2.8±0.2 mM;KS = 1.0±mM)。 [2]這是因为 KE 補充劑含有 >99% 的 D-βHB同分異構體,而 KS 补充剂含有约 50% 的 L-βHB同分異構體,其代謝速度比 D-βHB同分異構體慢得多。 [2]此外,酮鹽補充劑会略微升高血液的 pH 值。這主要是由於βHB(βHB-)的共軛酸鹼對作用,在血液中完全解離;這會輕微提高血液和尿液的 pH 值,隨著腎臟排出多餘的陽離子(Na+、Ca+、K+),pH 值會進一步升高。 [2]酮酯會降低血液 pH 值,因为 KE水解會與丁二醇生成 β-HB。這兩者經過肝臟代謝,形成酮酸。 [2]
外源性酮會降低血糖濃度。 [2] [4] [10]儘管碳水化合物儲存充足,但酮會降低血糖,因爲它们限制肝臟糖異生並增加外周葡萄糖的攝取。 [2]人們還知道它們可以減少飢餓感和食欲。飢餓賀爾蒙-飢餓素水平的下降就表明。 [10]此外,据推测外源酮可能会刺激胰岛素分泌。研究指出,動物接触外源酮後會分泌少量胰島素。然而,由於除了那些只服用外源性補充劑的受試者之外,服用外源性酮補充劑和葡萄糖飲料的受試者中,其胰島素也被證明會增加,因此關於酮補充劑對胰島素的影響仍有待觀察更多的研究。 [2]
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