三十一日补充外源性酮酯对业余跑者运动表现、认知功能、代谢及身体成分的影响：一项随机对照试验

《Journal of the American Nutrition Association》：The Effects of 31-Day Exogenous Ketone Consumption on Running Performance, Cognitive Function, Metabolism, Body Composition, Hemodynamics, and Mood in Recreational Runners: A Randomized-Control Trial

本研究通过为期31天的随机对照试验，评估了高剂量酮酯（KME）重复补充对业余跑者的综合影响。研究揭示，虽然补充KME（R-βHB）未能改善5公里计时跑成绩，但可有效提升执行功能相关的认知表现，并在停用后仍可维持递增负荷运动中的绝对摄氧量（VO2），为外源性酮补充在认知支持和代谢适应方面的潜在应用提供了科学证据。

　　

研究背景与目的

营养性酮症（血糖酮体β-羟基丁酸（R-BHB）浓度在0.5-6.0 mM范围内）因其对认知、运动表现和代谢健康的潜在影响而备受关注。与需要严格限制碳水化合物的生酮饮食（WFKD）不同，外源性酮补充（如酮酯（KME））可独立于日常饮食，快速、短暂地提升血酮水平。然而，长期、重复补充KME对运动表现、认知、情绪及心脏代谢健康的慢性影响尚不明确。本研究旨在评估31天内每日三次补充高剂量KME对业余跑者运动表现、执行功能、情绪、代谢、身体成分、血压及耐受性的影响。

研究方法

本研究采用单盲、随机对照、平行组设计。18名业余跑者被随机分为两组：KME组（n=9）每日三次摄入30克KME（总计90克/天）；安慰剂（PLA）组（n=9）摄入等热量、风味匹配的安慰剂，持续31天。所有参与者保持其常规饮食和训练习惯。

主要测试指标包括：

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  运动表现：5公里跑步计时赛（5KTT）成绩。
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  代谢测试：在补充期结束后（第31天），于空腹状态下进行静息和递增负荷运动测试（GXT），以评估代谢反应。运动测试包括测定摄氧量（VO₂）、二氧化碳生成量（VCO₂）、呼吸交换率（RER）及底物氧化率。
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  认知功能：采用Stroop色词任务（包括中性、一致、不一致条件）和任务转换测试（涉及“小人”和数学处理任务）来评估执行功能、认知灵活性和反应抑制。
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  心理与生活质量：使用抑郁-焦虑-压力量表（DASS）和世界卫生组织生活质量简表（WHOQOL-BREF）进行评估。
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  身体成分与心血管指标：通过生物电阻抗分析仪（BIA）测量身体成分，使用自动血压计测量血压。
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  血液代谢物：在整个研究期间，使用便携式监测仪定期测量毛细血管血中的R-BHB和葡萄糖水平。
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  胃肠道耐受性：使用经过验证的问卷评估胃肠道症状。

测试时间点精心设计：第28天的5KTT在摄入补充剂后3小时（模拟实际比赛条件）进行；而第31天的静息代谢和GXT则在禁食一夜且未急性补充的情况下进行，以评估基础代谢状态。

研究结果

1. 1.
   运动表现：31天的KME补充并未改善5KTT的完成时间。两组从干预前到干预后的完成时间均略有增加。
2. 2.
   认知功能：KME补充显著改善了认知表现。具体表现为，在Stroop不一致任务中，KME组维持了平均反应时间，而PLA组反应时间显著延长（p=0.015）。在任务转换测试中，KME组的平均正确反应时间提高了182毫秒（即反应更快），而PLA组无显著变化（p=0.038）。
3. 3.
   代谢影响：
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     血酮与血糖：KME在摄入后30分钟可靠地将血R-BHB提升至约3.0 mM的营养性酮症范围（p<0.001），并将餐后血糖降低15%（p<0.001）。然而，每日三次的补充并未提高空腹状态下的R-BHB水平。即使在停止补充后，KME组在第4周的空腹血糖仍比PLA组低11%。
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     摄氧量：在补充停止后进行的GXT中，KME组保持了绝对VO₂（增加了0.05 L/min），而PLA组的VO₂则下降（减少了0.14 L/min），存在显著的组间×时间交互作用（p=0.029）。但在5KTT中未观察到VO₂的组间差异。
4. 4.
   身体成分与心血管指标：身体成分（脂肪量、瘦体重）和血压在两组间均无显著差异。
5. 5.
   心理情绪与生活质量：DASS和WHOQOL-BREF的评分在两组间均无显著变化。焦虑评分从干预前到干预后有轻微增加，但这是时间主效应，与补充条件无关。
6. 6.
   胃肠道耐受性：KME在第三周引起了比PLA更明显的下胃肠道不适，但该症状在第四周缓解。其他胃肠道症状在两组间无差异，表明总体耐受性良好。

讨论与结论

本研究表明，为期31天的高剂量KME补充未能改善业余跑者的5公里跑步成绩，这与最初的假设相反，说明仅靠提升血酮浓度不足以在此测试条件下带来运动表现增益。然而，研究发现了KME在其他方面的重要影响：

首先，KME显著改善了与执行功能相关的认知表现，包括认知灵活性和任务切换能力。这支持了酮体作为大脑替代燃料，可能在应对疲劳或复杂决策时支持认知功能的观点。

其次，尽管补充期间空腹血酮未升高，但KME产生了持续的代谢影响：有效降低了餐后血糖，并在停用后仍能维持递增负荷运动中的绝对摄氧量。后一发现可能暗示KME对氧运输或利用效率产生了某种慢性适应（例如，可能与促红细胞生成素（EPO）的调节有关），尽管本研究未直接测量EPO，且这种摄氧量的维持并未转化为计时赛表现的提升。

此外，研究再次证实了外源性酮症与内源性酮症（如生酮饮食所致）的区别：在不限制碳水化合物的前提下，重复补充外源性酮体并不能提高身体自身的基础酮体生成能力。

综上所述，对于健康的业余跑者，长期补充KME是提高执行功能认知表现的一种耐受性良好的策略，并能产生特定的代谢益处（如降低餐后血糖、维持运动摄氧量），但其并非提升中距离跑步成绩的有效增能剂。这些发现强调了外源性酮补充效果的领域特异性，并为未来探索其优化认知功能及潜在代谢机制的应用指明了方向。