背景：研究膳食碳水化合物和脂肪对单碳代谢标志物的影响，可为深入了解不同的代谢适应以及饮食如何影响疾病风险提供重要见解。目的：确定碳水化合物加工或含量不同的等热量饮食后血浆单碳代谢物和B族维生素的变化。方法：193名肥胖个体被随机分配到等能量和蛋白质饮食中，分别是更多加工的、无细胞碳水化合物饮食（A-HCLF，比较组）、最少加工的细胞碳水化合物饮食（C-HCLF）（两者均设计为45能量百分比（E%）碳水化合物和38 E%脂肪），或低碳水化合物高脂肪饮食（LCHF），设计为8 E%碳水化合物和约75 E%脂肪，包括30 E%饱和脂肪。针对试验的次要结局，研究人员使用约束线性混合效应模型（cLMM）分析了3、6、9和12个月后的血浆单碳代谢物和B族维生素以及膳食B族维生素摄入量的变化。结果：3个月后，与A-HCLF比较组相比，LCHF饮食后的相对变化评分在以下指标上有显著差异：血浆α-羟基丁酸（LCHF/A-HCLF：+41.3%/−1.56%，p<0.001；：组内显著变化）、甲基丙二酸（MMA）（−5.69%/+8.64%，p<0.001）、甲硫氨酸（−7.81%/+1.44%，p=0.001）、烟酰胺（−19.7%/+14.0%，p=0.007）、1-甲基烟酰胺（mNAM）（−14.1%/+14.1%，p=0.003）、吡哆醛（−2.42%/+18.9%）、4-吡哆酸（−12.4%/+21.4%，p<0.001）和半胱氨酸（−3.00%/+1.10%）。这些代谢物中的大多数在6个月和9个月后的组间差异仍然显著。将C-HCLF与A-HCLF进行比较，在3个月（C-HCLF/A-HCLF：−11.5%/+14.1%，p=0.012）和9个月（−14.9%*/+18.6%，p=0.001）时，mNAM的相对变化评分存在显著差异。血浆单碳代谢物和B族维生素的变化与膳食B族维生素的相关性较弱。结论：与A-HCLF相比，LCHF饮食后血浆α-羟基丁酸、MMA、甲硫氨酸、烟酰胺、mNAM、吡哆醛、4-吡哆酸和半胱氨酸的变化显著不同。这些变化在很大程度上独立于维生素消耗，可能反映了酮体适应机制，包括增强的脂肪酸氧化和上清的抗氧化防御。碳水化合物质量对单碳代谢物的影响较小。
研究背景
单碳代谢是连接营养物质供应与表观遗传调控、氧化还原平衡及氨基酸代谢的核心枢纽，其稳态失衡与肥胖、心血管疾病及2型糖尿病等代谢性疾病密切相关。当前，关于饮食模式如何影响单碳代谢通路的研究多局限于单一营养素或特定食物组的横断面调查，缺乏针对整体宏量营养素构成改变的长期随机对照证据。特别是低碳水化合物高脂肪（LCHF）饮食作为一种显著的代谢干预手段，其在诱导生酮适应的同时，如何系统性地重塑单碳代谢网络及其B族维生素辅因子环境，目前尚不完全清楚。为了填补这一知识空白，研究人员依托CARBFUNC随机对照试验，深入探究了不同宏量营养素比例及碳水化合物加工程度对血浆单碳代谢物谱的长期影响。
研究方法
本研究是一项为期12个月的随机对照试验的次级结局分析。研究对象为193名肥胖成年人，被随机分配至三种等热量饮食组：无细胞高碳水低脂饮食组（A-HCLF，对照组）、细胞高碳水低脂饮食组（C-HCLF）和低碳水高脂饮食组（LCHF）。
关键技术方法包括：1）采用气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）精确测定血浆中包括甲硫氨酸、同型半胱氨酸、甲基丙二酸（MMA）、α-羟基丁酸（α-HB）及多种B族维生素在内的代谢物浓度；2）利用在线饮食记录系统量化膳食摄入量；3）应用约束线性混合效应模型（cLMM）处理重复测量数据，评估各组间代谢物相对变化的统计学差异；4）通过逆概率加权（IPW）和依从性调整进行敏感性分析，确保结果的稳健性。
研究结果
研究参与者特征
研究共纳入193名肥胖受试者，平均年龄为41.6岁。各组在基线时的血浆代谢物浓度及膳食B族维生素摄入量均无显著差异。在为期12个月的干预期内，三组受试者的体重均有所下降，且组间无显著差异，这表明观察到的代谢物变化并非单纯由体重减轻引起。
膳食摄入量
LCHF组成功实现了宏量营养素的转换，碳水化合物供能比降至约11-15 E%，脂肪供能比升至约66-70 E%。尽管LCHF组的膳食纤维摄入量保持稳定，但低于两种高碳水饮食组。此外，LCHF组的膳食B族维生素（如B2、B3、B6和叶酸）摄入量较低，而维生素B12的摄入量相对较高。
血浆单碳代谢物与B族维生素的组间差异
LCHF饮食引发了广泛且持续的代谢重塑。与A-HCLF组相比，LCHF组受试者的血浆甲硫氨酸（Methionine）、烟酰胺（NAM）、1-甲基烟酰胺（mNAM）、吡哆醛（PL）、4-吡哆酸（PA）和半胱氨酸（Cysteine）水平显著降低，而α-羟基丁酸（α-HB）和丝氨酸（Serine）水平显著升高。作为功能性B12标志物的甲基丙二酸（MMA）在LCHF组下降，而在对照组上升。相比之下，C-HCLF组与A-HCLF组之间的代谢物差异较小且不持续，主要集中在特定时间点mNAM的降低。
膳食B族维生素摄入量与血浆B族维生素的相关性
尽管各组膳食B族维生素摄入量存在显著差异，但血浆B族维生素浓度的变化与膳食摄入量之间仅表现出微弱的相关性。这表明，LCHF诱导的代谢变化主要源于宏量营养素构成的改变所引发的生理适应，而非简单的维生素摄入不足。
敏感性分析
调整饮食依从性和逆概率加权分析后，绝大多数核心发现依然成立，证实了研究结果的可靠性。
讨论与结论
讨论部分指出，LCHF饮食并非简单地导致代谢异常，而是诱导了一种深刻的“酮体适应”状态。升高的α-HB和丝氨酸，以及增强的转硫化通路活性，共同指向了机体在低碳水环境下抗氧化防御能力的提升和脂肪酸氧化的增强。值得注意的是，传统上被视为心血管风险标志物的MMA，在本研究中随碳水化合物摄入增加而升高，这提示饮食背景在解读此类生物标志物时至关重要。
结论：富含饱和脂肪的生酮LCHF饮食相较于高碳水饮食，能更显著地改变血浆单碳代谢物和B族维生素辅因子谱。这些改变独立于维生素摄入量，主要反映了机体为适应碳水化合物限制和脂肪利用而进行的生理性代谢重组。
期刊信息
本论文发表于《The Journal of Nutrition》。
