同日兩篇Nature子刊：生酮飲食或可預防甚至逆轉心力衰竭

飲食幹預或許是提高脂肪酸代謝以逆轉心臟功能不全和重塑的潛在方案。

一直以來，科學家們都在嘗試通過改變飲食方式幫助人們改善健康狀況。其中，高脂、低碳水化合物和適當蛋白質的生酮飲食方式頗受大眾追捧，不僅在減肥方面效果顯著，而且早前已被證明能夠有效治療癲癇。然而，生酮飲食的妙用似乎遠遠不止於此。

當地時間10月26日，《Nature Metabolism》發布了兩篇與生酮飲食和心臟衰竭有關的文章，分別是美國聖路易斯大學的研究人員帶來的「Nutritional modulation of heart failure in mitochondrial pyruvate carrier–deficient mice」以及愛荷華大學卡佛醫學院的研究人員帶來的「Mitochondrial pyruvate carriers are required for myocardial stress adaptation」。

兩篇文章均指出，高脂或生酮飲食在小鼠實驗中可以完全預防甚至逆轉由代謝過程引起的心力衰竭。

https://doi.org/10.1038/s42255-020-00296-1

https://doi.org/10.1038/s42255-020-00288-1

心臟是一個具有高能量需求和代謝靈活性的器官，其代謝依賴於脂肪酸的氧化作為產生腺苷三磷酸（ATP）的主要來源。

丙酮酸是心肌和其他組織中廣泛存在的一種天然代謝燃料和抗氧化物質，能夠增強心肌收縮性能和心肌能量狀態。不過，它必須通過線粒體丙酮酸載體（MPC）進行轉運，後者是MPC1和MPC2蛋白組成的異源低聚物，也是心力衰竭中解偶聯糖酵解和葡萄糖氧化的代謝中樞。

在由聖路易斯大學Kyle S. McCommis教授領導的研究中，研究人首先對比了患有與不患有心臟衰竭的人和小鼠心臟中的MPC蛋白表達，發現在衰竭的人和小鼠心臟中MPC表達降低，並且小鼠中MPC的基因缺失導致心臟重塑和功能障礙。

心衰時MPCs下調，心肌MPC2缺失導致TCA循環功能障礙

隨後，研究人員敲除了小鼠心臟的Mpc2基因，此時丙酮酸刺激的氧消耗率（OCR）顯著降低，並且心肌MPC的丟失導致線粒體丙酮酸代謝缺陷，三羧酸（TCA）循環流量的改變以及氧化還原狀態的潛在失調。儘管超聲圖顯示小鼠在6周齡的時候心臟正常，但之後逐漸出現心臟重塑和功能障礙。

為了驗證飲食是否能夠改善Mpc2基因缺失小鼠的心臟重塑和功能障礙，研究人員在小鼠6周齡至17周齡期間分別以低脂飲食（LF）、生酮飲食（KD）、低碳水化合物飲食對它們進行飼養。

結果顯示，生酮飲食組在10周齡和16周齡的超聲心動圖顯示出幾乎正常的心臟大小和功能，而低脂飲食組則顯示出嚴重心臟功能不全。在17周齡時，生酮飲食組小鼠全都存活下來了，但是低脂飲食組存活率僅為65%。不過，研究人員發現，這樣的效果似乎並不是由酮體代謝帶來的，而是刺激了脂肪酸氧化（FAO）所產生的效果。

更加令人驚喜的是，研究人員發現生酮飲食顯示出逆轉心力衰竭的潛力，即使是16周大、已經顯示出心臟擴張和收縮功能變差的Mpc2基因缺失小鼠，以生酮飲食的方式餵養3周後病情仍然得到有效改善。

KD能逆轉CS-Mpc2 a心力衰竭逆轉實驗的時間軸

在另一項研究中，愛荷華大學卡佛醫學院的研究人員敲除了小鼠的MPC1基因，並觀察到小鼠出現了心肌肥厚、心力衰竭和過早死亡的情況，在進一步實驗中，研究人員發現，生酮飲食或高脂飲食均能逆轉非應激性的MPC1基因缺陷小鼠的心臟結構，重塑其功能。

選擇性底物餵養可逆轉小鼠心臟功能不全

當然，生酮飲食並不是萬能的，研究人員發現，只有在發生主動脈狹窄之前進行3周生酮飲食才能夠起到保護作用。

總之，這兩項研究揭示了線粒體丙酮酸在調節心臟基礎代謝和功能方面的核心作用，飲食幹預或許是提高脂肪酸代謝以逆轉心臟功能不全和重塑的潛在方案。