葡萄糖是大多數(shù)組織和細(xì)胞的主要代謝能源，是正常生理情況下腦內(nèi)的唯一能源。當(dāng)膳食能量減少，降低葡萄糖水平時(shí)，肝臟中的酮體將代替葡萄糖作為主要能量代謝產(chǎn)物。

膳食能量減少通過降低葡萄糖并升高酮體水平，改善正常細(xì)胞中的線粒體呼吸功能和谷胱甘肽氧化還原狀態(tài)。谷胱甘肽在保護(hù)細(xì)胞和組織免受氧自由基損傷方面發(fā)揮重要作用。在許多癌細(xì)胞中升高的活性氧，能夠損傷DNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。酮體還可以通過各種神經(jīng)保護(hù)機(jī)制（包括升高谷胱甘肽水平），保護(hù)正常細(xì)胞免受與侵襲性腫瘤生長引起的損傷。

因此，伴隨食物攝入量減少或生酮飲食的消耗，血液酮體的自然升高可以削弱各種疾病，特別是癌癥的病理作用。

作為一種激素，胰高血糖素控制血液酮體水平的升高。在限制食物期間，胰高血糖素水平升高。它除了刺激脂肪分解外，還可以刺激儲(chǔ)存的蛋白質(zhì)和脂肪合成葡萄糖，以維持血液中葡萄糖的基礎(chǔ)水平，三酰甘油的甘油部分就是被用來合成葡萄糖的。保持正常腦功能時(shí)需要基礎(chǔ)葡萄糖水平穩(wěn)定，不過逐漸地酮體會(huì)取代葡萄糖作為腦和其他組織的主要能源，使腦在低血糖情況下能繼續(xù)維持正常功能。除了酮體之外，儲(chǔ)存的三酰甘油（體脂肪）釋放的脂肪酸也可以成為除大腦外大部分組織的主要能源，不過腦部在低葡萄糖條件下主要是靠消耗酮體獲得能量。

更有意思的是，大多數(shù)器官在膳食能量減少情況下葡萄糖代謝減少，以節(jié)約出少量葡萄糖維持腦代謝。有證據(jù)顯示大鼠腦可以用代謝少量的脂肪酸作為能量供應(yīng)。然而，脂肪酸代謝會(huì)產(chǎn)生熱量。由于顱骨的包裹，腦不會(huì)像其他器官那樣散發(fā)熱量，這可能會(huì)干擾正常的腦功能。脂肪酸代謝會(huì)增加解偶聯(lián)蛋白的表達(dá)，質(zhì)子運(yùn)動(dòng)梯度的解偶聯(lián)會(huì)產(chǎn)生熱量，所以由脂肪酸代謝產(chǎn)生的熱量多于酮類。由于酮體代謝較脂肪酸代謝釋放較少的熱量，酮體代謝的實(shí)際效果優(yōu)于脂肪酸代謝。人體使用脂肪酸和酮體作為代謝能源只是在肝和腎不能合成足夠葡萄糖的情況下才采用的手段（糖異生），以便在長時(shí)間的食物限制期間維持代謝穩(wěn)態(tài)。

胰島素的作用方式與胰高血糖素恰恰相反。食物攝取減少可降低血液中的胰島素水平，而消耗食物生成的葡萄糖卻能夠提高胰島素水平，從而增強(qiáng)細(xì)胞和組織中的葡萄糖攝取和糖酵解。當(dāng)胰島素刺激糖酵解時(shí)，它也可以刺激某些依賴于葡萄糖和糖酵解的腫瘤生長。在食物攝取缺乏的情況下血糖水平降低，血液中的胰島素水平亦降低。因此，胰島素和胰高血糖素分別在食物充足和食物缺乏時(shí)起到調(diào)節(jié)代謝穩(wěn)態(tài)的作用。

只有具有正常線粒體呼吸功能的細(xì)胞，才能有效地使用酮體供能，因?yàn)橥w不能在缺乏完整的電子傳遞鏈或缺乏代謝酮體所需的線粒體酶的情況下完成這種代謝能量。在葡萄糖或谷氨酰胺不存在的情況下，酮體不能維持腫瘤細(xì)胞的活力。同樣的結(jié)果在人類神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中亦有發(fā)現(xiàn)。因此，降低葡萄糖和升高血液酮體的治療方法將會(huì)“餓死”葡萄糖依賴性腫瘤細(xì)胞，同時(shí)保護(hù)和滋養(yǎng)正常細(xì)胞。

葡萄糖能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞糖酵解，并為磷酸戊糖途徑及谷氨酸合成提供前體。葡萄糖水平越高，腫瘤生長越快。而隨著葡萄糖水平降低，腫瘤體積（重量）和生長速度則放緩。

葡萄糖可調(diào)節(jié)血液胰島素水平。胰島素水平隨著血糖升高而升高。IGF-1是與腫瘤快速生長相關(guān)的細(xì)胞表面受體。正如膳食能量減少降低胰島素水平一樣，膳食能量減少亦可降低IGF-1水平。而這正說明膳食能量減少降低了血糖水平。葡萄糖驅(qū)動(dòng)腫瘤細(xì)胞能量代謝，而IGF-1通過低氧誘導(dǎo)因子信號(hào)通路驅(qū)動(dòng)腫瘤細(xì)胞生長。該通路可驅(qū)動(dòng)癌癥出現(xiàn)多項(xiàng)特性，包括細(xì)胞增殖、調(diào)亡逃避和血管生成。針對(duì)這一信號(hào)通路的靶向治療方法可望抑制腫瘤快速生長，同時(shí)可使腫瘤細(xì)胞更易受靶向能量代謝藥物的攻擊。膳食能量減少可減低IGF-1水平并提高調(diào)亡水平。

從葡萄糖到酮體的轉(zhuǎn)變，需要基因表達(dá)和代謝調(diào)節(jié)的多重變化。這些調(diào)節(jié)作用易發(fā)生于機(jī)體的正常細(xì)胞中，因?yàn)閺钠咸烟窍蛲w的轉(zhuǎn)變是針對(duì)食物限制的保守性進(jìn)化適應(yīng)。葡萄糖代謝和糖酵解的基因下調(diào)，而細(xì)胞呼吸則基因上調(diào)。細(xì)胞呼吸低下和基因組的不穩(wěn)定性將抑制腫瘤細(xì)胞的廣泛適應(yīng)性，從而促進(jìn)其消除。

《癌癥是一種代謝病——論癌癥起源、治療與預(yù)防》 作者：Thomas N. Disease