生酮饮食对大鼠骨髓细胞发育的性别依赖性影响及在低血糖时β‑羟基丁酸的保护作用

这对日常饮食为何重要

许多人通过极低碳水、高脂肪的生酮饮食来减重或管理糖尿病。但骨骼和身体其它部分一样，会对食物供应的变化作出反应。本研究在大鼠中提出了一个在人类中难以直接研究的问题：如果母体在妊娠和哺乳期间严格采用生酮饮食，这会如何影响其后代正在发育的骨骼？且这种影响是否受后代性别影响？作者还考察了一种关键酮体——β‑羟基丁酸，评估在糖分匮乏时它是否能帮助骨细胞应对压力。

骨骼、血液与一种特殊的高脂饮食

研究者聚焦于骨髓细胞——骨内的“工厂”，既生成成骨细胞也生成破骨细胞。雌性大鼠在怀孕前、妊娠期、哺乳期及其幼崽30日大之前，被维持在普通饲料或低蛋白生酮饮食中。在约相当于童年期的30日龄时，暴露于母体生酮饮食的幼崽体重远低于标准饮食组，尽管它们从胎内就已接触该饮食。研究团队从这些幼鼠的股骨中分离出骨髓细胞，检查其增殖与分化的倾向。

儿女不同的结局

出现了显著的模式：母体生酮饮食似乎对雌性后代有利，而对雄性则没有。在雌性中，骨髓细胞显示出与成骨相关基因活性更高、与骨吸收相关基因活性更低。显微镜下，雌性细胞更容易分化为类骨或类软骨细胞。而雄性则几乎呈相反效应：其骨髓细胞的成骨信号减少，与破骨相关的酶表达增加，整体形成骨或软骨的能力下降。两性细胞中炎症信号的迹象均有所下降，暗示该饮食可能抑制某些免疫通路，同时以性别依赖的方式重塑骨生物学。

当血糖下降时，酮体前来救援

为将低血糖效应与酮体效应区分开，研究者将实验延伸至细胞培养皿。他们取自正常饮食的幼年和成年大鼠的骨髓细胞，在促进成骨的“成骨培养基”中培养。随后将葡萄糖降低以模拟低血糖，并在部分培养皿中添加了生酮时产生的主要酮体β‑羟基丁酸。单独的低葡萄糖往往会降低细胞的矿化沉积并提升炎症标志物及与破骨相关的基因，特别是在成年雄性中。加入β‑羟基丁酸在很大程度上逆转了这些变化：成骨基因上升，矿物晶体沉积增强，细胞存活改善，炎症信号和破骨酶下降。

年龄与性别共同塑造反应

细胞的反应不仅取决于性别，还受年龄影响。幼年骨髓细胞对低葡萄糖较为耐受，而成年细胞更脆弱：在糖分不足的情况下，成年细胞存活率下降、矿化沉积减少。与此同时，成年细胞从β‑羟基丁酸中受益尤为明显，其促进了细胞生长和成骨输出。幼年雌性细胞在各条件下普遍表现出高于幼年雄性的成骨活性，与体内实验结果一致：长期生酮饮食有利于雌性后代的骨形成，却削弱雄性后代的骨再生潜能。

这对人类可能意味着什么

对于考虑或正在使用生酮饮食的读者，这项大鼠研究既带来警示也提供细微差别。研究表明，让发育中后代暴露于严格的低蛋白生酮饮食可能导致体型缩小并以性别不同的方式改变骨髓行为——在雌性中支持骨形成，而在雄性中削弱骨形成。同时，研究强调一种酮体β‑羟基丁酸可以在葡萄糖低时帮助骨细胞，通过促进成骨、抑制骨吸收并减弱炎症来改善细胞状态。将这些发现转化为人类结论还需更多研究，但研究强调：在妊娠期或关注骨骼健康时，性别、年龄、蛋白质摄入和血糖水平在采用限制性饮食或间歇性禁食时都很重要。

引用: Truchan, K., Ilnicki, B., Setkowicz, Z. et al. Ketogenic diet sex-dependent effects on rat bone marrow cells during development and β-HB protection in hypoglycemia. Sci Rep 16, 9219 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40169-3

关键词: 生酮饮食, 骨骼健康, β‑羟基丁酸, 性别差异, 骨髓细胞