酮体代谢
如前所述，糖异生过程增加以在碳水化合物限制期间维持血糖水平。草酰乙酸在碳水化合物限制过程中具有两种作用：
1）在葡糖异生中用作葡萄糖前体；
2）在部分脂肪酸氧化后与乙酰辅酶A结合进入柠檬酸循环产生能量（12,13 ）。
碳水化合物限制期间增加的糖异生减少了草酰乙酸与乙酰辅酶A结合的可用性，因此将过量的乙酰辅酶A重定向至肝线粒体以启动酮合成（12,13）。酮体前体包括脂肪酸和生酮氨基酸（即亮氨酸，异亮氨酸，赖氨酸，苯丙氨酸，酪氨酸和色氨酸）。
脑细胞利用酮体意味着经过一段时间的禁食或适应生酮饮食后。大脑通常从葡萄糖中获得100％的能量（140-150g葡萄糖/d），然而，在碳水化合物限制期间，酮体提供大脑能量的50％（14）。
因此，酮体有助于维持血糖水平，从而减少了糖异生率随时间的推移，肌肉蛋白质的减少（14）。
在禁食1天，3天和24天后，在8名肥胖男性的前臂肌肉中证实了碳水化合物限制期间骨骼肌中的能量底物适应性（15）。在禁食一晚后，肌肉的AcAc和β-HB利用率很低。经过3天的禁食后，AcAc和β-HB的循环水平和肌肉利用率显着升高。
禁食24天后，AcAc和β-HB水平在动脉血中进一步升高，但骨骼肌的利用在第3天时并未升高。相反，前臂肌肉主要利用游离脂肪酸进行能量利用，利用率下降的葡萄糖和酮体（15）。
因此，酮适应导致组织特异性的燃料偏好，例如骨骼肌消耗脂肪酸，而脑细胞利用酮体和葡萄糖。
增强的生酮途径
随着循环酮浓度的升高，利用酮体燃料的细胞容量扩大（16）。慢性酮升高调节单羧酸转运蛋白-1（MCT-1）的表达，该蛋白能将酮体从循环中转运到组织细胞中以被代谢成能量（16）。
通常，在碳水化合物限制开始时存在足够水平的生酮和酮水解酶，因此，提高酮体燃料特别是脑中酮体的利用所需的主要适应是MCT-1表达的细胞增强（16， 17）。
以前的研究表明，在饥饿或与燃料有关的病理状态（即癫痫）期间，由于由酮体长期升高引起的底物转运能力增加导致酮适应增加，存活时间更长（18）。
例如，与标准饮食相比，六周的生酮饮食增加大鼠脑细胞中MCT-1和葡萄糖转运蛋白（GLUT）的表达（18）。提高循环水平的酮体信号大脑增加其吸收任何可用形式的循环能量底物，包括酮体和葡萄糖的能力（18）。
通过MCT-1中增加的表达来优化运输系统可以增强β-HB和AcAc的细胞利用率，从而随着时间推移形成有效的代谢途径（18）。
电解质改变
电解质是正常身体功能（即调节神经系统和肌肉活动）所需的带电物质，包括钠，钾，钙，碳酸氢盐和镁。电解质的改变主要发生在碳水化合物限制的第一周。
在为期28天的研究中，肥胖者食用低碳水化合物或高碳水化合物饮食（19）。与高碳水化合物组相比，低碳水化合物组在第一周表现出较大的尿钠排泄，但在28天内钠排泄总量较少（19）。
低碳水化合物组的钾排泄量在饮食的前2周也较高，但在适应饮食28天后，钾排泄量与高碳水化合物饮食无差异（19）。
两组之间的流体水平在流体的摄入和流失方面也是相似的（19）。这项研究表明，碳水化合物限制的前1-2周内电解质水平可能会降低，但在适应几周后才能平衡（19）。
同样，对肥胖青少年进行的一项研究显示，生酮饮食 8周后电解质水平正常（20）。在4周生酮期间，男性也表现出不变的钾水平（8）。
一项为期6个月的控制较差的研究显示肥胖个体血清钠，氯化物，碳酸氢盐和尿酸水平降低，尿钙和尿酸排泄从基线增加至24周（21）。6周低碳水化合物，高蛋白饮食也显示钙排泄增加（22）。因此，在生酮饮食期间需要注意补充钠，钾和钙。
空腹vs 生酮适应
代谢相似性延长的禁食和生酮源于缺乏外源性碳水化合物，将主要燃料底物从葡萄糖转变为脂肪酸和酮体（1）。
肝脏中的糖异生（蛋白质和甘油转化为葡萄糖）在两种条件下维持血糖水平（1）。通过延长禁食期，虽然没有酮适应，身体适应生理上使用脂肪酸（来源于脂肪组织）和酮体作为燃料，但瘦体重分解为葡糖异生提供蛋白底物（糖异生氨基酸）（10 ）。
然而，生酮为能量需求和膳食蛋白质提供外源的膳食脂肪，以促进糖异生和提高酮水平以减少肌肉质量（1）。
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