生酮飲食（KD） 除了通過對碳水化合物的限制來降低血糖，選擇性飢餓腫瘤細胞外，其成分中所含的高脂肪可以形成生理性酮血癥，代謝產物則可以調節腫瘤發生發展中的關鍵通路，從而起到抗腫瘤作用，圖2。
4.1生酮飲食與IGF1/Akt/mTOR Bielohuby M 等為研究主要營養素對生長激素（growth hormone，GH）信號通路的影響，將12 周齡的大鼠隨機分為3 組，分別給予普通飲食、蛋白匹配飲食和生酮飲食（脂肪/ 蛋白質/ 碳水化合物比例分別為16、7/19/64、3、78、7/19、1/2、2 和92、8/5、5/1、7）。4 周後檢測發現，隨著飲食中碳水化合物的減少，血液中IGF1、IGFBP1、IGFBP3 明顯降低。而針對腫瘤患者的研究同樣發現當攝入碳水化合物供能不足5％ 時，IGF1 表達降低。IGF1 一旦與其受體結合，可以激活Akt 或者MAPK，參與腫瘤發生、血管生成以及轉移。而KD 可以顯著減低腫瘤患者[32] 和健康受試者的IGF1 水平，改善疾病預後。IGF1 的抑制也與KD 促進化療或放療效果密切相關，特別是在不含PI3K 激活突變的腫瘤。
4.2 生酮飲食 與ROS 腫瘤細胞線粒體功能損傷導致其始終處於輕度氧化應激狀態。Milder J 等發現KD 餵養大鼠海馬和肝臟中GSH 水平下降，而脂質過氧化代謝產物4HNE 顯著上調，機制與酮體激活轉錄因子NrF2 通路相關。提示KD 時升高的酮體可以通過ROS 途徑或影響腫瘤細胞對氧化應激的反應，從而提高肺癌、膠質母細胞瘤的放化療療效。
4.3 生酮飲食 與AMPK 腫瘤細胞依賴葡萄糖作為主要能量來源，低碳水化合物飲食導致AMP/ATP 比值增大，AMPK 激活，一方面可以負調控Akt/mTOR通路，一方面則在PPARα 的協同作用下抑制代謝途徑中關鍵酶如PFK2、ACC 等，抑制糖酵解及脂肪酸合成，特異性地殺傷腫瘤細胞。
4.4 生酮飲食 與代謝通路 正常細胞在營養不足時，可以通過對代謝通路系統性的調節（合成信號減少，分解信號增加）來維持自身穩態。而腫瘤細胞則不能適應環境變化，凋亡增加。Lee C 等研究發現飢餓條件下，腫瘤細胞凋亡率明顯高於正常細胞，從而提高化療療效。
