【中國(guó)科學(xué)報(bào)】科學(xué)家首次揭示全生命周期代謝規(guī)律
“人到中年,大不如前?!薄按x下降,喝水都胖。”真的是這樣嗎?一項(xiàng)新研究證實(shí)并非如此。
中國(guó)科學(xué)院深圳理工大學(xué)(籌)藥學(xué)院講席教授、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所能量代謝與生殖研究中心首席科學(xué)家約翰·羅杰·斯彼克曼團(tuán)隊(duì),聯(lián)合美國(guó)杜克大學(xué)進(jìn)化人類學(xué)副教授赫爾曼·龐澤團(tuán)隊(duì)等多個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn),嬰兒的代謝率最高,而且人的代謝在60歲以后才真正開始下降,“中年發(fā)福”的罪魁禍?zhǔn)撞⒎谴x低。8月13日,相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)》。
中年消耗最穩(wěn)定
從呱呱墜地到垂暮之年,在這次跨越生命的探索中,研究人員在全球29個(gè)國(guó)家的6000多名受試者中找到了人體代謝規(guī)律的“高峰”與“低谷”,首次揭示了全生命周期的代謝規(guī)律。
很多人認(rèn)為,在十幾到二十幾歲的青春年紀(jì),代謝率會(huì)達(dá)到頂峰。但事實(shí)上,嬰兒的代謝率最高。研究人員發(fā)現(xiàn),嬰兒在出生后的前12個(gè)月里,對(duì)能量的需求會(huì)迅速增加,因此1歲時(shí),嬰兒?jiǎn)挝惑w重消耗的卡路里比成人高50%。
“一部分原因可能是幾周大的嬰兒活動(dòng)量小,到1歲左右才開始真正活躍起來。與此同時(shí),嬰兒的靜息代謝率也大幅度上升,這可能與他們快速長(zhǎng)大有關(guān)?!彼贡丝寺f。嬰兒期如此高的能量需求,可能導(dǎo)致了嬰兒期的成活率非常依賴能量供給,如果在這一關(guān)鍵的發(fā)育時(shí)期能量供給不足,就很難成活,即使成活下來也很難正常生長(zhǎng)到成年。
經(jīng)過嬰兒初期的激增之后,代謝率會(huì)以每年約3%的速度減緩直到20歲左右,隨后便穩(wěn)定下來。
盡管青少年在迅速生長(zhǎng)發(fā)育,但數(shù)據(jù)表明,青少年每天的能量需求似乎并未有任何增加?!拔覀儽緛碚J(rèn)為青春期的代謝率會(huì)有所不同,但是事實(shí)并非如此?!饼嫕烧f。
令人意外的是,研究發(fā)現(xiàn)20~50歲的青年和中年人的代謝率和能量消耗是最穩(wěn)定的。即使在懷孕期間,隨著嬰兒的成長(zhǎng),孕期女性的能量需求僅僅隨著體重增加而增加,其自身的能量需求并沒有大幅上升。
“30歲以后出現(xiàn)的身體各項(xiàng)機(jī)能下降、腰圍變粗,代謝發(fā)生變化并非是誘因?!彼贡丝寺硎?。
真正開始走下坡路是在60歲。研究指出,人體的代謝率在60歲之后才真正開始下降,且每年以0.7%的速度緩慢下降。但老年人需要消耗的能量也較少,比如90多歲的老人每天需要消耗的熱量比中年人少26%。
一次對(duì)生命規(guī)律的思考
縱觀生命周期的代謝規(guī)律,究竟是什么影響了人體的代謝水平?
龐澤表示,隨著年齡的增長(zhǎng),肌肉質(zhì)量的減少可能是代謝下降的部分原因,因?yàn)榧∪馊紵目防锉戎径啵@并不是全部原因。
斯彼克曼表示,盡管影響代謝水平的最大因素可能是身體的筋肉組織量,但筋肉組織量本身也受體重、性別、年齡的影響。能量需求隨時(shí)間變化的機(jī)制目前還不完全清楚。
探索生命的規(guī)律是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。斯彼克曼表示,這項(xiàng)研究成果顛覆了以往人們對(duì)代謝的認(rèn)知,也表明人們可能需要重新審視發(fā)育階段和衰老階段的能量需求和營(yíng)養(yǎng)策略。
“該研究對(duì)能量需求進(jìn)行了估計(jì),人們可以更準(zhǔn)確地計(jì)算出他們需要吃多少食物既能保證營(yíng)養(yǎng),又能避免體重增加。目前我們正在與一家在線提供膳食建議的中國(guó)公司建立聯(lián)系?!彼贡丝寺硎荆瑥母鼜V泛的角度來看,只有了解了人口有多大的能量需求,才知道需要生產(chǎn)多少食品,才能知道糧食安全的紅線在哪兒。
《科學(xué)》同時(shí)刊發(fā)的觀點(diǎn)文章評(píng)價(jià):該項(xiàng)研究為人類新陳代謝研究提供了重要的新見解。而且,團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神讓這項(xiàng)規(guī)模空前的研究成為可能。
一場(chǎng)遵循“金標(biāo)準(zhǔn)”的全球合作
這是一場(chǎng)大規(guī)模的國(guó)際合作,近100個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)共同參與,研究樣本幾乎覆蓋了從剛出生后1周的嬰兒到95歲老人的全年齡層。
過去,科學(xué)家在代謝研究領(lǐng)域開展了諸多大規(guī)模的研究,但僅僅關(guān)注于測(cè)量人體的基礎(chǔ)代謝率,即人體進(jìn)行呼吸、消化、泵血等重要基本功能時(shí)所消耗的能量。然而,這部分維持生命所需要消耗的基本能量只占人體每天總能量消耗的50%至70%。人類日常生活中從事家務(wù)、運(yùn)動(dòng),甚至思考、坐立不安也會(huì)消耗能量,而此前的研究中,這些日?;顒?dòng)需要的能量并未納入大規(guī)模研究中。
對(duì)此,研究人員使用“雙標(biāo)水”法來測(cè)算人們每天消耗的總能量。
“雙標(biāo)水”是自20世紀(jì)80年代以來,被科學(xué)家用于人體能量消耗的測(cè)量技術(shù),通過收集尿液并分析其中標(biāo)記物的豐度值變化了解機(jī)體的能量代謝情況。因其準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)性,該技術(shù)被認(rèn)為是在實(shí)驗(yàn)室之外,測(cè)量自由活動(dòng)狀態(tài)下的日常能量消耗的“金標(biāo)準(zhǔn)”。
不過,由于該技術(shù)成本高昂、研究規(guī)模和范圍受限,因此多個(gè)實(shí)驗(yàn)室決定共享相關(guān)數(shù)據(jù),并將測(cè)量結(jié)果整合在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中。
“面對(duì)龐大的數(shù)據(jù)庫,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和管理是最困難的部分。因此,我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)新的方程,將不同實(shí)驗(yàn)室以不同方式分析的數(shù)據(jù),最終轉(zhuǎn)換為通用數(shù)據(jù),回答了單個(gè)研究團(tuán)隊(duì)無法回答的問題。”作為國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)“雙標(biāo)水”數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人,斯彼克曼表示,正是基于“雙標(biāo)水”技術(shù)的精確檢測(cè)方法,研究團(tuán)隊(duì)檢測(cè)了人們每天總能耗的數(shù)值,通過匯集和分析整個(gè)生命周期的能量消耗的數(shù)據(jù),觀察人體的代謝規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了這些現(xiàn)象。
相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1126/science.abe5017
(原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2021-08-16 第1版 要聞)
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