來(lái)源 Duke University、ScienceNews 等

編譯 戚譯引

你一定聽(tīng)說(shuō)過(guò)或者正在經(jīng)歷“中年發(fā)?！保菏畮锥畾q的時(shí)候狂吃不胖的干飯人，過(guò)了一定年齡后突然干不動(dòng)了，飯量減小了，喝水都長(zhǎng)肉了。人們常常將這個(gè)現(xiàn)象歸咎于代謝的變化。但 8 月 12 日在《科學(xué)》（Science）發(fā)表的一項(xiàng)最新研究表明，人在一生中新陳代謝的變化可能和你想的很不一樣。

研究團(tuán)隊(duì)分析了來(lái)自全球 29 個(gè)國(guó)家和地區(qū)、年齡從一周大到 95 歲的 6,600 多人在日常生活中消耗的平均卡路里，發(fā)現(xiàn)在人的一生中，新陳代謝早在嬰幼兒時(shí)期就達(dá)到峰值，隨后緩慢下降，到 20 歲后基本穩(wěn)定，大約到 60 歲之后才會(huì)再次下降。

該研究由中國(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 John Roger Speakman 團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國(guó)杜克大學(xué)演化人類學(xué)副教授 Herman Pontzer 隊(duì)等多個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)合作完成。

人一天消耗多少熱量？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，新陳代謝（metabolism）指的是我們消耗熱量的速度。過(guò)去，大多數(shù)大規(guī)模研究測(cè)量了身體執(zhí)行呼吸、消化、血液循環(huán)等基本功能所需的能量，即維持生命所需的能量。但實(shí)際上，這部分僅占我們每天熱量消耗的 50% 到 70%。這類研究沒(méi)有計(jì)算我們花在其他事情的能量，例如洗碗、遛狗和健身；它也無(wú)法計(jì)算大腦消耗的能量，而一般認(rèn)為大腦消耗的能量約占全身的 20%。

在最新研究中，為了計(jì)算每日消耗的總能量，研究團(tuán)隊(duì)使用了“雙標(biāo)記水法”（DLW method）。這是一種尿液測(cè)試，先讓被試喝下同位素標(biāo)記水，然后測(cè)量同位素排出體外的速度。該技術(shù)被視為測(cè)量實(shí)驗(yàn)室外的日常生活中每日能量消耗的黃金標(biāo)準(zhǔn)，自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)一直被學(xué)界使用。但由于成本原因，研究的規(guī)模和范圍受到限制。因此，多個(gè)實(shí)驗(yàn)室決定共享數(shù)據(jù)，將測(cè)量結(jié)果上傳到同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)——國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)“雙標(biāo)水”數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目（IAEA DLW Database Consortium），看看能否從中找到過(guò)往研究無(wú)法發(fā)現(xiàn)的信息。

“在長(zhǎng)大和衰老的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生很多生理上的變化，比如青春期、更年期和生命的其他階段。奇怪的是，我們的‘代謝生命階段’的時(shí)間，似乎與那些典型的里程碑并不一致，”Pontzer 說(shuō)。

嬰兒熱量消耗速率最高

匯集和分析整個(gè)生命周期中的能量消耗數(shù)據(jù)，帶來(lái)了一些令人驚喜的發(fā)現(xiàn)。例如，許多人認(rèn)為十幾歲、二十歲是新陳代謝達(dá)到頂峰的年齡，但研究人員發(fā)現(xiàn)，以單位體重消耗的熱量計(jì)算，嬰兒的新陳代謝率最高。在生命的最初 12 個(gè)月內(nèi)，嬰兒的能量需求一路增長(zhǎng)。以單位體重計(jì)算，一個(gè)一歲的孩子的熱量消耗速度比成年人快 50%。

“在能量消耗方面，嬰兒不是縮小的成人……他們簡(jiǎn)直是另一個(gè)物種，”Pontzer 說(shuō)。

在出生第一年，嬰兒的體重增長(zhǎng)了兩倍，但這不能完全解釋代謝的增加?！伴L(zhǎng)身體當(dāng)然是一個(gè)原因，但即使控制了這個(gè)因素，就嬰兒的體型和身體組成而言，他們的能量消耗也會(huì)比預(yù)期要高得多，”Pontzer 說(shuō)。

嬰兒極高的新陳代謝可能部分解釋了為什么在這個(gè)發(fā)育窗口期食物缺乏的兒童更不容易存活，或成年后健康狀況更差?！皨雰旱募?xì)胞內(nèi)正在發(fā)生一些事情，從而變得更加活躍，但我們還不知道這些過(guò)程是什么，”Pontzer 說(shuō)。

一種可能的原因是，嬰幼兒的大腦快速發(fā)育，消耗了大量能量。2014 年，美國(guó)西北大學(xué)的生物人類學(xué)家 Chris Kuzawa 等人進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，以葡萄糖消耗量計(jì)算，兒童的大腦的能量消耗占了靜息狀態(tài)下全身能量消耗的的 66%，或全天能量消耗的 43%。

研究數(shù)據(jù)還顯示，經(jīng)過(guò)嬰兒期的激增之后，新陳代謝每年減慢約 3%，到 20 多歲后趨于平穩(wěn)。盡管青少年時(shí)期是快速增長(zhǎng)的時(shí)期，但研究人員發(fā)現(xiàn)，按單位體重計(jì)算，青少年時(shí)期的熱量需求并未增加。

代謝減慢約從 60 歲開(kāi)始

研究中另一項(xiàng)令人驚喜的發(fā)現(xiàn)，是關(guān)于中年的真相。許多人認(rèn)為，30 歲以后體重就會(huì)開(kāi)始不受控制?！爸心臧l(fā)福”的原因其實(shí)是多方面的，但最新研究結(jié)果表明，新陳代謝的變化并不是其中之一。相反，在 20 多歲到 50 多歲這段時(shí)期，人的代謝速率是最穩(wěn)定的。即使是女性懷孕期間，單位體重的代謝速率也不會(huì)發(fā)生太大的波動(dòng)。

實(shí)際上，該研究表明，新陳代謝的下降直到 60 歲以后才會(huì)發(fā)生。這種下降是緩慢的，每年的變化幅度只有 0.7%。但變化的累積影響也比較可觀，到 90 多歲的時(shí)候，人每天需要的熱量要比中年人少 26%。

研究人員說(shuō)，這可能部分是因?yàn)殡S著年齡的增長(zhǎng)，肌肉會(huì)減少，而肌肉消耗的熱量要比脂肪更多。但一定還有其他因素的影響。Pontzer 說(shuō)：“我們對(duì)肌肉質(zhì)量這一變量進(jìn)行了控制。（老年人代謝下降）是因?yàn)樗麄兊募?xì)胞正在慢下來(lái)?！边@也提醒我們，由于代謝放慢，八九十歲的老年人需要的藥物劑量可能也會(huì)相應(yīng)減少。

代謝變化機(jī)制仍然未知

即使考慮到活動(dòng)水平的差異，研究所發(fā)現(xiàn)的代謝隨年齡的變化規(guī)律仍然存在。Pontzer 說(shuō)，分析導(dǎo)致能量消耗變化的原因長(zhǎng)期是一個(gè)難題，因?yàn)樗ダ吓c許多其他變化密切相關(guān)。但該研究支持這樣一種觀點(diǎn)，即代謝變化不僅僅和生活方式或身體成分的年齡相關(guān)變化有關(guān)，還涉及其他原因。

以“中年發(fā)?！爆F(xiàn)象為例，Pontzer 指出，人們常常感覺(jué)到了三四十歲代謝就慢下來(lái)了，到更年期又是一個(gè)下坡，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明這段時(shí)期新陳代謝其實(shí)沒(méi)有變化；實(shí)際上，激素變化、壓力、疾病和活動(dòng)水平都會(huì)影響我們的胃口、能量消耗和體重。這些因素之間復(fù)雜的相互影響，造成了“中年發(fā)福”的主觀感受。

“所有這些都表明，組織代謝（tissue metabolism），即細(xì)胞所做的工作，會(huì)以我們?nèi)晕赐耆私獾姆绞皆谡麄€(gè)生命周期中發(fā)生變化，”Pontzer 說(shuō)，“我們需要像這樣的大數(shù)據(jù)集來(lái)解決這些問(wèn)題?！?/p>

論文信息

【標(biāo)題】Daily energy expenditure through the human life course

【作者】Herman Pontzeret. al.

【期刊】Science

【時(shí)間】13 Aug 2021

【DOI】10.1126/science.abe5017

【鏈接】

https://science.sciencemag.org/content/373/6556/808

【摘要】Total daily energy expenditure (“total expenditure”) reflects daily energy needs and is a critical variable in human health and physiology, but its trajectory over the life course is poorly studied. We analyzed a large, diverse database of total expenditure measured by the doubly labeled water method for males and females aged 8 days to 95 years. Total expenditure increased with fat-free mass in a power-law manner, with four distinct life stages. Fat-free mass–adjusted expenditure accelerates rapidly in neonates to ~50% above adult values at ~1 year; declines slowly to adult levels by ~20 years; remains stable in adulthood (20 to 60 years), even during pregnancy; then declines in older adults. These changes shed light on human development and aging and should help shape nutrition and health strategies across the life span.

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