Science最新研究:中年发福,新陈代谢不背锅!

2021
08/16

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临床科研与meta分析
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你一定听说过或者正在经历“中年发福”:十几二十岁的时候狂吃不胖的干饭人,过了一定年龄后突然干不动了,饭量减小了,喝水都长肉了。人们常常将这个现象归咎于代谢的变化。但 8 月 12 日在《科学》Science发表的一项最新研究表明,人在一生中新陈代谢的变化可能和你想的很不一样。


研究团队分析了来自全球 29 个国家和地区、年龄从一周大到 95 岁的 6,600 多人在日常生活中消耗的平均卡路里,发现在人的一生中,新陈代谢早在婴幼儿时期就达到峰值,随后缓慢下降,到 20 岁后基本稳定,大约到 60 岁之后才会再次下降


该研究由中国科学院深圳理工大学(筹)药学院讲席教授、中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家 John Roger Speakman 团队联合美国杜克大学演化人类学副教授 Herman Pontzer 队等多个国际团队合作完成



人一天消耗多少热量?


简单来说,新陈代谢(metabolism)指的是我们消耗热量的速度。过去,大多数大规模研究测量了身体执行呼吸、消化、血液循环等基本功能所需的能量,即维持生命所需的能量。但实际上,这部分仅占我们每天热量消耗的 50% 到 70%。这类研究没有计算我们花在其他事情的能量,例如洗碗、遛狗和健身;它也无法计算大脑消耗的能量,而一般认为大脑消耗的能量约占全身的 20%。


在最新研究中,为了计算每日消耗的总能量,研究团队使用了“双标记水法”(DLW method)。这是一种尿液测试,先让被试喝下同位素标记水,然后测量同位素排出体外的速度。该技术被视为测量实验室外的日常生活中每日能量消耗的黄金标准,自 20 世纪 80 年代以来一直被学界使用。但由于成本原因,研究的规模和范围受到限制。因此,多个实验室决定共享数据,将测量结果上传到同一个数据库——国际原子能机构“双标水”数据库项目(IAEA DLW Database Consortium),看看能否从中找到过往研究无法发现的信息。


“在长大和衰老的过程中,会发生很多生理上的变化,比如青春期、更年期和生命的其他阶段。奇怪的是,我们的‘代谢生命阶段’的时间,似乎与那些典型的里程碑并不一致,”Pontzer 说。



婴儿热量消耗速率最高


汇集和分析整个生命周期中的能量消耗数据,带来了一些令人惊喜的发现。例如,许多人认为十几岁、二十岁是新陈代谢达到顶峰的年龄,但研究人员发现,以单位体重消耗的热量计算,婴儿的新陈代谢率最高。在生命的最初 12 个月内,婴儿的能量需求一路增长。以单位体重计算,一个一岁的孩子的热量消耗速度比成年人快 50%。


“在能量消耗方面,婴儿不是缩小的成人……他们简直是另一个物种,”Pontzer 说。


在出生第一年,婴儿的体重增长了两倍,但这不能完全解释代谢的增加。“长身体当然是一个原因,但即使控制了这个因素,就婴儿的体型和身体组成而言,他们的能量消耗也会比预期要高得多,”Pontzer 说。


婴儿极高的新陈代谢可能部分解释了为什么在这个发育窗口期食物缺乏的儿童更不容易存活,或成年后健康状况更差。“婴儿的细胞内正在发生一些事情,从而变得更加活跃,但我们还不知道这些过程是什么,”Pontzer 说。


一种可能的原因是,婴幼儿的大脑快速发育,消耗了大量能量。2014 年,美国西北大学的生物人类学家 Chris Kuzawa 等人进行的一项研究发现,以葡萄糖消耗量计算,儿童的大脑的能量消耗占了静息状态下全身能量消耗的的 66%,或全天能量消耗的 43%。


研究数据还显示,经过婴儿期的激增之后,新陈代谢每年减慢约 3%,到 20 多岁后趋于平稳。尽管青少年时期是快速增长的时期,但研究人员发现,按单位体重计算,青少年时期的热量需求并未增加。



代谢减慢约从 60 岁开始


研究中另一项令人惊喜的发现,是关于中年的真相。许多人认为,30 岁以后体重就会开始不受控制。“中年发福”的原因其实是多方面的,但最新研究结果表明,新陈代谢的变化并不是其中之一。相反,在 20 多岁到 50 多岁这段时期,人的代谢速率是最稳定的。即使是女性怀孕期间,单位体重的代谢速率也不会发生太大的波动。


实际上,该研究表明,新陈代谢的下降直到 60 岁以后才会发生。这种下降是缓慢的,每年的变化幅度只有 0.7%。但变化的累积影响也比较可观,到 90 多岁的时候,人每天需要的热量要比中年人少 26%。


研究人员说,这可能部分是因为随着年龄的增长,肌肉会减少,而肌肉消耗的热量要比脂肪更多。但一定还有其他因素的影响。Pontzer 说:“我们对肌肉质量这一变量进行了控制。(老年人代谢下降)是因为他们的细胞正在慢下来。”这也提醒我们,由于代谢放慢,八九十岁的老年人需要的药物剂量可能也会相应减少。



代谢变化机制仍然未知


即使考虑到活动水平的差异,研究所发现的代谢随年龄的变化规律仍然存在。Pontzer 说,分析导致能量消耗变化的原因长期是一个难题,因为衰老与许多其他变化密切相关。但该研究支持这样一种观点,即代谢变化不仅仅和生活方式或身体成分的年龄相关变化有关,还涉及其他原因。


以“中年发福”现象为例,Pontzer 指出,人们常常感觉到了三四十岁代谢就慢下来了,到更年期又是一个下坡,但实验数据证明这段时期新陈代谢其实没有变化;实际上,激素变化、压力、疾病和活动水平都会影响我们的胃口、能量消耗和体重。这些因素之间复杂的相互影响,造成了“中年发福”的主观感受。


“所有这些都表明,组织代谢(tissue metabolism),即细胞所做的工作,会以我们仍未完全了解的方式在整个生命周期中发生变化,”Pontzer 说,“我们需要像这样的大数据集来解决这些问题。”


参考来源:

1. https://www.eurekalert.org/news-releases/924765

2. https://www.sciencemag.org/news/2021/08/little-kids-burn-so-much-energy-they-re-different-species-study-finds

3. http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/8/463111.shtm



论文信息


【标题】Daily energy expenditure through the human life course

【作者】Herman Pontzer et. al.

【期刊】Science

【时间】13 Aug 2021

【DOI】10.1126/science.abe5017

【链接】

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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关键词:
新陈代谢,研究,中年,消耗,热量

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