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    科學家揭示全生命周期代謝規律

    2021-08-13 深圳先進技術研究院
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    語音播報

      8月13日,中國科學院深圳理工大學(籌)藥學院講席教授、中科院深圳先進技術研究院醫藥所能量代謝與生殖研究中心首席科學家約翰·羅杰·斯彼克曼(John Roger Speakman)團隊與美國杜克大學進化人類學副教授赫爾曼·龐澤(Herman Pontzer)等多個國際團隊合作的最新研究成果發表在《科學》上。該研究通過大規模的國際合作,準確測量了人類從出生到老年代謝率的高峰和低谷,首次揭示出全生命周期的代謝規律。研究表明,人的代謝規律呈現出“升高-下降-穩定-緩慢下降”的模式,改變了以往人們對“青春期代謝率高,中年之后代謝下降”的認知。 

      此前,許多大規模研究僅僅關注于測量人體的基礎代謝率,即進行呼吸、消化、心臟搏動等重要基本功能時所消耗的能量。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%70%。人類日常生活中從事家務、運動,甚至思考、坐立不安也會消耗能量,但此前的研究中,這些日?;顒有枰哪芰坎⑽醇{入大規模研究中。為了測算人在日常生活中的能量消耗,論文共同通訊作者赫爾曼·龐澤與國際原子能科學家小組分析了6000余名被測者在日常生活中消耗的平均卡路里的數據,數據樣本年齡覆蓋從剛出生后1周的嬰兒到95歲的老人。 

      “雙標水”是自20世紀80年代以來,被科學家用于人體能量消耗的測量技術,通過收集尿液并分析尿液中標記物的豐度值變化,了解機體的能量代謝情況。由于其準確度和精準性,該技術被認為是在實驗室之外,測量自由活動狀態下日常能量消耗的“金標準”。由于此類研究成本昂貴,研究的規模和范圍均受到限制。因此,多個實驗室決定共享相關數據,并將測量結果整合在一個數據庫中?!搬槍嫶蟮臄祿?,對數據進行整合和管理是最困難的部分,我們設計了一個新的方程,將不同實驗室以不同方式分析的數據,最終轉換為通用方法,回答了單個研究團隊無法回答的問題?!弊鳛閲H原子能機構“雙標水”數據庫項目的主要負責人,斯彼克曼表示,基于“雙標水”技術的精確檢測方法,研究團隊檢測了人們每天總能耗的數值,通過匯集和分析整個生命周期能量消耗的數據,觀察人體的代謝規律。  

      該研究中,研究人員找到了人體代謝規律的“高峰”與“低谷”。數據表明,嬰兒的代謝率是最高的。嬰兒在出生后的前12個月里,對能量的需求會迅速增加,因此到一歲時,嬰兒單位體重消耗的卡路里可比成人的代謝率高50%?!安糠衷蚩赡苁窃谒麄兩畛醯膸字芑旧鲜蔷米粍拥?,到一歲左右才開始真正活躍起來。與此同時,嬰兒的靜息代謝率也大幅度上升,這可能與他們驚人的生長率有關?!彼贡丝寺f,嬰兒期如此高的能量需求,可能導致嬰兒期的成活率十分依賴能量供給,如果在嬰兒期這個關鍵的發育時間窗口能量供給不足,就很難成活,即使成活下來也很難正常生長到成年。 

      代謝率在經過嬰兒初期的激增之后,會以每年約3%的速度減緩至20多歲,隨后便穩定下來進入正常狀態。“盡管青少年時期是生長突增的時期,但數據表明,青少年時期的每天能量需求似乎并沒有任何增加。我們本來認為青春期的代謝率會有所不同,但是事實并非如此?!饼嫕烧f。研究還發現,20多歲至50多歲這一時期的能量消耗是最穩定的。即使在懷孕期間,伴隨著嬰兒的成長,孕期女性的能量需求僅僅是隨著體重的增加而增加,其自身的能量需求并沒有出現大幅上升?!耙苍S有人告訴你,30歲以后身體的各項機能都會下降從而導致體重的增長,但作為家庭和社會中流砥柱的中年人,發福的因素有很多,我們的研究表明,最起碼代謝率變化并不是原因之一?!彼贡丝寺硎?。那真正的分水嶺在哪里? 研究指出,人體的代謝率在60歲之后才真正開始緩慢下降,雖然每年以0.7%的速度緩慢下降,但到90多歲時,人每天需要消耗的卡路里只有中年人的74%。 

      那么究竟是什么影響了人體的代謝水平?“隨著年齡的增長,肌肉質量的減少可能是代謝下降的部分原因,因為肌肉燃燒的卡路里比脂肪多。但這并不是全部原因,因為即便是我們控制了肌肉量的因素后,受試者細胞水平的代謝也在減慢?!饼嫕杀硎?。對此,斯彼克曼也表示,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。能量需求隨時間變化的機制目前尚不完全清楚,但該研究改變了以往人們對代謝的認知,表明我們可能需要重新審視發育階段和衰老階段的能量需求和營養策略。 

      論文鏈接 

    人類生命過程中的總能量消耗 

    打印 責任編輯:閻芳

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