科學家首次揭示全生命周期代謝規律
“人到中年，大不如前”“代謝下降，喝水都胖”，真的是這樣嗎？
一項新的成果證實并非如此。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，顛覆了以往人們對“青春期代謝率高，中年之后代謝下降”的認知。
8月13日，中國科學院深圳理工大學（籌）藥學院講席教授、中國科學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）團隊聯合杜克大學進化人類學副教授赫爾曼·龐澤（Herman Pontzer）等多個國際團隊的最新研究成果發表于《科學》雜志。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的代謝率的高峰和低谷，首次揭示了全生命周期的代謝規律。
一場遵循“金標準”的全球合作
近100個國際團隊共同參與；來自29個國家的6000多名受試者；研究樣本幾乎覆蓋所有年齡層。這是一場大規模的國際合作，也是一次對人體代謝率的全生命周期探索。
此前，許多大規模的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%至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，這些日常活動需要的能量并未納入大規模研究中。
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這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的日常能量消耗的“金標準”。
由于此類研究成本昂貴、研究的規模和范圍都受到限制。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。
“針對龐大的數據庫，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。”作為國際原子能機構“雙標水”數據庫項目的主要負責人，斯彼克曼表示，正是基于“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的能量消耗的數據，觀察人體的代謝規律，發現了一些令人驚喜的現象。
一項跨越生命的探索
從呱呱墜地的嬰兒到垂暮之年的老人，在這次跨越生命的探索中，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以達到比成人的代謝率高50%。
“部分原因可能是在他們生命最初的幾周基本上是久坐不動的，到一歲左右才開始真正的活躍起來。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。”斯彼克曼說，嬰兒期如此高的能量需求，可能導致了嬰兒期的成活率非常依賴能量供給，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，就會以每年約3%的速度減緩直到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。”龐澤說。
另一個有趣的發現是在中年時期。在該項研究中，團隊發現，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。
“也許有人告訴你，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。”斯彼克曼表示。
看來，“人到中年，大不如前”，這“鍋”代謝可不背。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仍有中年人的74%。
一次對生命規律的思考
縱觀全生命周期的代謝規律，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。”龐澤表示。
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還不完全清楚。
探索生命的規律是一個漫長的過程，而利用已有的理論成果可以做更多有意義的事情。斯彼克曼表示，這項研究成果顛覆了以往人們對代謝的認知，也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。
“該研究可以對能量需求進行估計，人們可以更準確地計算出他們需要吃多少食物既能保證營養，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公司建立聯系。”斯彼克曼表示，從更廣泛的角度來看，只有了解了人口有多大的能量需求，才知道需要生產多少食品，才知道糧食安全的紅線在哪兒。
《科學》雜志特別刊發了題為Taking the long view on metabolism（《長遠眼光看代謝》）的觀點文章評價：這項研究為人類新陳代謝的研究提供了重要的新見解。團隊杰出的協作精神，讓這項具備了空前規模和范圍的研究成為可能。
人類生命過程中的總能量消耗
