低代謝抗衰受挑戰(zhàn)?健康長壽的新陳代謝竟是“高低都要”
在抗衰領(lǐng)域,常常是“活得快,死得早”,高代謝的小鼠在匆匆數(shù)年里走完出生、生育、死亡的全過程,低代謝的大象則享有數(shù)十年的生命長度[1]。
然而,科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn),讓人處于高代謝狀態(tài)也會帶來明顯的健康效益,乃至延長壽命:運動會提高代謝率,同時讓人身材勻稱、免疫力提高、運動能力增強(qiáng)[2]。
這不免讓人陷入迷惑,到底是低代謝好還是高代謝好?
代謝,是新陳代謝(metabolism)的簡稱,作為生物體中維持生命的化學(xué)反應(yīng)的集合,代謝的快慢用代謝率來表示[3]。
早在20世紀(jì),科學(xué)家們就提出了代謝率假說,用來解釋“活得快,死得早”的現(xiàn)象:在生物體內(nèi),作為細(xì)胞工廠的線粒體,能夠?qū)⒀鯕廪D(zhuǎn)化為體內(nèi)的能量貨幣ATP,但同時也會產(chǎn)生少量能夠損傷線粒體DNA和細(xì)胞核DNA的活性氧(ROS)[4]。
機(jī)體新陳代謝速度加快,意味著線粒體產(chǎn)生ATP的過程加快,也意味著同樣的時間里,機(jī)體會產(chǎn)生更多副產(chǎn)物ROS,從而導(dǎo)致更多蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA損傷。
于是,為了對抗這種損傷,體內(nèi)蛋白質(zhì)生成和DNA損傷修復(fù)的頻率升高,過程中出現(xiàn)的錯誤積累,在增加體內(nèi)修復(fù)系統(tǒng)壓力的同時,也加大了突變風(fēng)險,使得機(jī)體逐漸走向老化[4]。
圖注:【機(jī)制解讀:代謝率假說】[4]
為了證明該假說,科學(xué)家們不僅在動物身上進(jìn)行了實驗,還收集了人類衰老的真實數(shù)據(jù)。在研究中,代謝率被分為了兩種,基礎(chǔ)代謝率和靜息代謝率。
其中基礎(chǔ)代謝率(basal metabolism rate,BMR)是指人體在清醒且安靜,不受肌肉活動、環(huán)境溫度、消化及精神緊張等因素影響時,維持生命活動所消耗的最低能量。相比之下,靜息代謝率(rest metabolism rate,RMR)的測量條件更寬容,不考慮神經(jīng)活動、精神緊張的影響[5]。
兩者都能用于研究代謝的快慢,如果實驗條件允許,選擇BMR能排除更多干擾,但BMR的測量要求受試者長時間禁食,并留在測試設(shè)施中過夜,一些研究難以滿足BMR的測量條件。出于現(xiàn)實的考慮,RMR就成了更合適的選擇[6]。
2008年,發(fā)表在《The Journals of Gerontology》上的一篇研究用BMR對巴爾的摩老齡化縱向研究隊列進(jìn)行評估,因為該研究的受試者被安置在老年醫(yī)學(xué)中心的病房內(nèi),有充足的條件獲得BMR數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),較高的BMR是死亡率的重要危險因素,并且獨立于年齡、體重指數(shù)、吸煙、糖尿病等其他危險因素[7]。
隨后在2014年,Jennifer A. Schrack博士在門診訪視期間又進(jìn)行了人體代謝研究,這次他以RMR來評估志愿者的代謝情況。他對同樣來自巴爾的摩老齡化縱向研究的志愿者進(jìn)行了為期三天的調(diào)查,將老人分為長壽組和非長壽組,結(jié)果發(fā)現(xiàn)調(diào)整了年齡、性別、身體成分這些影響因素后,長壽老人具有更低的RMR[8]。
盡管使用了不同的指標(biāo),但這兩項研究都肯定了低代謝率和抗衰的正向聯(lián)系。而在現(xiàn)象背后,研究者們推測,長壽者的低代謝率也許是因為體內(nèi)的慢性炎癥水平更低,也可能是因為其代謝效率比高代謝率人群更高,維持生命的能量需求更少[7,8]。
按照上文描述,低代謝抗衰似乎板上釘釘了,但是我們會發(fā)現(xiàn),代表高代謝狀態(tài)的運動,同樣有大量研究肯定了它的抗衰效果,包括減少炎癥、改善肌少癥與認(rèn)知功能等[9]。
那么為什么會出現(xiàn)這樣看似矛盾的結(jié)果呢?
分析下來,其實是由于概念的混淆。通過長期研究,人們發(fā)現(xiàn),運動期間人體確實處于高代謝狀態(tài),但未必會升高長期的基礎(chǔ)/靜息代謝率。
因為運動并不直接提高RMR,而是通過肌肉增長導(dǎo)致RMR升高[10],而不同類型的運動有著不一樣的增肌效果,這就意味著一個長期鍛煉的人也可能具有很低的靜息代謝率。
顯然,長期鍛煉的個體同時享受到了低基礎(chǔ)/靜息代謝率和高代謝的運動狀態(tài)帶來的抗衰收益。不過,前者可以測得,那后者該如何評估呢?
筆者查閱諸多資料后,鎖定了最大攝氧量(maximal oxygen consumption,VO?max)指標(biāo)。
VO?max指的是在人體進(jìn)行最大強(qiáng)度的運動,各器官、系統(tǒng)機(jī)能達(dá)到最高時,機(jī)體所能攝入的氧氣含量。這一指標(biāo)既可用于反映人體有氧運動能力,也可被用來衡量心肺健康這項全因死亡率的獨立預(yù)測指標(biāo)[11]。筆者發(fā)現(xiàn)它也反映了機(jī)體最高代謝率。
就像進(jìn)行運動規(guī)劃前,我們需要測量心率儲備(=最大心率-靜息心率),來評估整體的健康水平,決定進(jìn)行的運動強(qiáng)度一樣[12],人體也存在一個可以通過最高代謝率-基礎(chǔ)/靜息代謝率得到的“代謝率儲備”,或許“高代謝率儲備”,或許才是抗衰人真正的代謝追求。
圖注:運動對不同器官和系統(tǒng)衰老過程的影響[9]
在收獲“高代謝率儲備”上,盡管運動對提升“峰值”(最高代謝率)頗有效果,但在下降“低值”(基礎(chǔ)/靜息代謝率)上卻很平淡[13]。而抗衰領(lǐng)域最經(jīng)典、最可靠的熱量限制法(CR),則在降低基礎(chǔ)/靜息代謝率方面發(fā)揮良好。
通過對過往大量卡路里研究進(jìn)行分析,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),CR會導(dǎo)致代謝率降低,并且和體重的減輕沒有明顯相關(guān),這意味著代謝率的降低有一部分來自代謝適應(yīng)(如下圖所示)[14]。
圖注:顯示了熱量限制研究和減重研究中測得的體重變化和代謝適應(yīng)情況[14]
同時,研究者們還探究了CR對運動的影響,發(fā)現(xiàn)CR不僅降低靜息代謝率,也降低了運動期間的能量消耗。但好在隨著CR的時長增加,每日能量消耗總量和運動相關(guān)能量消耗的下降逐漸消失,這意味著CR對“代謝率儲備”的影響非常有限,在長時間尺度上可以忽略[14]。
CR和運動的結(jié)合,仍然是代謝抗衰的絕配方法。
時光派點評
討論暫時告一段落,目前“代謝率儲備”還只是一個缺乏證據(jù)的觀點,我們還需要更多的研究來證明或證偽。根據(jù)馬哲思想,事物總是在曲折中前進(jìn),目前仍有許多研究在挑戰(zhàn)代謝率假說,也許隨著時間推移,這項曾經(jīng)被無數(shù)人認(rèn)可的假說也會被扔進(jìn)廢紙簍,在此之前,讓子彈再飛一會吧!
編輯:時光派 姜茶
特邀作者:復(fù)旦大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)-卷耳
——TIMEPIE——
這里是只做最硬核續(xù)命學(xué)研究的時光派,專注“長壽科技”科普。日以繼夜翻閱文獻(xiàn)撰稿只為給你帶來最新、最全前沿抗衰資訊,歡迎評論區(qū)留下你的觀點和疑惑;日更動力源自你的關(guān)注與分享,抗衰路上與你并肩同行!
參考文獻(xiàn)
[1] Healy, K., Ezard, T. H., Jones, O. R., Salguero-Gómez, R., & Buckley, Y. M. (2019). Animal life history is shaped by the pace of life and the distribution of age-specific mortality and reproduction. Nature Ecology & Evolution, 3(8), 1217–1224. https://doi.org/10.1038/s41559-019-0938-7
[2] Broskey, N. T., Marlatt, K. L., Most, J., Erickson, M. L., Irving, B. A., & Redman, L. M. (2019). The panacea of human aging: Calorie restriction versus exercise. Exercise and Sport Sciences Reviews, 47(3), 169–175. https://doi.org/10.1249/jes.0000000000000193
[3] Wikimedia Foundation. (2023, February 25). Metabolism. Wikipedia. Retrieved March 30, 2023, from https://en.wikipedia.org/wiki/Metabolism
[4] Martin, A. P., & Palumbi, S. R. (1993). Body size, metabolic rate, generation time, and the molecular clock. Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(9), 4087–4091. https://doi.org/10.1073/pnas.90.9.4087
[5] Wikimedia Foundation. (2023, January 12). 基礎(chǔ)代謝率. Wikipedia. Retrieved March 30, 2023, from https://zh.wikipedia.org/zh-tw/基礎(chǔ)代謝率
[6] BMR 和 RMR的區(qū)別. (n.d.). Retrieved March 30, 2023, from https://www.vsdiffer.com/vs/bmr-vs-rmr.html
[7] Ruggiero, C., Metter, E. J., Melenovsky, V., Cherubini, A., Najjar, S. S., Ble, A., Senin, U., Longo, D. L., & Ferrucci, L. (2008). High basal metabolic rate is a risk factor for mortality: The Baltimore Longitudinal Study of Aging. The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences, 63(7), 698–706. https://doi.org/10.1093/gerona/63.7.698
[8] Schrack, J. A., Knuth, N. D., Simonsick, E. M., & Ferrucci, L. (2014). “ideal” aging is associated with lower resting metabolic rate: The Baltimore Longitudinal Study of Aging. Journal of the American Geriatrics Society, 62(4), 667–672. https://doi.org/10.1111/jgs.12740
[9] Carapeto, P. V., & Aguayo-Mazzucato, C. (2021). Effects of exercise on cellular and tissue aging. Aging, 13(10), 14522–14543. https://doi.org/10.18632/aging.203051
[10] Speakman, J., & Selman, C. (2003). Physical activity and resting metabolic rate. Proceedings of the Nutrition Society, 62(3), 621-634. doi:10.1079/PNS2003282
[11] Wikimedia Foundation. (2023, March 19). Vo2 Max. Wikipedia. Retrieved March 30, 2023, from https://en.wikipedia.org/wiki/VO2_max
[12] What is heart rate reserve? Cleveland Clinic. (n.d.). Retrieved March 30, 2023, from https://my.clevelandclinic.org/health/articles/24649-heart-rate-reserve
[13] MacKenzie-Shalders, K., Kelly, J. T., So, D., Coffey, V. G., & Byrne, N. M. (2020). The effect of exercise interventions on resting metabolic rate: A systematic review and meta-analysis. Journal of Sports Sciences, 38(14), 1635–1649. https://doi.org/10.1080/02640414.2020.1754716
[14] Most, J., & Redman, L. M. (2020). Impact of calorie restriction on energy metabolism in humans. Experimental Gerontology, 133, 110875. https://doi.org/10.1016/j.exger.2020.110875