Science新研究顛覆傳統認知，首次揭示機體代謝規律

　　機體的新陳代謝不僅指身體如何處理營養物質并將其轉化為可用的能量，還包括合成、修飾和細胞功能等方面的構建，并作為細胞活動的傳感器和調節器，從而介導生物學過程。新陳代謝狀況與很多疾病有關，包括那些隨著年齡增長而普遍發生的疾病和代謝失調。 其中，身體活動的能量需求是疊加在一個巨大的綜合機制上的，生命的所有基本任務，從發育、繁殖到機體維持和運作。

　　機體的新陳代謝不僅指身體如何處理營養物質并將其轉化為可用的能量，還包括合成、修飾和細胞功能等方面的構建，并作為細胞活動的傳感器和調節器，從而介導生物學過程。新陳代謝狀況與很多疾病有關，包括那些隨著年齡增長而普遍發生的疾病和代謝失調。 其中，身體活動的能量需求是疊加在一個巨大的綜合機制上的，生命的所有基本任務，從發育、繁殖到機體維持和運動等，都需要能量。每日總能量消耗對于理解日常營養需求和身體在各種活動中的消耗都至關重要。然而，我們對人類能量總開支以及它在生命周期中的動態變化卻知之甚少。 前期大多數的研究對人類能量消耗的分析僅限于基礎支出或者是從基礎支出和日常身體活動中估算出的總支出，存在很大的不準確性。自 20 世紀 80 年代「雙標水」這一技術方法誕生以來，就被科學家用于人體能量消耗的測量，它通過收集尿液并分析尿液中標記物的豐度值變化來了解機體的能量代謝情況。因其準確度和精準性，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」。

　　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 John R. Speakman 團隊聯合杜克大學進化人類學副教授Herman Pontzer 團隊等 65 個單位聯手合作，在國際頂級期刊Science 在線發表題為 Daily energy expenditure through the human life course 的研究論文。

　　該研究通過雙標水法測量了 8 天至 95 歲的 6000 多名男性和女性的能量代謝數據，結果發現，嬰兒的代謝率最高，之后存在很長一段時間的穩定期，60 歲以后人的代謝才真正開始出現下坡，而經常被提及的「中年發福」，其罪魁禍首并非代謝降低。

　　主要研究內容

　　總的來說，這項研究系統分析了年齡、身體組成和性別對總能量支出的影響，納入了來自 29 個國家，共計 6421 名的受試者，年齡跨度為 8 天至 95 歲。結果發現，能量總支出和基礎支出均隨非脂肪質量（fat-free mass， FFM）呈冪律增長。

　　通過線性模型和分段回歸分析，研究人員發現在整個生命周期中能量總支出和基礎支出的四個不同階段：

　　第一階段為新生兒。出生第一個月的新生兒的能量消耗與成人相似，能量總支出和基礎支出在第一年都迅速增長，反映了其對能量需求的迅速增加，到一歲時，嬰兒單位體重消耗的卡路里可以達到比成人高 50% 的代謝率。

　　第二階段是青少年階段。在整個兒童期和青春期，隨著非脂肪質量的增加，總支出和基礎支出繼續增加。其代謝率會以每年約 3% 的速度減緩直到 20 歲左右，隨后便穩定下來。盡管青少年時期身體發生劇烈變化，比如身高的增長，但數據表明，青少年每天的能量需求似乎并未有任何增加。在 1～20 歲的多元回歸中，男性的能量代謝均比女性要高，但是性別對能量支出隨年齡的下降速度并沒有明顯的影響。

　　第三個階段是成年期，即從 20 歲到 60 歲。結果發現，這一時期的代謝率和能量消耗是最穩定的。即使在懷孕期間，隨著嬰兒的成長，孕期女性的能量需求也僅僅是隨著體重增加而增加，其自身的能量需求并沒有大幅上升。這也就是說 30 歲以后身體各項機能的下降和體型改變，比如腰圍變粗，體重增加等，這些并不是由于機體代謝發生變化引起的。

　　第四階段為老年時期。研究發現，機體代謝真正開始下降是在 60 歲時，這個時期的能量總支出和基礎支出開始下降，非脂肪質量和脂肪量也開始下降，具體來說，是每年以 0.7% 的速度緩慢下降。但老年人需要消耗的能量也較少，比如說對于 90 歲以上的受試者，能量總支出比中年成年人低約 26%。

　　通過上述的分析結果，研究人員還提供了從嬰兒期到老年的能量總支出和基礎支出的預測方程，以揭示生命過程中的主要代謝變化：嬰兒在出生后的前 12 個月里，對能量的需求會迅速增加，并在 1 歲時達到峰值；隨后逐漸下降，在 20 歲左右達到成人水平，在這一生命階段增加的能量支出可能反映了機體生長和發育的代謝需求；成年期調整后的代謝則非常穩定，即使在懷孕和產后，自身的能量需求并沒有大幅上升；真正出現下坡是在老年時期，此時代謝率的下降可能會使得體重增加，進而增加患各種代謝性疾病的風險。

　　研究總結

　　綜上所述，這項由 60 余團隊參與的大規模國際合作，研究樣本覆蓋從剛出生后 1 周的嬰兒到 95 歲老人，涵蓋了近乎全部年齡分層，通過系統分析了人體代謝規律的「高峰」與「低谷」，首次揭示了全生命周期的代謝規律。

　　這一成果也顛覆了以往人們對代謝的認知，比如我們所認為的青春期才是高代謝時期，其實嬰兒期才是；以及普遍認為代謝率下降是「中年發福」的原因，但研究揭示總能量消耗在約 60 歲左右才開始下降。同時，研究結果也提醒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。

　　此外，這也為研究與代謝率密切相關的疾病、藥物活性和愈合過程的動力學提供了一個重要資源數據，所以說，闡明生命過程和個體間變異的潛在代謝變化過程可能有助于揭示代謝變化在健康和疾病中的作用。