中年发福代谢率不背锅，人类全生命周期的能量消耗变化分析

撰文 | LEI

责编 | 酶美

人体的总能量消耗（total energy expenditure，TEE）包括基础能量消耗（basal energy expenditure，BEE）和体力活动（physical activity）等多方面的需要。基础能量消耗为维持生命存活所需要的能量，比如呼吸、消化等。而在此基础上，体力活动是能量消耗的主要部分，取决于劳动的强度和持续时间，可能会数倍于基础能量消耗。

目前对人类的总能量消耗及其在一生中的改变知之甚少。既往多数研究都集中在基础能量消耗 (BEE)上。测量能量消耗可以使用两种方法， 一种是间接测热法，将个体隔离在“代谢舱”内，通过测量气体交换和产热来估算能量消耗。另外一种是采用双重标记水 (DLW) 技术，使用同位素标记水中的H和O ，受试者服用定量的双重同位素标记的水，根据尿液中同位素的消除速率，计算总能量消耗。这种方法的优点是不受个体日常活动的限制，缺点是相对复杂，费用较高，并且需要校正个体身体成分。既往单个中心使用双重标记水技术的研究例数均较少。

因此，来自全球20多个国家近80位合作者共享了他们的数据，8月13日在Science上在线发表了一项最新研究，论文标题为：Daily energy expenditure through the human life course。作者分析了全世界29个国家，从1周岁到95岁6600多人进行日常生活时的平均能量消耗。研究结果打破了我们平常关于新陈代谢的一些所谓“常识”，带来了新的认识。

该研究分析所得的第一个结果并不令人意外：人体的单日总能量消耗随着体重增加而增加。这里的体重指去脂体重（Fat Free Mass，FFM），也称瘦体重。下图A中横坐标是去脂体重，纵坐标是单日总能量消耗。每一个圆圈代表一个个体。不同颜色代表不同的阶段。从黑色的趋势线总体而言，人体的单日总能量消耗随着体重增加而增加。下图B横坐标是年龄，纵坐标是单日总能量消耗，男性是蓝色圆圈，女性是黄色的圆圈，随着年龄的增加，TEE呈现先增加后减少的趋势。男性在某些年龄段(20-60岁)略高于女性。

体型较小的人和体型较大的人相比，消耗更少的能量，但是校正了体型和体脂百分比之后，他们的能量代谢有不同吗？在这个大的数据集中，有参与者的身高、体重和身体脂肪百分比。研究人员通过设计一系列回归统计模型将体重这个因素进行了调整 “固定”，使年龄成为单一影响因子。这样可以更加准确的了解TEE随着年龄变化的趋势。在这个模型中，使用了“调整” 能耗（Adjusted expenditure）的概念（见下图纵坐标），以百分数表示，实际测的能耗与相应体重下的统计模型预测能耗一致，则为100%，如果超出模型预测值的20%，则记为120%。

Pontzer 等人发现，代谢和总能耗在整个一生中并非处于静息状态，而是会在关键时刻发生转变。人体一生的能量消耗主要分为4个阶段（见下图A）。

• 婴儿期，直到1岁，能量消耗达到顶峰，加速，直到它比成人高出50%。

• 然后，从 1 岁到 20 岁左右，调整能耗逐渐减缓，每年减慢约 3%。

• 从 20 岁到 60 岁，调整能耗保持稳定。

• 60 岁以后，能量消耗再次下降，每年下降约 0.7%（人在60岁左右，无论看起来多么年轻，他们其实都在发生根本性的变化。）

由此图还可以看出，一旦控制了体型和身体脂肪百分比，在调整后的模型中，也没有发现男女之间的差异。基础能量消耗是通过间接测热法进行测定，和总能量消耗呈现类似的趋势（下图B）。

由此图还可以看出，能耗有非常大的个体差异，有些人的能耗比他们这个年龄的平均值低25%，而另一些人的能耗比预期高25%。

该研究对我们理解代谢有很重要的意义，在同期发表的书评 Taking the long view on metabolism 中，Timothy W.Rhoads写道：能量消耗的模型与许多疾病的发病时间相契合，比如60岁以后糖尿病、痴呆等慢性病的发病率增加（见下图）。该研究还告诉我们，年幼动物模型不能真实反映老年动物的体内环境。在幼年正在发育的动物模型中发现的通路和靶点，在老年动物中可能并不敏感。

原文链接：

https://science.sciencemag.org/content/373/6556/808