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【修改中】衰老、新陈代谢和热量限制

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活得快,死得早”, “燃烧两倍的火焰,燃烧一半的时间”,“不要两头都烧蜡烛。”

这些短语体现了我们的资源是有限的,我们越快使用它们,它们和我们就越早消失。

有一段时间,类似的想法在生物学和医学中盛行,这表明如果我们减少生产和使用的能量,我们会活得更长,正如这句话中所解释的:

> “衰老应该与能量消耗相关联的想法由来已久,可以追溯到 1800 年代后期和工业革命。运行速度快的机器磨损得更快,因此产生了人类和动物可能经历相似命运的概念:它们活得越快(表示为更大的能量消耗),它们死得越早。” ()

生命速率理论源于这种生物学的机械观点,并指出生物体的能量消耗越大,其寿命就越短。从那以后,它被扩展为表明衰老、健康和寿命与能量消耗有关。

这一理论主要得到以下证据的支持:相对于体重,代谢率较低的动物寿命更长,而低热量饮食通过降低代谢率来延长寿命。但是,事实证明事情并没有那么简单。

 

新陈代谢率较高的动物寿命较短的概念并不特别值得注意。现在众所周知,小动物,如老鼠,通常具有高代谢率(相对于它们的大小)和较短的寿命,而大型动物,如大象,通常具有低代谢率(相对于它们的大小)和较长的寿命。

物种的新陈代谢率与其寿命相关的这一发现证实了生命速率理论。然而,虽然最初假设代谢率是衰老速度的原因,但我们后来了解到还有其他因素可以解释这一发现 ( 1 , 2 )。

这些因素中最值得注意的是细胞和线粒体磷脂膜的组成 ( 3 , 4 ) [注意:虽然有大量证据表明这些“膜”可能不存在,但同样的原理也适用于非膜脂质的组成结构部件]。这些膜在能源的生产和使用中起着至关重要的作用。

构成这些膜的脂肪酸的饱和度不同。脂肪酸越饱和,它们的结构越稳定。更弱、更不饱和的膜更容易受到损害,并且对质子和离子具有更高的渗透性 ( 3 , 4 , 5 )。

当这些膜中的脂肪酸受损时,它们会增加氧化应激,从而损害我们细胞的所有部分,包括它们的蛋白质结构、脂肪酸和 DNA ( 3 )。这会损害能源生产并需要能源进行修复,从而造成双重浪费。

并且,对质子和离子的渗透性增加会减少可用能量的产生并增加热量的产生,这有效地降低了能量产生的效率(5)。增加的渗透性也增加了 Na ^+^ /K ^+^ ATPase 和质子泵的活性,这增加了能量需求 ( 5 ) [注意:虽然有大量证据表明这些“泵”可能不存在,但能量需求增加的原理相同仍然适用]。

总之,由于膜饱和度的差异导致的氧化损伤、能量浪费和能量生产效率的差异解释了物种之间代谢率的差异以及衰老和寿命的差异 ( 3 , 4 )。

换句话说,具有更多饱和膜的物种在能量上更有效,这会导致更慢的衰老。

而且,更值得注意的是,在膜饱和度通常保持不变的物种中,相对于体重而言代谢率最高的物种实际上寿命最长1、2、3)。这支持了与生命速率理论直接相反的结论:生产和使用更多的能量可以减缓衰老并延长寿命。

 

现在,所有那些表明少吃会降低新陈代谢率并延长寿命的热量限制研究呢?

虽然减少热量摄入已被证明可以可靠地延长寿命,同时还可以减慢新陈代谢率,但现在有大量证据表明,除了降低新陈代谢率之外的其他因素是这些限制卡路里饮食延长寿命的原因。

首先,这些热量限制研究通常通过将受试者分成热量限制组和随意进食的对照组(这意味着他们可以随心所欲地进食)来进行。这带来了一个问题,因为随意喂食的受试者变得超重并且容易出现疾病和死亡的早期发作,从而使他们的控制不佳。

事实上,热量限制的假定寿命延长效应与随意控制组的体重增加直接相关 ( 6 )。换句话说,对照组的体重增加越少,热量限制组的寿命延长效果就越小。这表明在热量限制组中看到的“延长寿命效应”仅仅是由于对照组的寿命缩短效应。

其次,热量限制固有地减少了氨基酸的消耗,这些氨基酸已被证明会降低寿命并增加氧化损伤,包括蛋氨酸、半胱氨酸和色氨酸。已经表明,热量限制的延长寿命的效果可以完全归因于饮食中这些氨基酸的减少7、8、9、10)。

换句话说,简单地减少这些氨基酸的消耗而不减少热量摄入会产生相同的延长寿命的效果。这些对衰老的影响至少可以部分归因于膜饱和度的变化,我之前解释过这是物种之间寿命的主要决定因素(8)。

最后,热量限制还固有地减少了多不饱和脂肪酸 (PUFA) 的消耗。PUFA 的消耗量也与膜不饱和度直接相关,这是其对衰老、健康和寿命的许多影响的原因。(我在这里这里写过关于 PUFA 对能量平衡的负面影响。)

因此,虽然尚未在这方面进行直接研究,但 PUFA 消耗的减少可能是另一个解释热量限制延长寿命的因素。

所有这三个因素都得到了其他研究的证实,这些研究表明代谢率的降低并不是热量限制延长寿命的原因 ( 11 , 12 ),而膜不饱和度的降低是 ( 3 , 13 , 14 , 15 ) 。 .

 

既然知道更快的新陈代谢率并不是导致寿命缩短的原因,那么流行的说法就可以颠倒过来:让人类“机器”运行得更快并不会导致它更快地退化。相反,事实恰恰相反。

正如我在本文中所概述的那样,能量是我们健康和所有身体机能背后的驱动力。从这种健康的生物能量观点来看,很明显,产生足够量的能量是可以再生的,而不是我们在能量产生受损时看到的恶化和退化,例如在疾病和衰老中。

当然,这种生长和再生的能力与人类有机体的机械观点不相容,这进一步说明了它的众多缺陷之一。

 

正如我之前提到的,提高能源生产说起来容易做起来难,因为这个过程会受到各种因素的抑制。我概述了影响能量生产和使用的几个关键因素,它们如何影响我们的健康,

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