最近熱播劇《山河令》中的老怪物葉白衣食雪飲冰青春永駐,一旦開始食人間煙火便開始衰老。這自然是小說影視中的虛構情節,但是關于卡路里限制與健康和長壽的關系卻是生物學一個重要的研究熱點。史雋老師早在兩年前就寫過一篇科普文章,舊文重發,以饗讀者,
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撰文 | 史雋
看到對節食有質疑的題目,各位吃貨有沒有覺得很開心?暫時不要高興得太早,看完了再說哈,
現代人生活好了,不再愁沒肉吃,吃不飽的問題,反而是肥胖和各種代謝類疾病的流行成了大問題,大家開始考慮怎么吃才健康,
辟谷也開始流行,傳統意義上的辟谷來自于古代道家養生中的“不食五谷”,就是不吃主食(五谷),辟谷和現在西方的卡路里限制飲食倒是有一些相似,
卡路里限制飲食在近幾年的生物醫學研究中很火。很多研究說它可能可以延年益壽。
但是,卡路里限制飲食真的有效么?
最新的研究結果可能比你想的和以前讀過的都要更復雜。
小鼠,猴子和人身上的研究都有了新的進展,感興趣的聽我來把各種對立的論據都拿出來看看吧。
什么是卡路里限制?
卡路里限制就是把每天攝取的熱量控制在一個比較低的數值以下,但又要保持最佳的營養。沒有營養的嚴格的熱量限制是絕食,對人體不但沒有好處,還有害!例如,可能會引起肌肉或骨密度損失,看看非洲饑荒的難民就知道了,
健康的男性平均每天需要大約2500千卡,女性需要2000千卡來維持體重。當然,這個量會受年紀、新陳代謝率、平時運動量大小的影響,
備注:通常所說的1千卡=1大卡=1000卡路里=4.184千焦 (kJ)
卡路里限制的飲食就是要把男性每天卡路里的攝取量降到1400千卡以下,女性在1200千卡以下。
那么,在保持營養的前提下,限制卡路里的攝入量到底有什么好處呢?
最直接的,就是在現代這個充斥著各種昂貴的保健品,和不靠譜的吹得天花亂墜的萬靈油的社會里,提供了一個吸引人的簡單方法。很便宜,除了吃貨都可以做到,只要有意志力。
當然,從科學的角度,也有很多文獻在動物模型里面證實,通過大幅度降低卡路里攝入量,生物體可以活得更長壽,更健康,它的抗衰老價值,從線蟲到大鼠被很多研究證實,暗示可能對人類也會如此,
可惜,萬事都有但是,最新的研究結果表明了,實際情況比我們原先想的要復雜得多。早先的很多研究設計上有很多被疏忽的漏洞。
另外,實驗結果的衡量標準也轉變了,傳統上,延緩衰老的標志是中值和最長壽命的增加。健康狀況的改善則被認為是能夠長壽的顯而易見的必要條件,最新的觀念更加強調健康和降低疾病的發病率,即使一種療法不能夠延長絕對壽命,但是能改善健康狀況,也被認為是一個非常有效的延緩衰老的例子。
活得久更要活得健康!
圖:母校校訓,上世紀50年代蔣南翔校長提出。真真走在科研前沿
對于某些品系的小鼠,節食會短壽
早在1935年,就有研究人員發現某些大鼠吃卡路里限制的飲食以后,壽命延長了40% 【1】,
早期對嚙齒類動物的研究,大多用的是近親交配得出的品系(品系可以簡單理解成不同的顏色,白的,黑的,灰的等等)的鼠類,而且幾乎在斷奶以后就開始了,一輩子沒吃爽過。
直到上世紀八十年代,才有研究表明,即使在成年以后開始節食, 也能有效延長嚙齒類動物的壽命,雖然效果比不上一出生就開始的【2】。
類似的結果被很多實驗室在好幾個小鼠品系中重復,大家也因此得出結論:限制卡路里可以延長“所有”小鼠的壽命。
但是,一項新的研究顯示,不同品系的小鼠對卡路里限制的反應并不同【3】。
研究人員分析了卡路里限制對41種不同品系的小鼠的影響。他們發現卡路里限制延長了小部分品系小鼠的壽命,但是更多品系的壽命反而縮短了(見下圖),此外,同一品系的雄性和雌性小鼠對節食的反應也不同,
這一點很重要,因為它顯示卡路里限制可能不是對所有生物都是有利的,對很相近的不同品系的小鼠,都有不同的作用,甚至可能是有害的。
那么,對于和小鼠差別十萬八千倍的人,節食又會有什么作用呢?不做實驗的話,誰能保證結論的正確性?
這里有個題外話一定要說,現在微信上很多對論文的解讀,把動物模型的結果想當然地推論到人,是非常不可取的,這是生物醫學研究中的一個叫translatability(可轉化性)的重要問題,指動物模型的結果有多少可以在人體中重復。沒有最后的人體試驗,誰都不能預測人會有什么反應,要不然藥物研發也就不會那么有挑戰性了,
猴子節食,健康指標提高了,但沒有長壽
小鼠和人差別太大,那就來看看咱們人類的近親——猴子吧,
恒河猴,是具有人類老化模式的靈長類動物。它的基因和人的基因有93%的相似度;身體內部構造也和人類高度類似;還有類似于人類的進食和睡眠方式,對比于人體試驗,用恒河猴作研究模型的優勢是,很多變量,包括生活環境和飲食攝入量,都可以人為的嚴格控制。
迄今為止,有三個獨立研究看恒河猴對卡路里限制飲食的反應,
最早的研究是馬里蘭大學部的一個研究組發表的【4】。這個研究其實是一個相關性研究。它分析了靈長類研究中心的117只恒河猴的健康記錄,發現食物量不限的猴子的死亡幾率是節食的猴子的2.6倍,但是這個研究的樣本有很大問題,有109只隨意吃的猴子(雌雄性都有,甚至還有得糖尿病的猴子),卻只有8只節食的雄性猴子。
另外兩個實驗的主要目的就是測試卡路里限制對健康和存活率的影響。
實驗從上世紀八十年代末就開始了,可是因為猴子的壽命比小鼠長多了,大約有30歲,結果直到2009年和2012年結果才被分別發表,
又一個但是,兩項研究有不同的結果,
第一個研究是威斯康星國家靈長類研究中心(英文簡寫WPC)發表的,包括了76只恒河猴,卡路里限制對恒河猴有一些有益的健康效果,包括更年輕的外觀;降低了因為心血管疾病,糖尿病和癌癥這些主要由衰老引起的疾病的死亡率【5】;降低了由任何原因引起的死亡率【6】,
圖:WPC研究中的兩只恒河猴的對比,此后,這兩只動物都已經自然死亡了。
另一個研究是由美國國家老年學研究所(英文簡寫NIA)做的,包括了121只猴子【7】。結果和上一個不同:卡路里限制不能增加存活率,雖然多項健康指標稍有改善。
2017年,這兩個研究的科學家們聯合發表了一篇新的論文,把兩個實驗進行直接的對比,看到底是什么原因造成了不同的結果【8】,這在科研領域其實很少見,此處撒花鼓掌
這兩個研究的細節有很多不同的地方,正是這些小的細節影響了最后的結果。我就給大家舉幾個我覺得最有啟發的例子吧:
1. 不同的基因背景會影響對節食的反應。
兩個實驗用的猴子的來源地不完全相同,WPC的猴子主要來源于印度,而NIA的主要來源于大陸/印度。每只猴子本身的基因也不同,這和人來自不同國家,每個人的基因也不一樣類似,
2. 卡路里來源也有好壞的差別。
相對于WPC的食物,NIA的食物脂肪含量低,蛋白和纖維含量高,糖分也低。因此NIA連正常吃喝組的平均壽命也超過了一般的平均值。因此NIA節食的效果就沒有那么明顯。這提示了我們,即使不節食,健康飲食就對身體大有益處,WPC的團隊認為他們的飲食更接近流行的“西式”飲食,比較寫實。
3. 相比于雌性猴子,節食對減輕雄性的體重和脂肪含量的效果更顯著,
在NIA的研究中,有六只雄性恒河猴的壽命超過了40歲(該物種有記錄的最長壽命)。有一只雄猴子從16歲時(這類動物的油膩中年)開始飲食只有正常卡路里攝取量的30%。它現在已經43歲了,創造了該物種的長壽記錄,相當于130歲的人。
4. 什么年紀開始節食對結果也有重大影響,
我前面說過,在嚙齒類動物里面,節食開始的越早,壽命延長得越多,可是對于恒河猴,成年的猴子節食效果最明顯。節食對老年猴子的效果很小,對青少年猴子似乎還有壞的作用(卡路里限制組比對照組的死得早),
然而,兩個實驗都證實了,隨意吃的對照組得與衰老有關的疾病的幾率,是節食組的兩倍多。節食顯著降低了患癌癥,心血管疾病和糖尿病的風險,對健康有益,
卡路里限制對人有效么?
最后看看人的數據吧,畢竟研究經驗告訴我們,人的壽命延長比酵母,線蟲,果蠅或老鼠要溫和得多,很多能夠延長動物模型的方法在人身上不是沒有效果就是效果很低。
因為人的壽命比猴子更要長得多,真正的看卡路里限制是否延長絕對壽命的臨床試驗還沒有,因為實在太費錢耗時了,
有一個叫CALERIE的人體臨床試驗證實了,短期(大約6個月)的卡路里限制對體重,脂肪含量,血糖代謝反應和心血管疾病都有益處【9-14】,
這些結果和在恒河猴身上看到的類似,確認了這兩個物種對卡路里限制的基本反應一致,也許機理也會相同,
去年還有一篇發表在《科學轉化醫學》的論文,采用了一個實際操作更可行的方案,也許不用一輩子都節食【15】。
在這項研究中,志愿者遵循了一個精心設計的飲食方案:第一天吃50%卡路里的飲食(大約1100卡路里),接下來的四天吃卡路里只有正常水平的30%的飲食(約700卡路里),本月其余時間可以隨便吃,持續三個月。
這個試驗的設計者認為,治療方案的效果不是來源于限制卡路里本身,而是在于后來的恢復過程,他們不推薦長期不間斷的節食,認為可能會導致厭食癥等負面影響。
這個試驗里的飲食以100%植物為基礎,卡路里和糖分含量低,但富含不飽和脂肪酸,
即使是每月只有五天節食,對于一些志愿者來說,也不容易堅持。有25%的志愿者沒有堅持到最后,
三個月后,堅持下來的志愿者大部分體重減輕了,腰圍變小,脂肪減少,血壓降低。值得注意的是,肌肉的含量保持不變,就是變瘦了!
這些變化甚至在受試者恢復正常飲食三個月以后仍然能夠保持,
數據的事后比較鑒定(post hoc analysis)發現,這個方案對志愿者里面肥胖或不健康的人來說,收益更大,比如,開始時血液里膽固醇含量超過199mg/dL的志愿者,三個月后膽固醇降低的值比相對健康的志愿者顯著地多,同樣的效果在多個指標上都看到了,例如,身高體重指數(BMI),收縮壓,舒張壓,葡萄糖,甘油三酯,低密度脂蛋白和高密度脂蛋白。而且健康了!
但是這類人可能還需要每個月重復一次這個飲食方案,而健康并且經常運動的人每年只需要重復兩次。還是要堅持~
我個人覺得即使不吃這個研究里面的特殊飲食,每個月在保持營養的前提下,適量節食一周,很有可能會獲得類似的效果,這個試驗如果能包括這樣的對照組,數據才更完整有意義。
結 論
恒河猴和人體試驗都顯示了卡路里限制也許并不能夠延長絕對壽命,但是各種健康指標有所改善,換句話說,健康壽命得到了改善, 讓我們生命中健康的部分持續更久。
但是要長時間堅持計算卡路里并節食對人的意志力是個極大的挑戰。
有個吃貨朋友就認為,即使每天減少25%到50%的卡路里攝入量真的能夠延長壽命,也活得沒有人生樂趣,活得長又有什么意義。
我覺得吧,即使做不到嚴格的節食,不要胡吃海喝還是對的。飲食平衡多樣化,在可以忍受的范圍內適量少吃多運動,還是養生不二之選,
但是青少年應該對節食要慎重。至少NIA的研究中,節食對年輕的猴子似乎還有壞的作用,這個也可以理解哈,生長發育時候,還是需要足夠的營養的,這時候,健康飲食很重要很重要,
參考文獻
1. C. M. McCay, M. F. Crowell, L. A. Maynard, The Effect of Retarded Growth Upon the Length of Life Span and Upon the Ultimate Body Size: One Figure. The Journal of Nutrition 10, 63-79 (1935).
2. R. Weindruch, R. L. Walford, Dietary restriction in mice beginning at 1 year of age: effect on life-span and spontaneous cancer incidence. Science 215, 1415-1418 (1982).
3. C. Y. Liao, B. A. Rikke, T. E. Johnson, V. Diaz, J. F. Nelson, Genetic variation in the murine lifespan response to dietary restriction: from life extension to life shortening. Aging Cell 9, 92-95 (2010).
4. N. L. Bodkin, T. M. Alexander, H. K. Ortmeyer, E. Johnson, B. C. Hansen, Mortality and morbidity in laboratory-maintained Rhesus monkeys and effects of long-term dietary restriction. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 58, 212-219 (2003).
5. R. J. Colman et al., Caloric restriction delays disease onset and mortality in rhesus monkeys. Science 325, 201-204 (2009).
6. R. J. Colman et al., Caloric restriction reduces age-related and all-cause mortality in rhesus monkeys. Nat Commun 5, 3557 (2014).
7. J. A. Mattison et al., Impact of caloric restriction on health and survival in rhesus monkeys from the NIA study. Nature 489, 318-321 (2012).
8. J. A. Mattison et al., Caloric restriction improves health and survival of rhesus monkeys. Nat Commun 8, 14063 (2017).
9. E. P. Weiss et al., Improvements in glucose tolerance and insulin action induced by increasing energy expenditure or decreasing energy intake: a randomized controlled trial. Am J Clin Nutr 84, 1033-1042 (2006).
10. C. K. Martin et al., Effect of calorie restriction on resting metabolic rate and spontaneous physical activity. Obesity (Silver Spring) 15, 2964-2973 (2007).
11. S. B. Racette et al., One year of caloric restriction in humans: feasibility and effects on body composition and abdominal adipose tissue. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 61, 943-950 (2006).
12. M. Lefevre et al., Caloric restriction alone and with exercise improves CVD risk in healthy non-obese individuals. Atherosclerosis 203, 206-213 (2009).
13.L. K. Heilbronn et al., Effect of 6-month calorie restriction on biomarkers of longevity, metabolic adaptation, and oxidative stress in overweight individuals: a randomized controlled trial. JAMA 295, 1539-1548 (2006).
14.L. Fontana et al., Calorie restriction or exercise: effects on coronary heart disease risk factors. A randomized, controlled trial. Am J Physiol Endocrinol Metab 293, E197-202 (2007).
15.M. Wei et al., Fasting-mimicking diet and markers/risk factors for aging, diabetes, cancer, and cardiovascular disease. Sci Transl Med 9, (2017).
作者簡介
史雋,筆名“隨心所欲的貓”,現居美國波士頓,本科畢業于清華大學部生物科學與技術系,在美國獲得博士學位后加入某跨國知名藥企從事藥物研發,十余年中,帶領團隊與糖尿病、肌肉萎縮癥等作斗爭,近年來著重于抗衰老藥物的研究和開發,個人微信公眾號“怡然隨心”,與您聊醫療保健的那些事。
本文經授權轉載自公眾號“怡然隨心”。
太感人了!!敬佩.