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揭示低蛋白饮食如何重新编程新陈代谢

2014 年,Dudley Lamming 正在阅读澳大利亚的一项研究,该研究研究了当一件事引起他的注意时,老鼠对数十种受控饮食的反应:喂食蛋白质最少的老鼠最健康。

“这真的很有趣,因为它与人们获得的许多健康信息背道而驰,”威斯康星大学医学与公共卫生学院的新陈代谢研究员兰明说。

从那以后,Lamming 和他实验室的研究生一直试图回答澳大利亚研究提出的问题:为什么低蛋白饮食会让动物更健康?

他们在动物模型和人类中发现了一个鲜为人知但强大的模式。富含三种支链氨基酸 (BCAA) 的饮食与糖尿病、肥胖症和其他代谢疾病有关。相反,BCAA 含量低的饮食可以对抗这些代谢疾病,甚至可以延长啮齿动物的健康寿命。

目前尚不完全清楚 BCAAs 如何控制新陈代谢,尽管限制它们似乎可以促进更快的新陈代谢和更健康的血糖控制。由于与人类饮食相关的研究极其复杂,因此尚不清楚 BCAA 限制对人类的全部影响。

但这项研究提供了一种有趣的新方式来思考我们吃什么。因为研究表明,即使动物摄入相同或更多的卡路里,低蛋白饮食也会重新编程新陈代谢。

“越来越多的人意识到卡路里不仅仅是卡路里,卡路里的含义不仅仅是它的卡路里含量,”兰明说。“我们的研究表明,蛋白质卡路里与其他卡路里不同。”

少即是多

关于热量限制和蛋白质限制的益处的科学证据可以追溯到近一个世纪,并且该领域近年来有所发展。2009 年,威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员表明,长期限制卡路里饮食的恒河猴寿命更长。对其他动物的研究也证明了类似的结果。

限制蛋白质的饮食受到的关注较少。但是有证据表明,热量限制的许多好处可以通过限制蛋白质摄入来实现。即使动物想吃多少就吃多少,这些好处仍然存在。

在今年早些时候发表的两项研究中,Lamming 和他的同事,包括研究生 Nicole Richardson 和 Deyang Yu,特别关注支链氨基酸限制。支链氨基酸构成九种必需氨基酸中的三种,人类无法自行合成,必须食用。顾名思义,它们的化学结构包含树状分支。

在 1 月份发表的一组实验中,理查森在小鼠中测试了只含有正常量 BCAA 三分之一的饮食。这不是限制卡路里的饮食;动物想吃多少就吃多少。

一生都吃这种饮食的雄性老鼠平均寿命长了大约 30%——大约多八个月。目前尚不清楚为什么雌性小鼠似乎没有受益,尽管其他研究表明雌性小鼠可能需要稍微不同的饮食才能看到减少 BCAA 消耗的好处。

Lamming 说,性别差异“让我们感到非常惊讶”。“几乎所有过去的研究都是在雄性小鼠身上完成的。这表明在两性中进行这些研究的重要性。”

然而,雄性小鼠的一种称为 mTOR 的生化途径的活性降低,该途径被支链氨基酸激活。许多实验表明,降低 mTOR 活性的治疗往往会改善代谢健康并延长寿命。

在5 月发表的另一篇论文中,于和理查森进一步深入研究。他们询问三种不同的支链氨基酸——亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸——是否在体内具有独特的作用,或者它们是否都具有相似的作用。

“我们发现,限制异亮氨酸具有迄今为止最有效的效果,”Lamming 说。喂食低异亮氨酸饮食的小鼠更瘦,血糖代谢更健康。缬氨酸限制饮食有类似但较弱的影响。降低亮氨酸水平没有任何好处,甚至可能是有害的。

为了研究三种支链氨基酸如何影响肥胖,研究人员为小鼠提供了一种所谓的西方饮食,即高脂肪和高糖。在西方饮食几个月后,老鼠变得肥胖。

当 Lamming 的小组开始给这些肥胖小鼠喂食异亮氨酸含量低的西方饮食时,这些小鼠开始吃更多的食物,但体重仍然减轻。体重减轻主要是由于新陈代谢加快,身体在休息时以热量的形式燃烧更多的卡路里。

谈到人类健康,Lamming 实验室与 SMPH 人口健康教授 Kristen Malecki 及其同事合作,分析了威斯康星州健康调查参与者的饮食日记和体重,这是一项由威斯康星州合作伙伴计划支持的全州公共卫生研究。

通过计算每个人吃了多少氨基酸,他们发现异亮氨酸摄入量的增加与更高的体重指数有关,这是他们根据啮齿动物研究预测的。

重新思考饮食

Lamming 承认他的研究结果是违反直觉的。许多现代饮食建议建议添加蛋白质,而不是限制它。蛋白质促进饱腹感,这可以帮助人们控制卡路里。对于锻炼和修复肌肉的运动员来说,这些必需氨基酸确实是必不可少的。

但由于大多数美国人口超重和久坐不动,Lamming 认为有机会重新考虑饮食。“总体而言,人类不太擅长长期坚持限制卡路里的饮食,”他说。然而,来自动物模型的证据表明,即使热量摄入正常,低蛋白饮食也有助于通过重新编程代谢来减少脂肪。

许多问题仍然存在,尤其是关于人类的低蛋白饮食。Lamming 可以在啮齿动物中进行的长期受控饮食研究几乎不可能在人类身上进行。但是 Lamming 实验室和其他小组正在努力在小型人体研究中测试低 BCAA 饮食。

即使制定一个现实的低 BCAA 饮食也很困难。纯素饮食中 BCAA 的含量通常很低,而动物蛋白的含量却很高。但是需要做更多的营养研究,特别是要创造低异亮氨酸饮食。美国人通常摄入的蛋白质比他们需要的要多得多,因此改变这种习惯可能很难。

“我们已经了解到,你所吃的饮食成分对健康和长寿真的很重要,”兰明说。“而且我认为我们有望找到一种人们可以在不限制卡路里的情况下坚持的饮食,这仍然能让他们过上健康长寿的生活。”

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