寒冷暴露會導(dǎo)致熱量流失，甚至可能威脅生存。為此，機(jī)體會觸發(fā)補(bǔ)償性反應(yīng)，包括激活交感神經(jīng)活動和誘導(dǎo)被稱為寒戰(zhàn)的快速、重復(fù)的骨骼肌收縮。這些反應(yīng)增加了產(chǎn)熱、能量消耗和物質(zhì)代謝。
有研究證據(jù)表明，通過控制冷暴露并觸發(fā)這些反應(yīng)可以改善與超重和肥胖相關(guān)的代謝紊亂。此外，長久以來，冬泳、冷水澡等冷馴化被認(rèn)為是對身體有代謝益處的生活行為。然而，寒冷馴化（Cold acclimation）是否真的有助于減肥，以及何種強(qiáng)度的寒冷暴露才足以誘導(dǎo)代謝益處，仍有待探索。
近日，荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)的研究人員在 Nature 子刊 Nature Metabolism 上發(fā)表了題為：Cold acclimation with shivering improves metabolic health in adults with overweight or obesity 的研究論文。
該研究表明，連續(xù)10天的間歇性寒冷暴露并伴隨1小時寒戰(zhàn)，可促進(jìn)超重或肥胖患者的代謝健康，包括改善葡萄糖耐量、降低空腹血糖、甘油三酯血癥和血壓等代謝指標(biāo)。這些發(fā)現(xiàn)提示我們，伴隨寒戰(zhàn)的寒冷暴露是治療超重和肥胖相關(guān)的代謝紊亂疾病的一種潛在新策略。
在此之前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，寒冷馴化可改善2型糖尿病患者的外周胰島素敏感性。然而，在另一項(xiàng)后續(xù)研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，如果防止寒戰(zhàn)的產(chǎn)生，那么寒冷馴化的代謝益處意外地消失了。
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌中與細(xì)胞外基質(zhì)重塑相關(guān)的基因在發(fā)生寒戰(zhàn)的寒冷馴化中顯著上調(diào)，而在非寒戰(zhàn)的寒冷馴化沒有發(fā)生變化。此外，較高的寒戰(zhàn)強(qiáng)度與肌糖原使用和骨骼肌葡萄糖攝取增加有關(guān)。因此，這些現(xiàn)象表明，某種程度的肌肉收縮似乎對寒冷誘導(dǎo)的胰島素敏感性的改善至關(guān)重要。
在這項(xiàng)最新研究中，為了測試反復(fù)寒冷暴露以及寒戰(zhàn)對葡萄糖穩(wěn)態(tài)的潛在持久有益影響，研究團(tuán)隊(duì)招募了15名超重或肥胖成年人（11名男性和4名女性，平均年齡為62歲），其中9人是葡萄糖不耐受。
在寒冷環(huán)境中，這些志愿者穿著注水的衣服和毯子，逐漸降低體溫，直到引發(fā)寒戰(zhàn)。這些志愿者連續(xù)10天接受這種間歇性寒冷暴露并伴隨每天1小時寒戰(zhàn)，以檢測寒冷馴化對口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（OGTT）結(jié)果的影響。
在口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（OGTT）中，寒冷馴化使總葡萄糖曲線下面積（AUC）降低6%。在OGTT期間，單次寒冷暴露不會改變能量消耗或底物氧化，葡萄糖耐量的改善是由于OGTT期間空腹血糖降低3%和血漿葡萄糖濃度降低的結(jié)果，這可能表明寒冷馴化增加了外周葡萄糖的處理。
在寒冷馴化后，志愿者的葡萄糖增量AUC無顯著變化，但臨床相關(guān)的2小時葡萄糖濃度降低了11%。此外，9名葡萄糖不耐受的志愿者在寒冷馴化后得到改善，不耐受人數(shù)減少到5人。
寒冷馴化前后的血糖和胰島素濃度
除了對葡萄糖代謝的影響外，寒戰(zhàn)還能改善脂質(zhì)代謝。在OGTT期間，志愿者的血清非酯化脂肪酸（NEFA）AUC降低了14%，該效應(yīng)主要?dú)w因于空腹NEFA濃度降低11%?？紤]到已知的循環(huán)NEFA濃度升高與外周胰島素敏感性之間的干擾，觀察到的寒冷馴化后NEFA濃度的降低可能有助于觀察到的葡萄糖耐量的改善。
此外，單次寒冷暴露和寒冷馴化分別顯著降低了17%和32%的空腹血清甘油三酯濃度。鑒于甘油三酯與動脈粥樣硬化性心血管疾病之間的因果關(guān)系，觀察到的空腹血清甘油三酯濃度的降低可能具有臨床相關(guān)性。
寒冷馴化前后的血清NEFA和甘油三酯濃度
為了深入了解寒戰(zhàn)對于葡萄糖和脂質(zhì)代謝改善的潛在機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)測量了志愿者的糖原濃度和骨骼肌葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4 （GLUT4）含量，并對禁食狀態(tài)下的骨骼肌活檢組織進(jìn)行了RNA測序。
研究結(jié)果表明，在單次寒冷暴露或寒冷馴化后，各種細(xì)胞外基質(zhì)成分和細(xì)胞粘附相關(guān)基因的上調(diào)，這意味著肌肉結(jié)構(gòu)發(fā)生重構(gòu)。此外，在寒冷馴化后，骨骼肌中與線粒體呼吸有關(guān)的基因子集發(fā)生下調(diào)。這一現(xiàn)象在輕度寒冷馴化中也有報道，但在運(yùn)動訓(xùn)練中沒有報道，表明機(jī)體存在特異性響應(yīng)寒冷刺激的基因表達(dá)差異。
寒冷馴化后的基因表達(dá)差異
值得注意的是，寒冷馴化改善了靜息收縮壓和舒張壓，并且在每名志愿者都觀察到血壓降低。這一生理益處僅進(jìn)行一次寒冷暴露就能觀察到，盡管程度較小。這些數(shù)據(jù)表明，寒戰(zhàn)在觀察到的寒冷環(huán)境下血壓的降低中發(fā)揮重要作用。
寒冷馴化前后的靜息血壓和心率
總的來說，這項(xiàng)發(fā)表于 Nature Metabolism 期刊的研究表明，寒冷馴化（為期10天的寒冷暴露，其中伴隨每天1小時的寒戰(zhàn)）可以改善超重或肥胖成年人的葡萄糖穩(wěn)態(tài)和心臟代謝風(fēng)險指標(biāo)，降低了空腹血糖、甘油三酯血癥和血壓。因此，反復(fù)暴露在寒冷中導(dǎo)致寒戰(zhàn)，可能是預(yù)防和治療2型糖尿病和心血管疾病的一種生活方式策略。
研究團(tuán)隊(duì)表示，考慮到干預(yù)的持續(xù)時間較短，與最大反應(yīng)相比，寒冷暴露期間的代謝反應(yīng)相對較低，較長的持續(xù)時間和/或較高的寒戰(zhàn)強(qiáng)度可能進(jìn)一步增強(qiáng)代謝適應(yīng)。未來的研究應(yīng)該確定伴隨寒戰(zhàn)的寒冷馴化的最佳頻率、持續(xù)時間和強(qiáng)度。
參考鏈接：
1. https://www.nature.com/articles/s42255-024-01172-y
2. https://www.nature.com/articles/s42255-024-01147-z
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