Cell Reports Medicine丨冷热交替有助减肥

近日，丹麦哥本哈哥大学的 Camilla Scheele 和他的合作者们在 《 Cell Reports Medicine 》 上发表了标题为 “Altered brown fat thermoregulation and enhanced cold-induced thermogenesis in young, healthy, winter-swimming men” 的研究论文，其中的数据充分利用了对BAT在成人体温调节中的作用，提示长期冬泳和桑拿使人体同时进行冷热适应，有助于加强能量消耗达到减肥效果。 Cell Reports Medicine丨冷热交替有助减肥 近日，丹麦哥本哈哥大学的 Camilla Scheele 和他的合作者们在 《 Cell Reports Medicine 》 上发表了标题为 “Altered brown fat thermoregulation and enhanced cold-induced thermogenesis in young, healthy, winter-swimming men” 的研究论文，其中的数据充分利用了对BAT在成人体温调节中的作用，提示长期冬泳和桑拿使人体同时进行冷热适应，有助于加强能量消耗达到减肥效果。

受试者的初始体征

作者招募了年轻、健康的长期冬泳者（冬泳组）和非冬泳者（对照组）各8人，受试组冬泳者和对照组在食物、性别、体重指数（BMI）和力竭运动时的最大耗氧量(VO2max)相匹配。在冬泳组中，除了一个人以外，所有人都在实验期间蒸桑拿。对照组在研究期间不蒸桑拿，也不进行冷热疗。初步指标分析显示，尽管体重指数没有差异，但对照组的总脂肪百分比更高。此外，冬泳运动员的空腹血液生化指标略有不同，包括较低的甲状腺素(T4)、碱性磷酸酶、转铁蛋白和较高的钾水平。

口服葡萄糖实验和实验设置

口服葡萄糖耐量试验表明，冬泳组在摄入葡萄糖后120分钟的血浆葡萄糖水平较低(图1B)，这表明外周葡萄糖处置比对照组更多，胰岛素敏感性在冬泳后得到改善。接下来，作者让受试者接受冷加压测试，用于评估交感神经反应性和耐寒能力。受试者一只手在4℃的冷水中浸泡3分钟。这项测试刺激了两组的脉搏、收缩压和舒张压的增加，但对照组的受影响更大，表明冬泳组正在进行冷适应。因此作者认为两组都对寒冷有反应，但敏感度不同(图1D-1F)。

随后，在不同的日子里，作者评估了基于感知的降温和热舒适状态的反应(图1G)。对受试者的实验设置概述如下。在第一个降温日后大约一周进行第二次降温。第二个降温日的目的是测试感知的降温方案的再现性。第一个降温日的方案:热舒适状态45分钟（27-33°C），冷却195分钟，再加热45分钟。在整个冷却过程中，使用红外热像仪(IRT)实时测量BAT出现在皮肤附近区域的锁骨上皮肤温度，然后使用PET/磁共振成像(MRI)对受试者进行扫描(图1G)。在热舒适实验日，温度保持在热舒适范围。与第一个降温日相同，热舒适日也要进行9个时间点的血液样品采集。第二个降温日的温度设置与第一个降温日相同，但在实验前1小时分别让受试者休息30分钟，另外30分钟测量他们的静息能量消耗(REE)。此外，第二个降温日还进行了两次腹部皮下脂肪（WAT）活检。目的是分析WAT中由于急性冷却或反复冷休克和冷适应(冬泳)而导致的潜在褐变因素。

基于感知的降温提高锁骨上皮肤温度

作者使用blanketrol III控温系统对人体施加不同的温度，然后定制视觉模拟量表(VAS)，VAS一种用于评估感知程度的工具，如焦虑。在该实验中，受试者使用1-10分对温度感知进行评估（1.非常热；5.温度适中；10.冷得发抖）。在降温当天，先让受试者处于热舒适状态45分钟，在随后的一个小时内水温逐渐下降(图2A)。结果表明，这期间，冬泳组和对照组都显示VAS评分逐渐增加（与个体冷感提高相对应，图2B），直肠温度在降温快束时下降(图2C)。组间没有显著差异。

（blanketrol III控温仪）

红外温度计（IRT）测量显示，在降温过程中， 两组锁骨上皮肤温度都有所升高，而冬泳组的反应更明显 。 在降温过程中，冬泳组胸骨皮肤温度总体较高 ，但无降温引起的差异(图2H)。身体五个外围部位的皮肤温度记录器显示， 冬季游泳组的外围温度普遍较高 。这一观察结果可能表明， 冬泳组的热量损失更大 。由于对照组的组织脂肪百分比更高，为了排除脂肪厚度对IRT测量产生影响。作者分析了MRI扫描数据，结果表明，这种影响可忽略不计。

冬泳运动员较高的冷诱导产热能力

在进入降温或热舒适状态60分钟后，受试者被注射氟脱氧葡萄糖（FDG）示踪剂，60分钟后在集成正电子发射计算机断层显像（PET）和核磁共振成像(MRI)系统上接受PET/MRI扫描约60分钟。在降温状态下，除一名冬泳者外，所有受试者均在BAT区域显示冷激活葡萄糖示踪剂摄取，测量范围为颈部和膈肌。作者将这个BAT阴性的受试者排除之后所有分析之外。 当观察到各组之间的血糖水平没有差异时，发现冬泳组的胰岛素水平总体较低 。两组在血压和心率方面没有差异。肝脏的葡萄糖示踪剂摄取量也显示两组间或治疗组之间无差异。相反， 在热舒适状态下 ， 对照组大多数受试者的BAT中显示出适度的葡萄糖示踪剂摄取，而冬泳者在任何受试者中都没有摄取葡萄糖示踪剂 (图3A-B)。 作者发现冬泳组在降温过程中REE较高 (图3E)，这与图2中观察到的锁骨上皮肤温度较高一致。 并且冬泳组的冷诱导产热显著更高 （冷诱导的产热作用是通过REE的增量来计算的，图3F）。为了评估冷却过程中肌肉产热的可能性，作者使用肌电图(EMG)监测肌肉活动。根据扫描结果评估认为，与对照组相比， 冬泳组的肋间肌葡糖糖吸收更高 (图3I)。在对照组中，骨骼肌的水分百分比高于白色脂肪组织（WAT）和BAT(图3K)，不过，BAT的水分百分比高于WAT。冬泳组骨骼肌水百分比也高于WAT和BAT，但WAT和BAT水分百分比无明显差异(图3K)。 这可能潜在地提示冬泳者WAT的血管化和线粒体生物合成增加。 另一种可能是冬泳组的脂质储存和代谢发生改变。

接下来，作者通过评估在 急性冷刺激 前后收集的腹部皮下脂肪组织活检组织中的基因表达，研究产热差异和脂质代谢的标志物是否在WAT中受到差异调节。结果表明， LIPE 基因编码的激素敏感脂肪酶，由冷热效应引起。而PLIN1（编码脂滴包被蛋白1（Perilipin 1），保护脂滴不被激素敏感脂肪酶破坏）在冬泳者组中表达较低(图3M)。长链脂肪酸家族成员6(ELOVL6)是新生血管生成(DNL)的标志物，在冬泳组WAT中有较高的表达(图3O)。 综上所述，作者证明了两组在热舒适状态下对葡萄糖示踪剂的摄取是不同的：大多数对照组的BAT代谢活跃，而冬泳者没有葡萄糖摄取。然而，冬泳者的冷诱导产热率明显高于对照组，而且冬泳组BAT和骨骼肌都参与其中，可能是脂质代谢发生了改变。

冬泳运动员的核心温度较低，锁骨上皮肤温度有明显的日节律

作者新纳入了一组受试者(冬泳组，n=5；对照组，n=6)，调查了BAT体温在24小时内的变化。实验对象被允许使用电脑，但被要求尽可能呆在床上，并且只允许进行轻微活动（如上厕所）。结果显示， 当受试者躺在床上休息时，出现核心体温下降的节律 (图4e)。 冬泳组在24小时的核心体温低于对照组(图4E)，而锁骨上皮温高于对照组(图4G) 。 此外，左侧太阳穴的皮肤显示冬泳组比对照组体温更高，这可能反映了冬泳组更多的热量损失 。因此，核心温度较低加上潜在的热量损失增加，这可能是冬泳组人在热舒适状态下没有摄取葡萄糖的原因。

虽然，冬泳组和对照组的BAT在夜间的温度比白天低，但在冬泳组中，清晨的温度峰值与白天的温度无显著差异(图4H)。因此，冬泳组BAT成熟度和冷适应能力的提高可能是造成组间差异的原因。

总结

在该研究中，大多数对照组受试者在热舒适状态下显示BAT葡萄糖摄取，表明BAT有助于维持年轻成年人的舒适体温。相比之下，在热舒适状态下，冬泳者的核心温度较低，同时BAT葡萄糖摄入减少，外围皮肤温度较高，表明由于热损失增加和产热减少导致核心温度降低，暗示着冬泳组有更好的热适应能力。此外，作者的研究提出了BAT可能参与调节人类睡眠模式。 总之，冬泳组的冷水浸泡和热桑拿相结合，在冷却过程中比对照组燃烧更多的卡路里，因此，作者认为冬泳是一个很好的减肥策略。

原文链接:

https://www. cell.com/cell-reports-m edicine/fulltext/S2666-3791(21) 00266-4

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