寒冷暴露會導致熱量流失，甚至可能威脅生存。為此，機體會觸發(fā)補償性反應，包括激活交感神經(jīng)活動和誘導被稱為寒戰(zhàn)的快速、重復的骨骼肌收縮。這些反應增加了產(chǎn)熱、能量消耗和物質代謝。
有研究證據(jù)表明，通過控制冷暴露并觸發(fā)這些反應可以改善與超重和肥胖相關的代謝紊亂。此外，長久以來，冬泳、冷水澡等冷馴化被認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，以及何種強度的寒冷暴露才足以誘導代謝益處，仍有待探索。
近日，荷蘭馬斯特里赫特大學的研究人員在 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。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的代謝紊亂疾病的一種潛在新策略。
在此之前，研究團隊已經(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，在另一項后續(xù)研究中，研究團隊發(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。
進一步的研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌中與細胞外基質重塑相關的基因在發(fā)生寒戰(zhàn)的寒冷馴化中顯著上調，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)強度與肌糖原使用和骨骼肌葡萄糖攝取增加有關。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的胰島素敏感性的改善至關重要。
在這項最新研究中，為了測試反復寒冷暴露以及寒戰(zhàn)對葡萄糖穩(wěn)態(tài)的潛在持久有益影響，研究團隊招募了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（OGTT）結果的影響。
在口服葡萄糖耐量試驗（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%，該效應主要歸因于空腹NEFA濃度降低11%。考慮到已知的循環(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)對于葡萄糖和脂質代謝改善的潛在機制，研究團隊測量了志愿者的糖原濃度和骨骼肌葡萄糖轉運蛋白4 （GLUT4）含量，并對禁食狀態(tài)下的骨骼肌活檢組織進行了RNA測序。
研究結果表明，在單次寒冷暴露或寒冷馴化后，各種細胞外基質成分和細胞粘附相關基因的上調，這意味著肌肉結構發(fā)生重構。此外，在寒冷馴化后，骨骼肌中與線粒體呼吸有關的基因子集發(fā)生下調。這一現(xiàn)象在輕度寒冷馴化中也有報道，但在運動訓練中沒有報道，表明機體存在特異性響應寒冷刺激的基因表達差異。
寒冷馴化后的基因表達差異
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)和心臟代謝風險指標，降低了空腹血糖、甘油三酯血癥和血壓。因此，反復暴露在寒冷中導致寒戰(zhàn)，可能是預防和治療2型糖尿病和心血管疾病的一種生活方式策略。
研究團隊表示，考慮到干預的持續(xù)時間較短，與最大反應相比，寒冷暴露期間的代謝反應相對較低，較長的持續(xù)時間和/或較高的寒戰(zhàn)強度可能進一步增強代謝適應。未來的研究應該確定伴隨寒戰(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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