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前言

本文发表于2012年，发表在美国临床营养期刊上

文章解答了与能量平衡相关的五个问题

而这五个问题涉及能量平衡的机制，各个成分之间的相互作用

流行说法的真伪性，现阶段研究的不足，以及未来的研究方向

该文并非逐字逐句的翻译，只做观点的简单整理

一、解释一个生物系统的能量平衡与不平衡的问题

• 人体生理学满足能量守恒定律，即能量可以被转移，但是不能被创造或者毁灭。
• 人体能量平衡方程式E_S=E_I-E_O 。其中E_I为摄入，E_O为支出。
• 能量摄入包含三种大分子物质：碳水，蛋白质与脂肪，另外酒精也可以提供能量。一旦这些物质被摄入，人体对这些物质的吸收并不是完全的，通过排泄可以损失2%至10%的摄入能量。
• 膳食热量的摄入因人而异，会受到食物的种类，烹饪方法以及肠道因素的影响。
• 代谢能量指的是人体真正吸收的能量(摄入总能量-排泄中损失的能量)，通常使用碳水(4大卡/克)，蛋白质(4大卡/克)，脂肪(9大卡/克)来代表人群平均的代谢能量。
• 消化率取决于食物的成分，其含纤维的数量以及其他不可消化的部分。这些不可消化的部分可以限制消化酶对原本可消化的食物成分的消化效率。这些因素对消化效率有非常大的影响，除此之外，食物的准备方式(烹饪方式)，营养素的构成以及肠道菌落都会对消化效率产生影响，这可能就时为什么E_I具有个体差异性的原因。
• 被吸收的碳水，蛋白质与脂肪在体内被转换成底物，这些底物最终可以被氧化提供能量，这些能量可以用以帮助完成生命进程与活动，或者被储存。
• 24小时内的能量消耗(E_O)的速率是不同的。消耗的能量用于生长，维持体重，体力活动，怀孕，哺乳等多种生命活动。
• 能量消耗中主要分为REE，TEF，AEE。
• REE是静息代谢率，其消耗占每日消耗的2/3，但是具有个体差异性。影响REE的因素包括体型，体成分以及近期的能量不平衡。瘦体重对REE的影响大于脂肪组织。但是要注意的是在REE中也有很大一部分差异不能由体成分的差异来解释。
• TEF是食物热效应，与消化吸收食物的过程相关，食物的成分对TEF有很大的影响，这其中蛋白质＞碳水＞脂肪，也具有个体差异性。
• AEE是在活动中的能量消耗，可以被进一步分为运动产生的能量消耗与非运动产生的能量消耗。
• 甘油三酯是人体主要的能量储存形式。一个精瘦的成年人体内有350亿脂肪细胞，每个包含0.4至0.6 微克甘油三酯，总热量约为13万大卡。而胖子可能拥有的脂肪细胞是其四倍之多。且每个细胞内含有的甘油三脂是前者的两倍以上(数据来自于1970年肥胖人群与非肥胖人群脂肪细胞数量比较)。
• E_S反映了身体质量关于碳水，蛋白质以及脂肪的变化。碳水主要以糖原的形式储存于肝脏与肌肉中。水与糖原相结合，所以糖原的合成与分解之中也涉及了体液平衡的改变。蛋白质的储存同样与水相关但是每克结合水的数量较少。脂质以甘油三酯的形式储存，不结合水，但是在体内数量最多。
• 摄入与消耗之间的不平衡会引起体成分的改变。另外当饮食中的比例变化而热量不变时，有时也可以看到体重产生变化。但值得注意的是，尤其在短期内，体重的变化有时不能直接代表能量不平衡。因为身体水分对体重也有影响。

二、能量平衡中各个组成部分之间的相互作用以及如何调节

• 在整个发育的过程中，处在正能量平衡，体重增长，成年之后，体重趋于稳定，E_S趋近于0但是大多数的成年人都会出现肌肉流失，脂肪增多的现象。
• 在一天之中，在摄入之后会出现正能量平衡。因此能量平衡在一天之中也存在着变化。
• 如果长期处在正能量平衡的状态下，就会出现体重的上升，反之亦然。
• 当大幅限制摄入之后，且没有改变行为习惯，REE，AEE与TEF仍旧会逐渐减少，去减少负能量平衡的差值，最终保持稳定。

  食物摄入与接下来的食物摄入

• 人体内似乎有某种机制，当你午餐摄入过多时，该机制会限制你晚餐时的进食量。
• 短时间内的能量摄入不平衡的差异大于以长时间为单位下能量摄入不平衡的差异。
• 要清楚的是，人体每时每刻都可能处在能量不平衡的阶段，而当把我们将时间拉长又会发现在长时间下，又是处在相对平衡的阶段。
• 食物的成分对饱腹感有很大影响。这其中蛋白质的饱腹感最强，碳水次之，脂肪最弱，但是这个说法在研究中并不一致。另外，像环境因素，对食物的喜爱程度都会有一定的影响
• 胃饥饿素与饱腹感有潜在联系，该激素在停止进食后会逐渐增多，另外注射该激素会促进食物的摄入。

  食物摄入与能量消耗

• 过度摄入能量会导致体型的增长从而导致E_O出现被动性的升高。
• 有一个长期的争论存在：在过度摄入的过程中，除了导致E_O被动升高，是否存在另外一种机制，这种机制有助于抵抗体重的增加，然而在过度摄入的过程中，很少有研究发现在这个过程中静息代谢出现了主动的升高。
• 在限制热量的摄入过程中，会导致E_O的下降。
• 但是有证据认为在能量限制的过程中，出现了静息代谢的主动下降。
• 有很多研究研究了饮食频率对静息代谢的影响，平均而言，在提供同样总量的热量之后，即使摄入的次数是3的倍数，这对静息代谢也没有影响，这表明饮食频率不能带来更多或更低的消耗。

  运动对E_I的作用

• 我们一般认为摄入与消耗之间存在某种相互联系的机制，但是当我们提高一天的中的热量消耗，却没有在1至2天内发现热量摄入的增加，而当研究的跨度变长，热量摄入确实出现了增加，但是却与消耗不匹配。
• 部分研究发现活动中的能量消耗与接下来的体重变化似乎没有关系。但是近期的研究认为职业活动的减少可以解释体重的增长，但是前提条件是，减少的职业活动没有被其他活动所补偿。
• 运动干预在体重变化上存在很大的个体差异性。这其中一个重要因素是坚持，但是即使训练计划受到监督，我们略去了坚持的问题，但是结果还是存在很大的变化，有些人体重降低，有些人增加了体重。

  运动对E_O的作用

  

• 一个流行的观点认为运动的好处不仅在于其在运动中实际的能量消耗，同时也在于其会影响之后的静息代谢。研究也确实发现运动后的两小时内静息代谢会出现提高，且该效应会影响至训练之后的48小时。这被称为运动后过量氧耗。
• 另一个流行的观点认为运动可以改变体成分，而这会进一步的影响静息代谢。但是我们无法确定运动后的静息代谢提高是因为运动改变的体成分，还是运动后过量氧耗形成的。
• 关于运动是否会影响人体在一天中其他时间内的活动量，还存在争议。
• 这些研究强调了一个重点，就是在对肥胖进行干预时，我们要考虑所有组成部分之间的相互作用。

三、一些与能量平衡相关的流行说法的真实性

“在减重干预6至8个月后出现的平台期主要是因为能量消耗降低？”

• 尽管E_O在平台期的数值确实是下降的，但是这个数值肯定是不会低于我们指定的摄入量(即消耗肯定大于摄入)。因此，平台期的出现很有可能是因为没有很好的遵循饮食。
• 研究认为，如果训练者很好的做好自己的饮食，那么代谢改变导致的平台期在很长时间内都不会出现，这个长时间有可能是几年。
• 另外这些数据还同时强调，尽管有可能在认知上干预我们的摄入量，但是由于生理以及心理上的摄入冲动，这些干预措施是难以维持的。

“肥胖是因为能量消耗低(能量代谢低)？”

• 早期的研究错误的报道了肥胖症中代谢率低的现象，在这些研究中，他们将REE除以体重来得出数据。这种做法是不准确的，尤其是肥胖人群其脂肪含量相对较高，肌肉含量相对较少。显而易见，如果你将总代谢除以体重，自然肥胖人群的数值会更小。
• 这个问题的主要原因是人们对能量平衡的误用，能量平衡是能量摄入与能量消耗之间的平衡，而不是能量摄入与每公斤体重消耗之间的平衡，在考虑能量平衡时我们将人体视为整体，而不是将其分为各个体重的组成部分。而事实上，肥胖人群存在的问题是：其能量的消耗低于我们的预期。
• 我们尚不清楚肥胖是否归咎于能量消耗降低，但是我们清楚能量消耗降低是肥胖维持的原因。

 “降低1磅体重需要减少摄入3500大卡的热量。”

• 这个规则起源于体重变化的能量含量，现在被很多人误用在干预后的体重变化过程。
• 这个概念带来的问题首先是，人们会以为这个体重的下降是永久的，另外，人们还会认为只要维持3500大卡的减少，你的体重下降就会出现线性下降的现象，但是这是不切实际的。因为实际上，即使我们做好饮食，我们的体重也会因为能量消耗的适应性逐渐变慢。
• 如果每天减少摄入10大卡(相同热量摄入)，想要下降一磅的体重并进入新的稳定状态，可能需要3年以上的时间。(能量消耗的代偿性适应)

“生活方式下的小改变可以预防或改善肥胖”

• 越来越多的干预方式建议去改善生活方式。但是前提在于不要对这些干预方式抱有不切实际的期望。
• 正如前文说到的“3500大卡与一磅体重”，这就是不切实际的。
• 建议每天多花时间去步行，再结合饮食上的控制，久而久之，体重自然会慢慢的下降。
• 如果每天步行消耗100大卡，在五年内你可能可以下降4.5公斤的体重。如果我们根据3500大卡理论的话，你可能可以下降23千克的体重。
• 不论是否考虑能量消耗的适应性变化，生活方式的小改变，确实可以改善或预防肥胖。

四、能量平衡研究中的不足之处在哪里

• 精确计算能量平衡中各个成分的数值能力较差，尤其是在自由生活的个体中。而实际与估算(自我计算)的能量不平衡值的差值有时可达1000大卡。这个现象有时候会影响我们对干预手段的判断。
• 其次我们知道一天或几天的体重变化有可能是因为液体与肠道内容物的改变，他可能与能量储存无关。
• 第三，我们需要了解受试者的能量需求之后才可以计算能量亏损。但是就目前为止(2012)我们所采取的最精确的方法，依旧可能存在100大卡以上的误差。即使我们的受试者对饮食展现了完美的使用率，但是我们仍就可能因为这误差造成研究结果的偏差。
• 第四，在医院的条件下，可以很精确的测得受试者的能量摄入与消耗，但是这个环境并不符合日常生活。
• 第五，研究期间可能并不足以得出饮食对人体真正的影响。

五、未来的研究方向

• 现阶段更多的研究关于能量平衡的短期影响，我们还需要知道更多的关于能量平衡的长期研究。
• 我们已经知道生理与心理会影响能量平衡的成分。但是一般而言，这些研究都是相对独立的，我们还需要知道这些因素的相对重要性。
• 我们还需要了解训练量，训练强度，训练长度，训练类型等因素对能量消耗以及能量摄入以及体成分的影响。
• 我们还需要了解儿童与成人的能量摄入，食物偏好对体重的潜在影响。我们需要发现对饮食与训练干预反应不佳的人群规律。
• 需要开发新的方法来使我们对自由个体的能量摄入与输出可以计算的更准。

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