摘要：寒冷暴露会导致热量流失，甚至可能威胁生存。为此，机体会触发补偿性反应，包括激活交感神经活动和诱导被称为寒战的快速、重复的骨骼肌收缩。这些反应增加了产热、能量消耗和物质代谢。
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
寒冷暴露会导致热量流失，甚至可能威胁生存。为此，机体会触发补偿性反应，包括激活交感神经活动和诱导被称为寒战的快速、重复的骨骼肌收缩。这些反应增加了产热、能量消耗和物质代谢。
有研究证据表明，通过控制冷暴露并触发这些反应可以改善与超重和肥胖相关的代谢紊乱。此外，长久以来，冬泳、冷水澡等冷驯化被认为是对身体有代谢益处的生活行为。然而，寒冷驯化（Cold acclimation）是否真的有助于减肥，以及何种强度的寒冷暴露才足以诱导代谢益处，仍有待探索。
近日，荷兰马斯特里赫特大学的研究人员在 Nature 子刊Nature Metabolism上发表了题为：Cold acclimation with shivering improves metabolic health in adults with overweight or obesity 的研究论文。
该研究表明，连续10天的间歇性寒冷暴露并伴随1小时寒战，可促进超重或肥胖患者的代谢健康，包括改善葡萄糖耐量、降低空腹血糖、甘油三酯血症和血压等代谢指标。这些发现提示我们，伴随寒战的寒冷暴露是治疗超重和肥胖相关的代谢紊乱疾病的一种潜在新策略。
在此之前，研究团队已经证明，寒冷驯化可改善2型糖尿病患者的外周胰岛素敏感性。然而，在另一项后续研究中，研究团队发现，如果防止寒战的产生，那么寒冷驯化的代谢益处意外地消失了。
进一步的研究发现，骨骼肌中与细胞外基质重塑相关的基因在发生寒战的寒冷驯化中显著上调，而在非寒战的寒冷驯化没有发生变化。此外，较高的寒战强度与肌糖原使用和骨骼肌葡萄糖摄取增加有关。因此，这些现象表明，某种程度的肌肉收缩似乎对寒冷诱导的胰岛素敏感性的改善至关重要。
在这项最新研究中，为了测试反复寒冷暴露以及寒战对葡萄糖稳态的潜在持久有益影响，研究团队招募了15名超重或肥胖成年人（11名男性和4名女性，平均年龄为62岁），其中9人是葡萄糖不耐受。
在寒冷环境中，这些志愿者穿着注水的衣服和毯子，逐渐降低体温，直到引发寒战。这些志愿者连续10天接受这种间歇性寒冷暴露并伴随每天1小时寒战，以检测寒冷驯化对口服葡萄糖耐量试验（OGTT）结果的影响。
在口服葡萄糖耐量试验（OGTT）中，寒冷驯化使总葡萄糖曲线下面积（AUC）降低6%。在OGTT期间，单次寒冷暴露不会改变能量消耗或底物氧化，葡萄糖耐量的改善是由于OGTT期间空腹血糖降低3%和血浆葡萄糖浓度降低的结果，这可能表明寒冷驯化增加了外周葡萄糖的处理。
在寒冷驯化后，志愿者的葡萄糖增量AUC无显著变化，但临床相关的2小时葡萄糖浓度降低了11%。此外，9名葡萄糖不耐受的志愿者在寒冷驯化后得到改善，不耐受人数减少到5人。
寒冷驯化前后的血糖和胰岛素浓度
除了对葡萄糖代谢的影响外，寒战还能改善脂质代谢。在OGTT期间，志愿者的血清非酯化脂肪酸（NEFA）AUC降低了14%，该效应主要归因于空腹NEFA浓度降低11%。考虑到已知的循环NEFA浓度升高与外周胰岛素敏感性之间的干扰，观察到的寒冷驯化后NEFA浓度的降低可能有助于观察到的葡萄糖耐量的改善。
此外，单次寒冷暴露和寒冷驯化分别显著降低了17%和32%的空腹血清甘油三酯浓度。鉴于甘油三酯与动脉粥样硬化性心血管疾病之间的因果关系，观察到的空腹血清甘油三酯浓度的降低可能具有临床相关性。
寒冷驯化前后的血清NEFA和甘油三酯浓度
为了深入了解寒战对于葡萄糖和脂质代谢改善的潜在机制，研究团队测量了志愿者的糖原浓度和骨骼肌葡萄糖转运蛋白4 （GLUT4）含量，并对禁食状态下的骨骼肌活检组织进行了RNA测序。
研究结果表明，在单次寒冷暴露或寒冷驯化后，各种细胞外基质成分和细胞粘附相关基因的上调，这意味着肌肉结构发生重构。此外，在寒冷驯化后，骨骼肌中与线粒体呼吸有关的基因子集发生下调。这一现象在轻度寒冷驯化中也有报道，但在运动训练中没有报道，表明机体存在特异性响应寒冷刺激的基因表达差异。
寒冷驯化后的基因表达差异
值得注意的是，寒冷驯化改善了静息收缩压和舒张压，并且在每名志愿者都观察到血压降低。这一生理益处仅进行一次寒冷暴露就能观察到，尽管程度较小。这些数据表明，寒战在观察到的寒冷环境下血压的降低中发挥重要作用。
寒冷驯化前后的静息血压和心率
总的来说，这项发表于Nature Metabolism期刊的研究表明，寒冷驯化（为期10天的寒冷暴露，其中伴随每天1小时的寒战）可以改善超重或肥胖成年人的葡萄糖稳态和心脏代谢风险指标，降低了空腹血糖、甘油三酯血症和血压。因此，反复暴露在寒冷中导致寒战，可能是预防和治疗2型糖尿病和心血管疾病的一种生活方式策略。
研究团队表示，考虑到干预的持续时间较短，与最大反应相比，寒冷暴露期间的代谢反应相对较低，较长的持续时间和/或较高的寒战强度可能进一步增强代谢适应。未来的研究应该确定伴随寒战的寒冷驯化的最佳频率、持续时间和强度。
1. https://www.nature.com/articles/s42255-024-01172-y
2. https://www.nature.com/articles/s42255-024-01147-z
来源：玉白马谈健康