人类和冬眠哺乳动物对亚油酸的反应也一样

2022-02-25 16:12:59

作为一名生物学家,我总是从进化的角度思考问题。所有哺乳动物都有一个共同的祖先,他们发展了温血的新陈代谢。许多哺乳动物都会冬眠:熊、地松鼠、臭鼬、蝙蝠、食蚁兽等。要冬眠,你必须将你的温血代谢控制在一个缓慢的状态,让你的代谢率和体温下降。因为已知哺乳动物生命树上至少有171种哺乳动物进入迟钝状态​1.​, 似乎我们进化而来的祖先生物可能会进入麻木状态。

哺乳动物家族的三个分支——单孔动物(鸭嘴兽和食蚁兽等卵层)、有袋动物和有胎盘的动物——都包含进入迟钝状态的动物。因此,如果我们的共同祖先没有能力进入迟钝状态,它就必须在哺乳动物的每个分支中独立进化。进一步认为,鸟类也是温血动物,至少43种鸟类也可以进入麻木。我认为最有可能的解释是,有一种原始物种具有温血新陈代谢能力,能够进入迟钝状态以节省能量,鸟类和哺乳动物都是从这个祖先进化而来的。

当我写《SCD1肥胖理论》时,我指出多不饱和脂肪酸(PUFA)在一定程度上具有下调SCD1的作用,但如果摄入过多的PUFA——尤其是亚油酸(LA)——情况就会发生逆转,体脂会同时累积PUFA和单不饱和脂肪酸(MUFA)。当时我认为这是病理性的失调。现在我相信亚油酸的消耗是一个进化上保守的开关,所有哺乳动物都有这个开关,它将我们的新陈代谢从温血型转变为迟钝型。

从这个角度来看,亚油酸是开关,但迟钝的定义是上调的SCD1/PPARγ/ELOVL轴。

这篇论文​2.​ 向我们展示了在金冠地松鼠(一种冬眠物种)中,需要多少亚油酸才能上调SCD1并变得迟钝。饮食的LA成分是我根据作者的描述计算出来的,这些描述相当清楚,但在某些地方也很模糊。例如,“饮食的基础是磨细的大麦种子,加入少量高氮酪蛋白和嘌呤鼠肉,以产生所需的蛋白质含量。”低LA饮食使用5%的补充椰子油,中LA饮食使用5%的补充玉米油,高LA饮食使用12%的补充葵花籽油。我使用去饱和酶指数(DI)——油酸(SCD1的终产物)与硬脂酸(SCD1的原料)的比率——作为SCD1活性的指标。没有给出绝对数——只有一个图表——因此计算出的DI是近似的,但没有歧义。出于某种原因,地松鼠的DIs似乎比人类高。

饲喂这三种饲料后,通过降低大气温度诱导冬眠。前两个月气温为3.5度。两个月后,温度降到-2.5摄氏度,看看松鼠的体温能降到多低。以下是结果:

当大气温度降低时,低LA饮食的动物发生了什么?“在Ta=3.5摄氏度的条件下禁食9天后,最低亚油酸组的四只动物均未进入冬眠状态。该组动物的平均(+SE)体重降至153g……因此,此时从研究中删除,因为它们似乎已经耗尽了脂肪储备。”。

因此,当在华氏40度左右禁食9天时,非迟钝的地松鼠耗尽了它们的脂肪储备,体重减轻了43%。迟钝的地松鼠在5天内进入冬眠,以保存它们的身体脂肪!他们通过降低体温和代谢率来做到这一点。

作为冬眠物种的一员并不一定意味着你会进入迟钝状态。你还需要亚油酸。我认为作为一个非冬眠物种的成员并不能保证你不会进入迟钝状态。让我们再看看1962年至1991年间美国人体内储存的脂肪发生了什么,1962年的尼日利亚部落主要依靠淀粉生活,而尼日利亚部落则依靠相对油腻的高粱和小米谷物生活。

1962年至1991年间,由于食用豆油的增加,饮食中的亚油酸水平上升,大多数美国人变得迟钝。

在尼日利亚,当膳食亚油酸增加到卡路里的5.5%时,SCD1活性降低,因此DI降低。这是在非迟钝的新陈代谢中发生的。在美国,1991年之前就已经跨过了一个门槛。亚油酸水平和SCD1活性平行增加。这就是迟钝新陈代谢的定义。

你可能想知道在中等LA饮食的地松鼠身上发生了什么,那些半迟钝的松鼠,他们摄入了一些LA,但没有上调SCD1。那些没有完成冬眠期的人。

“为了确定这两组动物在冬眠期间的最低体温,在冬眠的第三个月(1990年11月)内,连续五天将环境室的Ta降低1-2 C/d。在让动物适应新的T 24小时后,记录体温(图2)在实验的第五天,当T降至-2.5〃C以下时,中等亚油酸组的两只动物在冬眠期间死亡,第三只动物从冬眠中醒来。"

对于冬眠的动物来说,如果不能进入冬眠状态,就会产生真正的后果。对于非冬眠动物来说,成功是有实际后果的。

Ruf T,Geiser F.鸟类和哺乳动物的日常迟钝和冬眠。生物版。在线发布2014年8月15日:891-926。doi:10.1111/brv。12137

Frank CL.饮食脂肪酸对金冠地松鼠冬眠的影响。生理动物学。1992年9月在线出版:906-920。doi:10.1086/physzool。65.5.30158549