代谢，基础代谢和能量平衡

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分类: 健康趣谈

健身和减肥现在是美国和全世界都很热门的活动，各种各样的健身中心在世界各地如雨后春笋般不断涌现。与健身和减肥有关的网站也多如牛毛。然而，很多健身中心的教导和“健康”网站的信息却是错误百出，概念不清，似是而非，误人子弟的，这给健身者带来很多困扰。造成这种情况的原因，恐怕是很多文章的作者并不真正懂得运动生理，或是知其然不知其所以然，或只是互相抄袭，讹以传讹。有鉴于此，数年前就打算写一些有关的文字，给热衷于健身的朋友做参考，后来因事拖了下来，直到最近才有执笔的念头。

这篇文字的重点是澄清几个基本概念。

首先是代谢（metabolism）。广义的代谢是生物体内为维持其生命活动所产生的化学反应过程。这个过程包括两部分，一是合成代谢（anabolism），一是分解代谢（catabolism）。合成代谢是把基本营养成分的单体分子monomer，如葡萄糖glucose，氨基酸amino acid，脂肪酸fatty acid，和核苷酸nucleotide等，合成糖原glycogen，蛋白质protein，脂肪triglyceride，核酸nucleic acid的过程。这些合成的多体polymer物质要么成为能量的储存方式，要么成为生物的机体结构的一部分，要么成为执行生物生命功能的物质，如酶enzyme和辅酶Co-enzyme等。分解代谢是把多体物质分解成单体物质，然后再进一步把这些单体物质通过细胞呼吸cellular respiration的过程分解成能量供生命活动使用。（注意，细胞呼吸跟肺呼吸不是一回事）。狭义的代谢指机体消耗能量的过程。代谢快指单位时间里消耗的能量高，代谢慢指单位时间里消耗的能量低。能量基本计算单位是卡路里calorie，一卡路里是使一克水温度升高一摄氏度所需要的能量。但是，卡路里的单位太小了，实际使用不方便，因而最常用的单位是千卡Kcal，俗称大卡。也有把Kcal写成Cal的，但Cal跟cal容易产生混乱，健身界和食品生产厂商就经常Cal，cal不分，完全不知两者差了一千倍。许多学者建议不用用Cal，只用kcal，不过两者发音还是一样，仍然会引起混乱。一个简单的提醒，如果一篇讲健身讲减肥的文章用了calorie这个单位，这篇文章基本上不用看。

其次是基础代谢basal metabolism。基础代谢是指空腹静止休息状态下生物机体为维持基本生命活动所消耗的能量，这里面包括维持体温，心跳，呼吸，大脑细胞活动，消化道功能，肾脏功能等所消耗的能量。注意，这里指的是静止休息时的代谢，所以它的定义是“基础basal”。这个代谢不包括运动时肌肉所消耗的能量，但包括静止时维持最低肌张力所消耗的能量。它大致等于动物睡眠时的能量消耗，在冬眠动物，它是动物冬眠时的能量消耗。基础代谢量可以用呼入和呼出气中氧气和二氧化碳的量和浓度差准确计算出来，但设备和计算很复杂，只适合研究用。日常生活中使用的是估算法。衡量基础代谢量的高低是用基础代谢率Basal Metabolic Rate来计算的，它的定义是空腹静止休息状态下单位时间内所消耗的能量。它的单位用千卡/平方米体表面积/小时（Kcal/m2/hour）表示。BMR跟个体的大小和环境温度有关，但在个体大小和环境温度不变的情况下，影响BMR大小的主要因素是体温。体温在一天之内是呈周期性变化的，因而BMR的单位用小时来计算。但是，为了实用的方便，也常使用一个近似的单位，即千卡/公斤体重/天（Kcal/kg/day），因体表面积可以用身高体重大致推算出。BMR的个体差异很大。年龄，性别，体质，季节，环境温度，纬度，昼夜变化等都影响BMP。然而，这些条件归根结底是受激素的控制的，主要的激素是甲状腺激素thyroid hormone，肾上腺激素epinephrine and norepinephrine，以及性激素sexual hormones，其中最重要的是甲状腺激素。雄性激素增加BMR，所以男人消耗的能量就多。雌激素也增加BMR，所以青春期女性肥胖的也不多。孕激素减少BMR，增加脂肪合成，所以怀孕后期肥胖。女性更年期后雌孕激素的比例倒置，也是肥胖的原因之一。甲状腺激素增加BMR，所以甲亢的人消瘦，甲低的人肥胖。肾上腺素增加BMR，精神紧张时消瘦，而心宽则体胖。曾经有人说恋爱有助减肥，这话不假。有关激素在肌肉生理中的作用另文再谈，一个简单的总结是，影响BMR的主要激素是甲状腺激素，影响运动代谢率的主要激素是肾上腺激素，影响运动后肌肉建造的主要激素是雄性激素和生长激素。