能量平衡与体重调节
能量平衡是指一个人通过食物和饮料摄入的能量与通过新陈代谢和体育活动消耗的能量之间的关系。随着时间的推移，摄入与消耗之间的平衡决定了身体能量储备（主要是脂肪量）是增加、减少还是保持稳定，这使得该领域成为理解体重及其调节的生理学基础。
Definition
能量平衡和体重调节是研究能量摄入和能量消耗如何随时间匹配，以及生理系统如何感知和保护身体能量储备的学科，其失衡会导致体重和身体成分的变化。
Scope
本领域旨在引导读者了解人体能量消耗的组成部分、进食的产热效应、维持体重的稳态和神经内分泌系统，以及刻意限制能量摄入后发生的代谢变化。它将这些内容作为参考生理学和营养科学主题，汇集了四个详细主题，而非提供个性化的体重管理建议。
Sub-topics
Core questions
- 每日总能量消耗的组成部分是什么？如何测量它们？
- 身体如何感知其能量储备并向大脑发出信号？
- 为什么身体倾向于维持特定体重？哪些机制抵抗体重增加和体重减轻？
- 持续热量限制和体重减轻伴随着哪些代谢变化？
Key concepts
- 能量摄入与能量消耗
- 每日总能量消耗
- 基础代谢率和静息代谢率
- 食物热效应
- 适应性产热
- 能量稳态与肥胖信号
- 体重减轻的代谢适应
Key theories
- 体重设定点/稳定点模型
- 体重是主动调节而非被动决定的：与脂肪储备成比例的反馈信号作用于中枢回路，以维持一定范围的体重，因此偏离会引起摄入和消耗的补偿性变化。稳定点变体强调，所维持的水平受环境和生物学共同影响。
Mechanisms
每日总能量消耗是基础/静息代谢、食物热效应和体力活动能量消耗的总和。能量储备通过瘦素和胰岛素等激素向大脑发出信号，这些激素的浓度与肥胖程度相关；下丘脑回路将这些信号与短期饱腹感输入整合，以调节食物摄入和能量消耗（Schwartz, 2000）。当体重减轻时，能量消耗的下降幅度超过了仅凭组织损失所预测的幅度，这种补偿性反应被称为适应性产热，它使系统倾向于恢复失去的体重（Leibel, 1995; Rosenbaum, 2010）。
Clinical relevance
理解能量平衡是健康科学中解释体重变化、营养不良和肥胖的基础，它解释了为什么持续减肥在生理上是困难的。此处的内容是关于正常和改变的能量生理学的描述性参考内容，并非诊断或管理任何个体体重的方案。
Epidemiology
每日能量消耗在生命周期中有所不同，在儿童早期增加，在成年大部分时间里（根据体型调整后）保持相对稳定，并在老年时下降（Pontzer, 2021）。对大量减肥人群的长期随访显示，能量消耗的减少可以持续数年（Fothergill, 2016），这一人群层面的观察与节食后体重反弹的高发生率相关。
History
人体能量代谢的定量研究起源于19世纪和20世纪早期的量热法，该方法确立了能量摄入和消耗遵循能量守恒定律。在整个20世纪，间接量热法以及后来的双标记水法使得在自由生活的人群中测量能量消耗成为可能，而1994年瘦素的克隆以及随后对下丘脑回路的研究，将体重重新定义为一个受中枢调节、由激素发出信号的量，而非被动记录的卡路里账本。
Key figures
- Rudolph Leibel
- Michael Rosenbaum
- Michael W. Schwartz
- Kevin D. Hall
- Herman Pontzer
Related topics
Seminal works
- leibel-1995
- schwartz-2000
- rosenbaum-2010
Frequently asked questions
- 什么是能量平衡？
- 当一个人从食物和饮料中摄入的能量等于通过新陈代谢和活动消耗的能量时，他就处于能量平衡状态，这样身体的能量储备会随着时间的推移大致保持不变。持续的能量过剩主要以脂肪形式储存，而持续的能量不足则会动用这些储备。
- 如果能量平衡仅仅是摄入卡路里与消耗卡路里之间的关系，为什么体重难以改变？
- 因为等式的两边都受到调节。摄入和消耗并非固定不变的数字，而是通过激素和神经反馈进行调整，以保护现有的能量储备，因此身体会部分补偿刻意改变饮食或活动所带来的影响。