與傳統(tǒng)的基于空腹特征的單一維度評(píng)估方法相比，“雙維度”健康狀態(tài)模型能夠更敏感地捕捉到個(gè)體的代謝健康變化。
撰文 | 李娟（生命科學(xué)專業(yè)博士）
一個(gè)人的代謝健康是整體健康的重要組成部分，它關(guān)注的是身體內(nèi)部各種生化過程的平衡與穩(wěn)定，比如血糖、血脂、血壓等的調(diào)節(jié)。據(jù)報(bào)道，美國僅有12.2%的成年人被認(rèn)為代謝健康：在體重正常的成年人中，只有不到三分之一的人是代謝健康的，而92%的超重者和99.5%的肥胖者不符合代謝健康的標(biāo)準(zhǔn)。
代謝健康應(yīng)當(dāng)如何衡量？
高血壓、高血脂、低高密度脂蛋白（“好”膽固醇）、高血糖和腰圍過大等，被認(rèn)為是代謝綜合征的表現(xiàn)，因?yàn)檫@些因素會(huì)導(dǎo)致心血管疾病、糖尿病等慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加。基于此，以往對(duì)于代謝健康的大致調(diào)查，往往是以測(cè)量腰圍、空腹和長(zhǎng)期血糖、血壓、血脂以及膽固醇水平的方式。
然而，近年來，越來越多的科學(xué)家提出，代謝健康并非是不生病或者不需要服用任何藥物（降壓、糖尿病藥物和降脂藥物），而是指身體在不同環(huán)境下保持平衡的能力，這種適應(yīng)力被稱為“表型靈活性”（phenotypic flexibility）。它反映了個(gè)體應(yīng)對(duì)日常壓力（如營養(yǎng)攝入）時(shí)的代謝應(yīng)激能力，比如身體能夠有效地處理和吸收食物中的營養(yǎng)，同時(shí)避免血糖、血脂和胰島素水平出現(xiàn)劇烈波動(dòng)。
當(dāng)人們?nèi)メt(yī)院例行體檢，空腹血糖和血脂一般都是必檢項(xiàng)目。目前普遍使用的健康評(píng)估指標(biāo)通?；诳崭?fàn)顟B(tài)，這一點(diǎn)有其局限性，因?yàn)樗鼰o法評(píng)估一個(gè)人在飯后或其他環(huán)境壓力下的代謝適應(yīng)能力。
事實(shí)上，我們大部分時(shí)間都處于進(jìn)餐后的狀態(tài)，而餐后代謝的變化——比如血糖、脂質(zhì)水平的變化，對(duì)心血管疾病和糖尿病的早期風(fēng)險(xiǎn)具有重要提示作用。
為了更全面地認(rèn)識(shí)人體對(duì)葡萄糖、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝適應(yīng)能力，科學(xué)家一直在嘗試多種創(chuàng)新的評(píng)估策略，來量化參與維持或恢復(fù)代謝穩(wěn)態(tài)的相關(guān)代謝過程。
荷蘭的“健康空間”研究
荷蘭研究人員通過在受試者中進(jìn)行營養(yǎng)挑戰(zhàn)測(cè)試來獲得“表型靈活性測(cè)試”（PhenFlex test，PFT）數(shù)據(jù)，并結(jié)合“健康空間”（health space）統(tǒng)計(jì)模型，量化和可視化人群的代謝適應(yīng)能力。
研究人員通過給予受試者富含脂肪、糖分和蛋白質(zhì)的混合餐飲，檢測(cè)并收集測(cè)試前后的血液代謝組學(xué)數(shù)據(jù)，以及器官（腸道、肝臟、脂肪、胰腺、脈管、肌肉和腎臟）和組織功能的生物標(biāo)志物。通過將數(shù)據(jù)投射到“健康空間”模型中，來評(píng)估一個(gè)人的代謝情況。
包括炎癥、氧化和代謝參數(shù)的“健康空間”模型丨圖片來源：參考文獻(xiàn)[2]
“健康空間”使用兩組參考個(gè)體（如年輕健康者與老年肥胖者）來定義“最佳健康”和“較差健康”的范圍，其他受試者則根據(jù)測(cè)試結(jié)果在這個(gè)范圍內(nèi)定位。每個(gè)受試者的數(shù)據(jù)通過建模，被映射到一個(gè)多維空間中，其在健康空間中的位置反映了其代謝健康狀況（從最佳到較差）。
結(jié)果表明，這種模型可以有效區(qū)分健康人群與代謝紊亂患者，反映個(gè)體的表型靈活性與年齡、肥胖的關(guān)系，比傳統(tǒng)空腹測(cè)試更能提前揭示潛在的健康問題。例如，個(gè)別體脂率正常的參與者在“健康空間”中表現(xiàn)出與老年肥胖群體相似的代謝特征，提示潛在的胰島素抵抗或肝功能受損。
中國“雙維度”健康狀態(tài)圖研究
2024年12月，我國科學(xué)家提出了一種更全面的評(píng)估代謝健康的方法：“雙維度”的健康狀態(tài)圖（Health State Map, HSM）。這一模型將空腹和餐后狀態(tài)分開，分別作為兩個(gè)獨(dú)立的維度，幫助更準(zhǔn)確地了解個(gè)體的代謝適應(yīng)能力。“雙維度”健康狀態(tài)圖研究不僅揭示了代謝健康的復(fù)雜性，也為個(gè)性化營養(yǎng)干預(yù)和早期疾病預(yù)防提供了新工具。
在這項(xiàng)研究中，“雙維度”健康狀態(tài)圖由兩項(xiàng)核心評(píng)分組成：
健康表型評(píng)分（Health Phenotype Score,HPS）——基于空腹?fàn)顟B(tài)的生物標(biāo)志物（如血糖、血脂和肝功能指標(biāo)）計(jì)算，主要反映個(gè)體在靜態(tài)健康中的表現(xiàn)。
穩(wěn)態(tài)適應(yīng)評(píng)分（Homeostatic Resilience Score,HRS）——通過標(biāo)準(zhǔn)化的MMTT評(píng)估（后文會(huì)展開解釋MMTT評(píng)估是什么），反映個(gè)體在日常膳食壓力下的代謝適應(yīng)能力，提供對(duì)代謝健康的動(dòng)態(tài)評(píng)估。
該研究?jī)?nèi)容的展示圖。其中h部分為包括 HPS 和 HRS數(shù)據(jù)的雙維度健康狀態(tài)圖。丨圖片來源：參考文獻(xiàn)[1]
該研究的受試者包括111名年齡在20至70歲之間的中國成年人，涵蓋正常體重、超重/肥胖及代謝綜合征（存在高血壓，腹部肥胖，高血糖，高甘油三脂或低高密度脂蛋白膽固醇）患者。
為了全面評(píng)估人們?cè)诓秃蟮膭?dòng)態(tài)適應(yīng)能力，研究者使用混合餐耐量測(cè)試（mixed macronutrient tolerance test，MMTT）來模擬日常飲食對(duì)代謝的影響。所有受試者在夜間禁食后，空腹食用含有葡萄糖、脂肪和蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)配比的400毫升混合餐飲，用于均衡刺激三大代謝通路（糖、脂肪和蛋白質(zhì)）。采集基線血液樣本，并在餐后5個(gè)時(shí)間點(diǎn)（30至240分鐘）測(cè)量血糖、脂類、氨基酸等代謝指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化。
“雙維度”健康圖測(cè)量得更準(zhǔn)確嗎？
為了測(cè)試“雙維度”健康狀態(tài)圖（HSM）是否比一維模型提供更多信息，通過使用與HSM相同的數(shù)據(jù)集，研究者將空腹和餐后數(shù)據(jù)結(jié)合構(gòu)建了混合評(píng)分（Mixed-score）。結(jié)果表明，空腹數(shù)據(jù)（HPS）與空腹+餐后的混合數(shù)據(jù)之間存在顯著的強(qiáng)相關(guān)性，意味著兩者在某種程度上反映相似的代謝健康狀況。同時(shí)，兩者與一些代謝風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志物（如血糖、血脂等）的相關(guān)性也相似。
不同的是，在“雙維度”健康狀態(tài)圖中，基于餐后數(shù)據(jù)的HRS與HPS、Mixed-score沒有顯著的相關(guān)性，因?yàn)镠RS關(guān)注的是餐后代謝的變化。而且，HRS與代謝綜合征風(fēng)險(xiǎn)（比如高血壓、高血糖等）具有高度相關(guān)性，且這種相關(guān)性獨(dú)立于HPS和Mixed-score而存在。
具有較高健康表型得分（HPS）和穩(wěn)態(tài)適應(yīng)得分（HRS）的參與者，其代謝特征更為優(yōu)越，表現(xiàn)為高密度脂蛋白膽固醇（HDL-c）和Matsuda指數(shù)（評(píng)估胰島素敏感性的指標(biāo)）顯著較高，空腹血糖、甘油三酯（TAG）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-c）以及肝功能生物標(biāo)志物水平較低。
而在那些健康表型評(píng)分（HPS）相似的人中，其動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)適應(yīng)評(píng)分（HRS）仍可能差別很大，提示個(gè)體的代謝能力有很大不同。具體表現(xiàn)為：
一些人對(duì)葡萄糖有更高的敏感性，餐后血糖波動(dòng)?。℉RS-glu高），乳酸鹽水平更高，顯示出良好的糖代謝適應(yīng)性；一些人對(duì)脂質(zhì)的調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)，表現(xiàn)為三酰甘油水平平穩(wěn)（HRS-lip高），顯示出更優(yōu)的脂質(zhì)適應(yīng)能力；一些人的亮氨酸和賴氨酸水平顯著增加（HRS-aa高），表明其蛋白質(zhì)代謝功能較強(qiáng)。這些結(jié)果說明，人們的代謝適應(yīng)能力是高度個(gè)性化的，不僅僅由靜態(tài)指標(biāo)決定。
以上結(jié)果均提示，HRS比一維模型更有優(yōu)勢(shì)，能夠分辨并提供更多代謝健康狀況的信息。
研究提示：生活方式對(duì)代謝健康有顯著影響！
此外，這項(xiàng)研究結(jié)果提示生活方式對(duì)動(dòng)態(tài)代謝有顯著影響，具體表現(xiàn)為：
1. 運(yùn)動(dòng)水平；
運(yùn)動(dòng)水平與氨基酸代謝適應(yīng)性（HRS-aa）呈正相關(guān)，表明運(yùn)動(dòng)有助于改善蛋白質(zhì)代謝，這可能是與肌肉利用氨基酸的效率提升有關(guān)；
2. 睡眠時(shí)長(zhǎng)；
睡眠時(shí)長(zhǎng)與脂質(zhì)代謝適應(yīng)性（HRS-lip）相關(guān)，適量睡眠對(duì)脂質(zhì)調(diào)控有潛在好處，提示良好的睡眠可能對(duì)健康飲食反應(yīng)起積極作用。
3. 腸道微生物；
與之前的一些研究一致，腸道微生物在代謝健康方面也發(fā)揮著重要作用。這項(xiàng)研究表明，特定菌群（如厚壁菌門和擬桿菌門的比例）與 HRS 密切相關(guān)，它們可能通過影響脂肪和氨基酸代謝適應(yīng)能力來調(diào)控代謝健康，為未來通過調(diào)整腸道菌群改善健康提供了可能性。
這項(xiàng)研究創(chuàng)新性的提出一種評(píng)估代謝健康的方法，與傳統(tǒng)的基于空腹特征的單一維度評(píng)估方法相比，“雙維度”健康狀態(tài)模型能夠更敏感地捕捉到個(gè)體的代謝健康變化。
綜上可知，代謝健康是一個(gè)由多種因素共同塑造的復(fù)雜概念，包括飲食選擇、新陳代謝效率、腸道微生物群、運(yùn)動(dòng)水平、睡眠質(zhì)量、壓力管理和心理健康等。換句話說，代謝健康是一種動(dòng)態(tài)平衡，反映了身體對(duì)外部環(huán)境和食物的適應(yīng)能力。
“雙維度”健康圖的應(yīng)用前景值得期待
該研究的創(chuàng)新之處在于將靜態(tài)評(píng)估與動(dòng)態(tài)反應(yīng)相結(jié)合，為代謝健康的研究和應(yīng)用提供了全新框架。動(dòng)態(tài)代謝適應(yīng)能力可以更早期地檢測(cè)代謝紊亂，幫助預(yù)防糖尿病、心血管疾病等慢性病。同時(shí)，為了優(yōu)化健康狀態(tài)，可以根據(jù)個(gè)體對(duì)不同營養(yǎng)素（如糖、脂肪和蛋白質(zhì)）的代謝能力，制定量身定制的飲食計(jì)劃，設(shè)計(jì)更精準(zhǔn)的飲食。該研究還為通過運(yùn)動(dòng)、睡眠管理和腸道微生物調(diào)節(jié)，進(jìn)行生活方式干預(yù)來提升代謝健康提供了依據(jù)。
盡管這項(xiàng)研究為代謝健康的評(píng)估帶來了全新視角，但其實(shí)際應(yīng)用仍需進(jìn)一步探索。未來，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在更大規(guī)模的不同種族群體中驗(yàn)證這一模型，同時(shí)結(jié)合多組學(xué)數(shù)據(jù)（如基因組、代謝組和微生物組）進(jìn)行優(yōu)化。
同時(shí)，將HSM模型應(yīng)用于臨床實(shí)踐，將為患者提供更個(gè)性化的治療方案，從而提高治療效果和生活質(zhì)量。
參考資料
[1] Yanpu Wu, Xinyan Zhang, Liang Sun, Qingqing Wu, Xiaoping Liu, Yueyi Deng, Zhenzhen Lu, Zhongxia Li, Chaoming Deng, Ruikun He, Luyun Zhang, Rong Zeng, Xuguang Zhang, Luonan Chen, Xu Lin, Two-dimensional Health State Map to define metabolic health using separated static and dynamic homeostasis features: a proof-of-concept study, National Science Review, Volume 12, Issue 1, January 2025, nwae425, https://doi.org/10.1093/nsr/nwae425
[2] Bouwman, J., Vogels, J.T., Wopereis, S.et al.Visualization and identification of health space, based on personalized molecular phenotype and treatment response to relevant underlying biological processes.BMC Med Genomics5, 1 (2012).
[3] Araújo J, Cai J, Stevens J. Prevalence of Optimal Metabolic Health in American Adults: National Health and Nutrition Examination Survey 2009-2016. Metab Syndr RelatDisord. 2019 Feb;17(1):46-52. doi: 10.1089/met.2018.0105. Epub 2018 Nov 27. PMID: 30484738.
出品：科普中國
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