饮食蛋白质限制对健康男性能量代谢及体重维持的影响：FGF21 的关键作用

为探究蛋白质限制饮食对健康男性的影响，研究人员开展相关研究，发现其会增加能量需求，且与 FGF21 有关。

　　在健康与饮食的研究领域，人们一直关注着如何通过合理的饮食调控来维持良好的身体状态。过往，饮食调控研究多聚焦于脂肪和碳水化合物，而蛋白质摄入变化的影响却较少被深入探究。从现有的研究来看，蛋白质摄入与健康的关系较为复杂。一方面，高蛋白质（HP）饮食在热量限制、维持体重减轻以及预防老年人肌肉萎缩等方面似乎有积极作用；另一方面，有研究指出，低蛋白质饮食可能与降低总体死亡率和 2 型糖尿病相关死亡率有关，并且在小鼠实验中发现，热量充足的低蛋白饮食可改善胰岛素敏感性并延长寿命。然而，在健康、瘦男性中，长期蛋白质限制饮食对能量消耗的影响，以及用碳水化合物或脂肪替代蛋白质的潜在效果，还有其潜在的分子和代谢机制，都尚不明确。同时，成纤维细胞生长因子 21（FGF21）在蛋白质限制饮食中的作用机制也未完全明晰。

为了深入了解这些问题，来自丹麦哥本哈根大学等机构的研究人员展开了一系列研究，相关成果发表在《Nature Metabolism》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。在人体研究方面，招募了健康年轻男性志愿者，进行了三项不同的饮食干预研究。通过间接测热法测量静息代谢率（RMR）和餐后代谢率，运用双能 X 线吸收法（DXA）扫描评估身体成分，利用高胰岛素 - 正常血糖钳夹技术测定全身胰岛素敏感性，并对皮下腹部脂肪进行活检，随后采用液相色谱 - 质谱法对脂肪组织进行蛋白质组学分析。在动物研究方面，使用野生型（WT）和 FGF21 基因敲除（KO）小鼠，给予类似人类的饮食干预，同样对小鼠的腹股沟白色脂肪组织（iWAT）进行蛋白质组学分析。

研究结果如下：

1. 蛋白质限制餐增加 FGF21 和代谢率：在研究 1 中，让 8 名健康、瘦男性摄入低蛋白高碳水化合物（LPHC；8 E% 蛋白质）餐和习惯的较高蛋白（16 E% 蛋白质）餐。结果显示，LPHC 餐摄入后 90 分钟内，餐后血浆 FGF21 水平升高 63%，4 小时后仍升高 57%，而 HP 餐无此效果。同时，LPHC 餐 3 小时后全身代谢率增加，餐后呼吸交换比（RER）也升高，表明餐后葡萄糖氧化增加。
2. 蛋白质限制提高能量需求和 FGF21 水平：所有参与者随后进行 5 周的 LPHC 饮食干预。最初 7 - 10 天，体重和每日能量供应与基线相比无变化，但之后为防止体重减轻，需连续增加能量摄入，到第 5 周，能量供应增加了 19%。同时，第 5 周空腹血浆 FGF21 水平比干预前升高 270%，且能量摄入的增加与身体活动水平无关。在研究 2 和 3 中，分别让新的志愿者群体进行 LPHC 或低蛋白高脂肪（LPHF）饮食干预 5 周，然后恢复习惯的高蛋白饮食（HPD）。结果发现，LPHC 和 LPHF 饮食干预期间，为维持体重，能量摄入分别需增加 20% 和 21%，且血浆 FGF21 水平分别升高 361% 和 208%。恢复 HPD 后，能量摄入需下调以维持体重稳定，血浆 FGF21 水平也迅速恢复到干预前水平123。
3. 蛋白质限制饮食与全身胰岛素敏感性：在 LPHC 和 LPHF 组中，干预前空腹血浆葡萄糖和胰岛素水平在干预期间保持不变。通过高胰岛素 - 正常血糖钳夹技术评估全身胰岛素敏感性发现，LPHC 干预后，葡萄糖输注率在最后 60 分钟增加了 16%，而 LPHF 干预后葡萄糖输注率不变。这表明蛋白质限制饮食在蛋白质被碳水化合物替代时可改善全身胰岛素敏感性，被脂肪替代时胰岛素敏感性不变4。
4. 长期蛋白质限制与脂肪组织蛋白质组：对人体脂肪组织进行蛋白质组学分析发现，LPHC 和 LPHF 饮食干预后，分别有 318 和 149 种蛋白质上调，21 种相似蛋白质在两种干预中均上调；分别有 120 和 174 种蛋白质下调，17 种相似蛋白质在两种干预中均下调。上调的蛋白质包括电子传递链中的大型蛋白质复合物，这表明建立更大质子动力势（Δp）的能力增加；下调的蛋白质包括参与 ATP 合酶和氧化磷酸化最后一步的蛋白质，这种相反的变化可能表明呼吸和 Δp 生成与 ATP 合成的耦合效率低下，即能量消散的线粒体解偶联。此外，还观察到钙循环相关蛋白 ATP2A1 上调。在 WT 小鼠的 iWAT 蛋白质组学分析中也得到类似结果，且在 FGF21 - KO 小鼠中，蛋白质限制饮食诱导的电子传递链蛋白质变化减弱，这表明 FGF21 对脂肪组织电子传递相关磷酸化系统的改变有影响56。

综合来看，该研究表明，在健康年轻男性中，蛋白质含量低于典型西方饮食但仍符合世界卫生组织（WHO）推荐水平的饮食，会增加维持体重的能量需求，提高血浆 FGF21 水平，并介导脂肪组织呼吸链的适应性变化。小鼠研究结果提示，FGF21 的增加可能是蛋白质限制饮食产生这些影响的原因，其通过诱导脂肪组织线粒体的解偶联或泄漏过程，增加了身体维持体重的能量需求。这些发现揭示了减少蛋白质摄入在人体中的生理效应和分子特征，对传统西方高蛋白饮食的代谢和能量平衡益处提出了新的思考，为进一步研究饮食与健康的关系提供了重要依据。