《Cryobiology》:The effect of whole-body cryostimulation treatments on the profile of selected adipokines and sirtuins in middle-aged individuals with varying degrees of body fatness
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全身冷刺激(WBC)对肥胖及代谢影响的研究显示,10次和20次WBC干预可改善BMI>27人群的空腹血糖、糖化血红蛋白、asprosin及SIRT1水平,降低leptin,但对BMI正常组影响有限。干预效果在停止后仍部分持续,提示WBC可能通过调节脂肪细胞激素和sirtuins改善代谢,但需更长期治疗。
摘要
全身冷冻刺激(WBC)是一种广泛使用的干预方法,涉及暴露在极低温度下,能够引发多种生理反应。越来越多的证据表明,WBC可能作为一种补充性的、非药物策略,用于肥胖管理和调节代谢稳态。本研究的目的是评估一系列WBC治疗对正常和超重人群中选定脂肪因子、sirtuins蛋白以及碳水化合物代谢的影响。共有23名志愿者参与了这项研究:12人属于研究组(SG;BMI >27),11人属于对照组(CG;BMI 18.5-25)。在第一次(I)、第九次(II)、第十九次(III)WBC治疗前以及治疗停止后两周(IV)采集了血液样本。WBC治疗对空腹血糖(I vs II p=0.035;I vs III p=0.039)、糖化血红蛋白(I vs IV p=0.004)和asprosin(I vs IV p=0.020)产生了积极影响。在研究组中,观察到asprosin(I vs IV p<0.001)、SIRT1(p<0.001)、胰岛素(I vs III p=0.041,I vs IV p=0.013)和HOMA-IR(I vs III p=0.009,I vs IV p=0.009)水平有所提高。WBC治疗还降低了研究组和对照组的leptin浓度(I vs III p=0.013,I vs III p=0.005)。然而,在停止治疗后,研究组的下降趋势并未持续。一系列WBC治疗改善了碳水化合物代谢,并调节了脂肪因子和sirtuins蛋白的水平,尤其是在超重人群中效果更为显著。不过,这种效果通常需要更长时间的治疗。
引言
全身冷冻刺激(WBC)是一种将身体迅速冷却至-100°C以下(持续1-3分钟)以引发生理反应的技术[41]。其目的不是冷却目标组织,而是促使周围较暖的组织向较冷区域传递热量[11]。作为刺激手段的低温直接影响整个身体,从而影响内分泌系统和神经系统[41]。研究表明,人体暴露在低温环境下会引发多种有益的生化和生理反应,包括镇痛、抗炎和抗水肿作用[6,44]。低温疗法已成功应用于类风湿性关节炎[40]、多发性硬化症[9]、纤维肌痛[20]患者的治疗,以及最近作为肥胖治疗的辅助手段[13,39,52]。
肥胖定义为体内脂肪过度积累或分布异常,这对健康有负面影响。过量脂肪是许多非传染性疾病的风险因素,如高血压、缺血性心脏病、2型糖尿病、脂肪肝和睡眠呼吸暂停[25]。根据世界卫生组织(WHO)2025年的报告,2022年18岁及以上的成年人中有43%超重,16%患有肥胖症。2024年,5岁以下儿童中有3500万儿童超重[61]。目前可用的肥胖治疗方法包括营养疗法、个性化体育活动、行为改变、药物治疗和减肥手术[48]。在应对全球肥胖危机的背景下,寻找有效的辅助干预策略对于提高减肥成功率和减轻炎症至关重要。
脂肪组织具有储存和隔热功能,同时也作为内分泌器官,分泌生物活性物质——脂肪因子[5,38]。这些脂肪因子主要来自白色脂肪组织(WAT),其分泌量通常与该组织量相关[43]。尽管人类脂肪因子的全部种类尚未完全确定,但已鉴定出超过600种潜在的分泌蛋白[23]。脂肪因子能够影响其他器官和组织,许多在体内生理过程中起重要作用[43]。它们参与调节脂肪分布[28]、食欲和饱腹感[2]、胰岛素分泌和敏感性[22]、内皮功能[27]、炎症[29]和代谢稳态[16]。肥胖与脂肪组织的数量和质量变化有关,这直接影响脂肪因子的分泌,并可能增加某些疾病(包括代谢性疾病)的风险[37]。与正常体重者相比,超重者体内的leptin(LEP)[30]和asprosin(ASP)[32]浓度较高,而adiponectin(ADP)[1]浓度较低。先前的初步研究证实WBC治疗对脂肪因子有积极影响[34,51]。WBC治疗通常被认为是安全的,且禁忌症较少[8,53]。
哺乳动物中的sirtuins蛋白是一组由七种蛋白质(SIRT 1-7)组成的家族,参与蛋白质的翻译后修饰[4]。sirtuins对维持整体健康至关重要,影响多种延长寿命的生物途径[17]。SIRT1在应激刺激(如炎症、缺氧和禁食)下调节糖异生和糖酵解以及基因转录。SIRT4通过抑制脂肪酸生物合成有助于维持脂质稳态。SIRT1和SIRT4均影响胰腺β细胞的胰岛素分泌[15]。除了在衰老机制中的重要作用外,先前研究[35]还强调了SIRT6在调节稳态和炎症过程中的作用。经常锻炼和采用热量限制饮食的个体中,这种蛋白质的表达也有所增加。多项研究表明,多次WBC治疗可作为辅助疗法来提高特定sirtuins蛋白的浓度[55]。
本研究的目的是分析单次治疗以及10次和20次全身冷冻刺激治疗对正常和超重人群中选定脂肪因子、sirtuins蛋白及碳水化合物代谢的影响。
研究组
本研究招募了一组志愿者,从中选出了对照组(CG;BMI(18.5-25.0)和研究组(SG;BMI>27的超重或肥胖者)[47]。在招募阶段,研究组与对照组在年龄和性别上进行了配对匹配。最终共有23名参与者完成了研究(图1)。
参与者在研究开始前了解了研究方案并签署了书面知情同意书。
受试者特征
研究组(SG)包括6名女性和6名男性,对照组(CG)包括8名女性和3名男性。各组的详细特征见表2。
全身冷冻刺激治疗对体成分的影响
所进行的干预措施对研究参与者的体重没有显著影响。研究组(SG)的BMI变化具有统计学显著性(p = 0.028;ω2 = 0.001),但进一步分析未发现组间差异。对照组(CG)未出现差异。讨论
文献数据显示,WBC作为一种辅助治疗手段,在肥胖治疗中显示出良好前景。冷冻刺激的益处包括减轻全身炎症、氧化应激、体重和腹部肥胖[13,54]。本研究表明,WBC治疗对碳水化合物代谢、LEP和ASP水平、SIRT1和SIRT4以及腰臀比(WHTR)指数有积极影响。然而,需要强调的是,这项研究的主要局限性在于...
结论
WBC似乎是一种潜在的非药物辅助干预方法,适用于处理超重问题及与肥胖相关的代谢紊乱。WBC对碳水化合物代谢、肥胖相关的脂肪因子leptin和adiponectin有积极影响,并能激活SIRT1和SIRT4,尤其在超重和肥胖人群中效果更为明显。然而,冷冻疗法的效果取决于治疗次数和个体的BMI。
作者贡献声明
Adrianna Dzidek:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、软件使用、资源协调、项目管理、方法学设计、资金申请、数据分析、数据整理。Olga Czerwińska-Ledwig:撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、验证、软件使用、资源协调、概念构思。Roxana Zuziak:撰写 – 审稿与编辑、软件使用、数据整理。Joanna Kryst:撰写 – 审稿与编辑、资源协调。Marta
资助
本研究由克拉科夫体育学院资助,资助编号为:165/MN/INP/2023、314/BS/INP/2023、317/BS/INP/2023、318/BS/INP/2023、322/BS/INP/2023 和 393/BS/INP/2025。