Cell Metab | 解密寒冷刺激的產熱機制：戰栗與非戰栗產熱的模式差異

撰文 | 風

事實上，生物的進化是與環境的對抗與妥協史?；隗w溫調節方式，動物可以分為恒溫動物和 變溫動物。 變溫動物通過冬眠或者遷徙適應溫度變化。恒溫動物一方面可以通過遷徙、筑巢、運動和穿衣等行為抵御寒冷，另一方面依賴進化的產熱增加和散熱減少等機制維持核心溫度。機體產熱可以分為戰栗產熱和非戰栗產熱。戰栗產熱來自于骨骼肌不隨意的和節律性的收縮將化學能轉換為熱能，而非戰栗產熱通過提升組織代謝獲得熱能，尤其是棕色脂肪組織和白色脂肪組織等。研究顯示在寒冷刺激時個體產熱量和戰栗強度存在明顯差異【1】。這種差異可能來源于遺傳因素、環境適應以及刺激溫度和方式等檢測技術因素【2-5】。因此，目前對戰栗產熱與非戰栗產熱的協同關系及性別差異認知仍存在不足。

近 日 ， 加拿大舍布魯克大學醫院研究中心的 Denis P. Blondin 團隊 在 Cell Metabolism 雜志 在線 發表 了 題為 Shivering, but not adipose tissue thermogenesis, increases as a function of mean skin temperature in cold-exposed men and women 的 研究文章 。 該研究 通過閉環皮膚溫度控制技術， 系統性探討人體在冷刺激時不同產熱機制的響應模式，揭示戰栗與心肌氧化代謝是全身產熱的核心因素，且隨皮膚溫度降低呈線性增加，而脂肪組織非戰栗產熱呈“全或無”的“閾值效應”，為人體體溫調控的機制理解、冷適應訓練和代謝疾病干預提供新的科學依據 。

為了標準化冷刺激，本研究采用閉環溫度控制技術，通過計算機控制的液冷服精準維持皮膚溫度在 30℃或26℃ ，消除傳統冷卻方式的溫度波動誤差。研究招募14名健康志愿者（男性8名，女性6名），并采用交叉實驗設計方案減少個體差異。與此同時，團隊使用全身能量消耗、表面肌電圖（肌肉活動）、PET-CT 成像（棕色脂肪/心肌氧化代謝）和同位素示蹤（糖/脂代謝）技術綜合檢測個體產熱模式。首先，數據顯示個體能量消耗隨皮膚溫度降低顯著增加，且男女的相對產熱并無性別差異。此外，戰栗強度分析顯示皮膚溫度降低引起平均戰栗強度以及戰栗模式（連續戰栗強度、爆發式戰栗頻率與強度）顯著增加。肌電圖分析發現在30 °C 時，個體優先動員上身核心肌群（如胸大肌和斜方?。?6 °C 時，個體大量招募強大的下肢肌群（如股四頭?。﹨⑴c產熱。有趣的是，女性在低溫下表現出更強的下肢肌肉招募，這可能是由于女性肌肉總量差異需要動員更多肌纖維補償。其次，在 26°C時 心肌的氧化代謝、灌注和底物攝取 顯著高于30°C 和室溫，提示心臟除了作為血液循環動力器官也是冷刺激時的重要產熱器官。最后，作者監測脂肪組織代謝。分析顯示棕色脂肪組織的氧化代謝和葡萄糖攝取在30 °C 時已被明顯激活，但在更低的26 °C 時并未進一步升高。白色脂肪組織的脂解在冷刺激時升高，但 30℃與26℃ 并 無 差異。這些數據提示脂肪組織的產熱是“全或無”模式，不隨冷刺激強度升級。不僅如此，作者猜測可能存在交感神經飽和機制，即只需最小閾值的冷刺激，就足以使支配脂肪組織的交感神經釋放去甲腎上腺素并達到飽和受體的水平，從而最大程度激活下游信號。

綜上所述，這 項 研究 首次在人體中精確描繪出寒冷刺激時機體產熱的響應模式，并發現戰栗產熱隨冷刺激強度“漸進”增加，而脂肪組織的非戰栗產熱則呈現“全或無”式的響應模式，為理解人類體溫調節提供了全新范式。

https://doi.org/10.1016/j.cmet.2025.06.010

制版人： 十一

參考文獻

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