Размер на мозъка, височина и дълголетие Международно списание за затлъстяване -
субекти
абстрактно
В този анализ ние обединяваме две области на изследвания, които никога досега не са били свързани: клиничният проблем „Индекс на телесна маса на Квеле и дълголетието“ и сравнителния биологичен проблем „алометрия на тялото и мозъка“. Сравнението на медицински и биологични данни подкрепя виждането, че индексът на телесна маса е само едно към едно представяне на енергийния баланс между тялото и мозъка - биологична променлива, която показва, че индивидът поддържа и системна енергийна хомеостаза следователно е вероятно да се представи добре през следващите години.
Понастоящем преобладаващият мит е, че големият мозъчен капацитет трябва да гарантира дълъг живот. Тук предполагаме, че наистина има скрита връзка между размера на мозъка и дълголетието.
Лекарите се фокусираха единствено върху хората и установиха, че телесната маса е свързана с продължителността на живота. 1, 2, 3 Още през 1835 г. математикът Адолф Квеле анализира човешки масиви от данни с цел да намери статистическа променлива, с която да идентифицира „здрави“ хора, които смята за „нормални“. 4 Той имаше малък успех с тази задача, когато откри, че мъж или жена с съотношение маса/височина 2 от кг 24 kg m −2 съответстват на неговия образ на „нормалния“. По-късно застрахователните компании използваха неговата концепция за изчисляване на рисковете за човешкото здраве. Съотношението на Quételet сега е известно като "Индекс на телесна маса" (BMI). Настоящите проучвания потвърждават, че ИТМ между 22,5 и 25,0 kg m -2 е силен предиктор за максималната продължителност на живота (Фигура 1в). 1, 2 Известно е, че при мишките по-ниското ниво на предаване на инсулиноподобен сигнал в цялото тяло или само в мозъка значително увеличава продължителността на живота. 5, 6 Не е известно обаче дали енергийният метаболизъм на мозъка може конкретно да предскаже дълголетието.
За да отговорим на първия въпрос, използвахме ядрено-магнитен резонанс за измерване на размера на мозъка и непряка калориметрия за измерване на телесния метаболизъм (cm 3 O 2 min -1), както вече беше описано. 17 Общо 104 жени и 104 мъже с много различни тегла (под тегло спрямо затлъстяване) взеха участие в проучването. Взехме продукта от индивидуалния размер на мозъка на тестваното лице и 0,0349 cm 3 O 2 min −1 g мозък -1 (т.е. церебрална консумация на кислород според Sokoloff 18), за да оценим енергийния метаболизъм на мозъка. Установихме, че енергийният баланс между тялото и мозъка (X/Y) корелира с ИТМ (r = 0,553; P
Ако в уравнение (1) се включи ИТМ от 24 kg m -2, резултатът е баланс тяло-мозък-енергия (X/Y) от 5.0. Оптималното оцеляване на хора с BMI от 24 kg m -2 както се съобщава от Whitlock et al. 1 е свързан с баланс тяло-мозък-енергия от 5 или, с други думи, с относителна консумация на енергия на мозъка от 20%. За разлика от това, субектите с поднормено тегло показват по-висок относителен енергиен разход на мозъка от 22,0 ± 0,1% (средна стойност ± половината стойност), а затлъстелите лица са по-ниски от 17,2 ± 0,1%. По-специално, получихме линейна зависимост за Homo sapiens, която се прилага за субекти с ИТМ от 24 kg m −2, за които се съобщава, че очакват най-дълга продължителност на живота:
След това тази функция (уравнение (2)) може да бъде представена с помощта на често използвана алометрична диаграма между мозъка и тялото (Фигура 1b; удебелен черен печат).
Също така можем да представим тази функция (уравнение (3)), като използваме алометрична диаграма от мозъка до тялото (Фигура 1b; плътна сива графика).
В обобщение, сравнихме функцията на нашата магнитно-резонансна томография и непряко калориметрично проучване при хора (уравнение (2)) с изометричната функция, приложима за Homo sapiens, която беше получена от по-голям набор от данни 8 за гръбначни животни и хора (уравнение (3))) и успяхме да покажем че първото е добро сближаване на второто (Фигура 1b, удебелена крива между черно и сиво).
Поглеждайки назад към биологичния контекст, не е изненадващо, че когато Quételet анализира данни само от хора, той може да намери проста „статистически изведена“ променлива, BMI, която може да използва, за да идентифицира хора, които са имали максимална продължителност на живота. Докато променливата на Quételet е предсказуема, тя е само описателна мярка. Има ли всъщност биологичен смисъл? Тук се опитахме да заменим описателното съотношение BMI (маса (kg), разделено на площ (m 2)) с променлива, която представлява съответна биологична характеристика.
В обобщение, събрахме две изследователски области, които никога досега не са били свързани, а именно клиничният проблем „индекс на Quételet и дълголетие“ и сравнителния биологичен проблем „алометрия на тялото и мозъка“. Тук трябва да се отбележи, че общото биологично правило „постоянство на баланса тяло-мозък-енергия“ има по-голям „обхват“ от индекса Quételet, тъй като се основава на набори от данни, които са оценени в подфилума на гръбначните животни (включително хората) . и не се ограничава само до човешкия вид. Сравняването на медицински и биологични данни подкрепя виждането, че ИТМ е само едно към едно представяне на баланса между тялото и мозъка и енергията - биологична променлива, която показва, че индивидът поддържа и следователно е вероятно, че индивидът поддържа своята системна енергийна хомеостаза ще се представи добре през следващите години. Интересното е, че това представяне зависи до голяма степен от компетентния механизъм за „издърпване на мозъка“, тоест от способността на мозъка да изисква компетентно енергия от тялото, както показаха неотдавнашни изследвания в областта на невроенергетиката. 19-ти