六辆全新幻影6与一辆二手凯美瑞

人体的能耗该怎么测？你或许听说过目前主流采用的是一种叫做双标水法的方法。然则从提出这种方法到被广为应用，半个世纪的光阴已悄然远去。

1949年，科学界对有氧呼吸的原理已经有了基本的认识。葡萄糖会先分解成丙酮酸，然后再由三羧酸循环分解成二氧化碳和水。按照这个理论，呼出的二氧化碳中的氧应该完全来源于体内的水和葡萄糖，那么只用同位素标记氧气中的氧则不会产生有标记的二氧化碳。然而，此前的一项实验结果却无法证明这一点：使用含有氧的同位素——氧18的氧气给小鼠呼吸，在呼出的二氧化碳中也发现了一定浓度的氧18。

因此，生理学家Nathan Lifson提出了一个假设：在生物体内会发生二氧化碳加水变成碳酸的可逆反应，因此从二氧化碳产生到被呼出之间，应该会与体内的水交换氧原子。此前实验中从二氧化碳中检测出的氧18即来源于此。但是，如果标记的是体内的水，就应该可以避免这个效应所带来的误差。在呼出的二氧化碳中应该能检测到和体内水中同样浓度的氧18。他的实验也证明了这个猜想。

Lifson很快意识到，这个实验的手法有着更广泛的应用意义。体内水中的氧18会随着呼吸作用的二氧化碳和汗液尿液等方式逐渐排出体外。无论哪种方式，排出物中氧18比例和体内水中当前的氧18比例是一致的。熟悉数学的读者应该能很快意识到，这意味着体内水中氧18的浓度会以指数衰减，而根据衰减的速度可以算出呼出的二氧化碳的速度加上排出水分的速度。更妙的是，如果使用氘做标记元素，那就只会通过排出水分的方式衰减。因此，如果同时使用氘和氧18来标记，就可以分别算出这段时间内呼出二氧化碳的速度和排出水分的速度。之后，则可以使用呼出二氧化碳的速度来估算能耗。这就是研究能耗时所使用的“双标水法”。

实际使用双标水法的时候，会先让实验对象摄入一定量的双标水——通常用的并不是D2O-18，而是D2O和H2O-18的混合物。对人类来说就是口服一瓶，对动物来说通常是注射。等到体内同位素达到平衡时取一次初期样本，对人类来说会使用4小时后的唾液样本或24小时之后的尿样。终期样本则会在1-2周之后采取。根据初期和终期样本之间同位素的浓度比值可以计算出衰减速率，之后再乘以人体内总水量就得到了二氧化碳的产生速度。从二氧化碳的产生速度去估算能耗则是另一套方法。产生同样的二氧化碳时，根据呼吸底物（糖、脂肪、蛋白质等）不同产生的能量实际还有些区别。通常会根据吸入氧气和呼出二氧化碳的比值（被称为呼吸商）来估算呼吸底物，然后据此推算能耗。总体说来，双标水法估算能耗确实依赖一些基础假设，不过根据各种不同实验的验证，其总体误差在10%之内。

虽然Lifson提出双标水法是在1955-1958年，不过那之后很长一段时间里，科学家们只是拿它测量一些小动物的能耗。直到1980年前，双标水法从未应用在人类身上。这并非是双标水里的同位素会对人体有什么健康上的影响，而是那时候试剂实在是太贵了。由于受测动物体内的氧18浓度必须足够高，因此越重的动物所需要的双标水也会等比增长。和体重30克的老鼠相比，在70千克的人身上做实验就要贵上2000倍，大概需要花费5万美元。以1973年的物价标准来看，一辆顶级轿车劳斯莱斯幻影6也“只要”3万美元，即使对实验室来说，动辄买两辆劳斯莱斯幻影6也实在太夸张了。更何况有什么必要呢，大多数民众尚且在温饱阶段，身段苗条，研究人类的能耗是个性价比极低的营养学研究项目，价值不大。

而到了1980年代，情况就完全变了，减肥、运动与健康成为了营养学的主要研究项目，因为人们不断的在长胖。质谱仪技术的改进允许人们更精确地测量同位素浓度，因此不再需要让动物摄入那么多的双标水。此外，氧18的价格也下降了。同样的实验在1980年只需要2000美元。同时，肥胖等相关疾病的增长也让测量人类能耗有了实际价值。双标水法自此开始流行起来。由于双标水法不需要控制实验动物的活动，只需取两次样本，因此在测量长期能耗上有着显著优势。至今为止，共有200多种生物接受过双标水法，其中最重是一头体重250kg的北极熊，想想要是在70年代做，可得买6辆幻影6了，而现在做，只用一辆二手凯美瑞的价格。

cite：https://en.wikipedia.org/wiki/Doubly_labeled_water

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9771875

喝了双标水 身价立刻六六六 钞票去无踪

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