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MEM.观点||猝死的能量消耗理论

 菌心说 2022-10-28 发布于北京

MEM观点——

刘承宜 华南师范大学体育科学学院 广州大学城 510006 

编 者期“MEM.观点”专栏特别邀请华南师范大学刘承宜教授分享他关于猝死的能量消耗理论的思考。

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刘承宜

华南师范大学教授

工学博士、博士生导师、博士后合作导师

四川大学客座教授

美国激光医学会Fellow

Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery 杂志编委

运动人体科学珠江学者岗位学术带头人

广东省生理学会副理事长

中国生物医学工程学会与工程血液疗法与工程分会副主任委员

最近,华为高管丁耘猝死引发热议。有学者说是28公里跑步引起的,劝告慎重从事高强度运动。还有学者认为是跑步后的饮酒引起的,劝告高强度运动后不要饮酒。猝死是一个热点话题,但一直没有很好的筛查或预防方法。本文的观点是从系统医学的角度建议核算当日的能量消耗。

每日能量消耗(total daily energy expenditure, TEE)的研究是当代生命科学研究的薄弱环节。去年Pontzer 等(2021)才在Science发表全生命周期的每日能量消耗。我们从系统生物学的角度进一步研究了各种能量消耗之间的关系。设食物消化吸收、基础代谢和整体活动三种能量消耗在TEE中的占比分别为, 三者构成的对称多项式一阶整合、二阶整合和三阶整合分别为:

t+b+a=1

tb+ba+ta=C1

tba=C2

式中满足全生命周期的Arndt-Schulz定律(横坐标为全生命周期)(见图1)。根据定量差异(quantitative difference, QD)1全生命周期的Arndt-Schulz定律可以分为守恒区、平台区和平台区之外。守恒区守恒,所满足的一元三次方程、表征健康水平的健康标尺(golden center of yin and yang, GCYY)1ab的互动关系分别为

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正如本人的前一个观点所指出的1,无论是“实验-理论-对称性”,还是“对称性-理论-实验”,物理学的研究模式都发现对称性是所有系统的普遍特征。根据Noether定理,对称性与守恒量是一一对应的。既然所有复杂系统都具有对称性,当然都具有守恒量,可以将物理学“对称性-理论-实验”的研究模式表示为“守恒量-理论-实验”的研究模式。本文将按照“守恒量-理论-实验”的研究模式从理论上讨论全生命周期的Arndt-Schulz定律的守恒区,当然有待实验或临床的进一步验证。

按照计算机之父冯诺依曼的观点,稳定过程可以预测,但不稳定过程只能控制。根据Pontzer 等(2021)的数据分析,全生命周期的Arndt-Schulz定律的守恒区覆盖7 - 84岁,属于稳定过程,守恒。稳定过程包括健康、亚健康和疾病三种状态。整体活动水平a的升高会引起基础代谢b的下降,健康水平GCYY增加,疾病风险降低。从健康到疾病或衰老,基础代谢b上升,导致整体活动水平a下降,健康水平GCYY下降。疾病治疗或中医调理引起基础代谢b下降,只有同时通过康复升高整体活动水平a,才能巩固疗效,因此,疾病治疗或中医调理与康复需要同步进行。当然,提高整体活动水平a也可以通过间接降低基础代谢b治愈疾病,达到尼采提出的高级健康或超人。

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图1 QD阈值下全生命周期Arndt-Schulz定律的分区

如果C1C2不守恒,属于不稳定过程,但可以控制。控制的方法是去除引起不稳定的病因。全生命周期的Arndt-Schulz定律的平台区存在称为功能内稳态(function-specific homeostasis, FSH)1的负反馈机制。存在各种FSH,不良习惯等病因FSH维持亚健康或疾病,健康习惯等健康FSH维持健康。各种FSH博弈的结果维持健康、亚健康或疾病的稳定过程。病因FSH打败健康FSH则出现亚健康或疾病。去除部分病因,如果健康FSH打败其余病因FSH,患者病因相关的疾病可以自愈。如果无法去除病因,疾病治疗或中医调理仅仅引起基础代谢b下降,不再守恒,如果没有康复升高整体活动水平a(促使健康FSH战胜病因FSH),病因FSH会通过基础代谢b上升重建稳定的病理过程,因此,疾病治疗或中医调理与康复需要同步进行。

平台区之外关键性的FSH已经不再存在,能量消耗与TEE的QD已经超过显著性阈值0.805,身体无法重建稳定过程,会有死亡风险,但医学可以通过对症治疗逐个重建关键性的FSH,缓解甚至消除能量消耗透支,重回平台区甚至守恒区。例如,癌症患者的能量透支大户就是肿瘤,切除肿瘤,患者可能重回平台区,甚至依靠健康FSH自愈。

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图2 猝死的原因

图2是我国5516例猝死的尸体解剖发现的1329例记录诱因的影响因素分布。其中情绪激动、劳累、排便用力和妊娠分娩等属于整体活动能量消耗过大,会大幅度增加a;疲劳又导致基础代谢能量消耗增加,会大幅度增加b;两者联合引起进入平台区之外,造成当日的能量消耗严重透支,属于超级不稳定过程,猝死风险大幅度增加。过饱、饮酒、吸烟和吸毒等增加食物消化吸收能量消耗,会大幅度增加t;所引起的病态适应又导致基础代谢能量消耗增加,会大幅度增加b;两者联合引起进入平台区之外,造成当日的能量消耗严重透支,属于超级不稳定过程,猝死风险大幅度增加。血容量改变、轻微损伤、手术、和感冒等会导致基础代谢能量消耗增加,大幅度增加b,引起进入平台区之外,造成当日的能量消耗严重透支,属于超级不稳定过程,猝死风险同样会大幅度增加。

值得指出的是,每个诱因单独作用只是增加了猝死的风险,基础代谢能量消耗很大的基础病才是真正的元凶。在丁耘案例中,28公里跑步和饮酒都是习惯性行为,两种因素单独作用甚至联合作用也许都不会引发猝死。丁耘的基础病是肺栓塞,联合28公里跑步和饮酒,三种能量消耗引发能量消耗显著超过了TEE,形成当日能量消耗严重透支,属于超级不稳定过程,猝死风险大幅度增加。如果医院在抢救的同时通过输液消除能量消耗透支,也许丁耘可以大难不死。

如果猝死的能量消耗严重透支假说是正确的,各种医疗筛查对猝死风险的预防都是无效的,应该计算较高水平活动前当天的总能量消耗。28公里跑步和饮酒都是一个能量消耗很大的事件,如果罹患肺栓塞的丁耘计算了活动当天的总能量消耗,就只能二选一。

查理·芒格说过,做一件事前,最重要的就是排除其中不该做的事。这是一句非常深刻的投资哲理,同样也非常适用于日常生活。排除的基本原理就是当日的能量消耗核算。当天总能量消耗严重透支会增加猝死的风险,即使侥幸活着也会影响工作效率。东京奥运上,苏炳添的决赛是一个能量消耗很大的事件,半决赛之后就不应该情绪激动,但苏炳添踩雷了,导致决赛名落孙山,辜负了祖国人民的殷切期望。

当日的能量消耗核算还有一个重要的能量消耗是睡眠。睡眠属于基础代谢,当然需要能量,包括入睡和醒来。失眠的原因之一是太累了,没有能量入睡。昏迷的原因之一是能量消耗严重透支,没有能量醒来。可以应对太累引起的失眠,睡前做熟悉的轻松的事情,躺在床上想熟悉的轻松的事情,为入睡节约能量。应对能量消耗透支引起的昏迷当然是输液。睡眠质量高,能量消耗越低。睡眠质量越低,能量消耗越高。睡眠质量不佳甚至失眠,次日不宜启动能量消耗很高的整体活动或者耗能很高的基础代谢,否则造成当日能量消耗透支,降低工作效率甚至增加猝死的风险。

黄帝内经早就指出了生存的智慧,发于阴阳,和于术数,饮食有节,起居有常,不妄劳作”。tba中,bt属阴,a属阳。本文的五个方程就是术数。“饮食有节,起居有常,不妄劳作”,属于C1C2守恒代表的稳定过程。明朝儒医李梴认为,“保养以助药力,若专恃药而不知养性,则药亦难效”。养性包括去除病因和整体活动能量消耗a的提升,药力+养性就是前面指出的“去除病因患者自愈”和“疾病治疗或中医调理与康复需要同步进行”。因此,本文从现代科学的角度再次揭示了中医文化所指出的生存智慧,当然有待实验的进一步验证。

参考文献:

1. MEM.观点 || 刘承宜:P值统计的缺陷及其克服方法:以男女历年百米世界纪录为例

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作者:刘承宜 华南师范大学体育科学学院

辑:张志远

审校:林东海

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