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进化失配:为何现代饮食和生活方式导致慢性疾病

The western diet and lifestyle and diseases of civilization. Research Reports in Clinical Cardiology 2011:2, 15-351 min
Original medical illustration for: The Evolutionary Mismatch: Why Modern Diets and Lifestyles Cause Chronic Diseases

目录

要点

  • 现代慢性疾病源于古老基因与西方饮食/生活方式之间的失配。
  • 狩猎采集人群在没有慢性疾病的情况下显示出更优越的健康指标。
  • 近期的饮食变化仅占人类进化史的0.5%。
  • 西方饮食具有高omega-6:omega-3比例,促进炎症反应。
  • 睡眠、压力和日晒等生活方式因素也会增加患病风险。

引言:现代世界中的古老躯体

所有生物,包括人类,都有由基因决定的对体力活动、睡眠、日晒和特定营养素的需求。越来越多的突破性研究表明,在新石器时代革命(始于约11,000年前)之后,尤其是工业革命之后,饮食和生活方式发生了巨大变化,但从进化时间尺度来看,这些变化发生得太晚,人类的基因组尚未完全适应。

尽管自农业开始以来人类基因已发生了一些适应性改变,但我们人类基因组的大部分基因是在非洲旧石器时代(约从250万年前至11,000年前)被选择保留下来的。人类学和遗传学研究证实,所有生活在非洲以外的人类都拥有共同的非洲智人祖先,其全球范围内的遗传多样性低于非洲本土的多样性。

我们古老的生理机能与现代西方饮食和生活方式之间的进化失配,是许多所谓“文明病”的基础。这些疾病包括冠状动脉性心脏病、肥胖症、高血压、2型糖尿病、上皮细胞癌、自身免疫性疾病和骨质疏松症——在狩猎采集者和其他未西化人群中,这些疾病罕见或几乎不存在。

传统人群的健康指标更优

大量研究表明,与工业化人群相比,狩猎采集者和受现代习惯影响最小的人群表现出显著更优越的健康指标。证据包括十二项具有具体数值数据的关键发现:

  • 血压较低:狩猎采集者的血压读数处于理想水平,没有出现西方人群中随年龄增长而升高的现象。布须曼人的血压为108/63 mmHg(男性)和118/71 mmHg(女性);雅诺马米印第安人的血压为104/65 mmHg(男性)和102/63 mmHg(女性);基塔瓦园艺者的血压为113/71 mmHg(男性)和121/71 mmHg(女性)。
  • 血压与年龄无关联:与西方人群中血压通常随年龄增长而升高不同,传统人群终生保持血压稳定。
  • 胰岛素敏感性极佳:与非西化传统人群中的中年和老年个体相比,西方人群常出现胰岛素抵抗,而前者保持了极佳的胰岛素敏感性。
  • 空腹胰岛素水平较低且胰岛素敏感性较高:与健康的瑞典人相比,基塔瓦园艺者的空腹血浆胰岛素显著较低,胰岛素敏感性(通过稳态模型评估指数测量)更高。
  • 瘦素水平较低:与健康的瑞典人和美国马拉松运动员相比,基塔瓦园艺者和阿切狩猎采集印第安人的空腹血浆瘦素水平较低,表明代谢调节更好。
  • 较低的体重指数(BMI):在基塔瓦,40-60岁的男性中有87%、女性中有93%的BMI低于22 kg/m²,该年龄段无人超重或肥胖。
  • 更好的身体成分:与健康的瑞典人相比,基塔瓦园艺者的腰高比更低。
  • 较低的体脂率:与健康的美国人相比,狩猎采集者的三头肌皮褶厚度测量值更低。
  • 更优的心血管健康:传统人群的最大摄氧量(VO₂ max)更高——马赛人和爱斯基摩人的数值约为70 mL/kg/min,而普通美国人约为45 mL/kg/min。
  • 更好的视力:与工业化人群相比,狩猎采集者和传统人群表现出更好的视力。
  • 更优的骨骼健康:与西方人群甚至传统农业人口相比,狩猎采集者显示出更好的骨骼健康指标。
  • 较低的骨折率:与非西化人群相比,西方人群的骨折率显著更高(即非西化人群骨折率较低)。

探险家和拓荒者的历史记录一致描述传统人群健康、苗条、体能良好,且没有慢性退行性疾病的迹象。更重要的是,医学和人类学报告记录显示,与西方社会相比,这些人群的代谢综合征、2型糖尿病、心血管疾病、癌症、痤疮和近视发病率极低。

应对常见的反驳观点

一些研究人员提出,传统人群可能在基因上对慢性疾病具有保护作用。然而,当非西方化人群采用现代生活方式时,他们患慢性退行性疾病的风险与现代人群相比变得相似甚至更高。关键在于,当他们回归传统生活方式时,疾病标志物通常会恢复正常。

这些发现表明,传统人群的卓越健康主要源于环境因素,而非基因保护。研究表明,几乎没有或没有发生任何基因适应来保护任何人群免受现代饮食和生活方式引起的慢性疾病侵害。

另一个常见的论点指向狩猎采集者较短的平均预期寿命。然而,这一统计数据受到较高的儿童死亡率、事故、战争、感染和环境暴露的严重影响,而非慢性退行性疾病。最近的评估显示,狩猎采集社会中成年人的众数寿命为68-78岁,这些个体通常能活到高龄,且没有困扰工业化国家大多数老年人的慢性疾病。

重要的是,肥胖、2型糖尿病、痛风、高血压、冠状动脉性心脏病和癌症等疾病在传统人群中极为罕见,却日益影响西方国家的年轻人群。化石记录表明,当狩猎采集人群转向农业时,他们的健康状况和预期寿命实际上下降了。

我们祖先环境的特点

通过解剖学研究、生物力学分析、古人类骨骼的同位素检查以及对狩猎采集社会的民族志研究,研究人员确定了塑造人类基因组的祖先环境的关键特征:

  • 规律的日晒:除因从鱼类和海兽中获取大量维生素D3而例外的因纽特人外,大多数人群都有规律的日晒
  • 自然的睡眠模式:睡眠模式与每日光线变化同步
  • 急性(而非慢性)压力:应激反应通常是急性的,而非慢性的
  • 规律的体力活动:获取食物和水、逃避捕食者、社交互动以及建造住所都需要进行体力活动
  • 无污染的环境:未接触人造环境污染物
  • 新鲜、未加工的食物:普遍食用新鲜的、通常未加工的食物来源,包括昆虫、鱼类、贝类、爬行动物、鸟类、野生哺乳动物、蛋类、植物叶片、海藻、根茎、块茎、浆果、野生水果、坚果、种子以及偶尔的蜂蜜

祖先饮食中显著缺失的食物包括乳制品(断奶期间的人乳除外)、谷物(仅在旧石器时代晚期有少量摄入)、豆类、分离糖、分离油脂、酒精和精制盐。

新石器时代革命与工业革命如何改变了一切

大约11,000年前开始的农业革命彻底改变了塑造人类基因组超过200万年的饮食和生活方式。重大的饮食变化包括将谷物作为主食、引入非人乳、家畜肉类、豆类、栽培植物食物,以及后来蔗糖和酒精饮料的广泛使用。

然而,工业革命带来了更具破坏性的变化,包括精制植物油、精制谷物和精制糖的广泛使用。现代时期引入了更多有害因素,包括垃圾食品、普遍的体力活动不足、各种污染物、避免日晒、睡眠时间和质量减少,以及慢性心理压力增加。

这些变化产生了严重的病理生理后果。慢性心理压力、环境污染和吸烟与低度慢性炎症相关,这是胰岛素抵抗的主要原因。这种炎症参与动脉粥样硬化的所有阶段,并日益被公认为是包括自身免疫性疾病、某些癌症、神经精神疾病和骨质疏松症在内的各种慢性退行性疾病的普遍机制。

现代食物的具体营养影响

在美国,乳制品、谷物(尤其是精制形式)、精制糖、精制植物油和酒精构成了每日总能量摄入量的高达70%。这些食物类型在典型的农业前饮食中贡献的能量极少或几乎没有。

现代食物对几项关键的营养特征产生了不利影响:

微量营养素密度:按热量计算,鱼类、贝类、肉类、蔬菜和水果的微量营养素密度高于牛奶(钙除外)和全谷物。精制谷物的微量营养素密度低几个数量级。植物油和精制糖占典型美国饮食能量的36%以上,但几乎不含微量营养素。

当前的食物选择,加上土壤养分流失以及现代食物的运输和储存方式,有助于解释为何相当比例的北美人无法达到各种维生素和矿物质的推荐每日摄入量。这一问题因烹饪方法、吸烟(会消耗维生素C)以及将谷物作为主食而加剧,后者可能因植酸含量降低生物利用度而影响维生素B6、生物素、镁、钙、铁和锌的营养状况。

脂肪酸组成:西方饮食的omega-6与omega-3比例通常在10:1到20:1之间,这与旧石器时代饮食估计的1:1到3:1的比例截然不同。这种失衡会促进炎症并导致多种慢性疾病。

宏量营养素组成:现代西方饮食的能量约有35-40%来自脂肪(其中一半来自分离油脂和隐形脂肪),15-20%来自蛋白质,40-45%来自碳水化合物(主要是精制碳水)。这与估计的旧石器时代模式形成对比:脂肪占20-35%,蛋白质占25-30%,碳水化合物占35-45%,且主要来自具有低血糖负荷的水果和蔬菜。

酸碱平衡:现代饮食每天产生约50-100 mEq的酸,而农业前的饮食则呈净碱性。这种酸负荷可能导致骨质疏松、肌肉萎缩、钙肾结石、高血压、运动诱发性哮喘和生长迟缓。

钠钾比:西方饮食的钠钾比大于1(美国饮食中约为1.5),而农业前的饮食钠钾比小于0.5。这种倒置会导致高血压、中风、肾结石、骨质疏松、胃肠道癌症、哮喘和其他疾病。

关键生活方式因素:睡眠、压力和阳光照射

除了饮食变化外,几种生活方式因素对健康结果有显著影响:

睡眠模式:睡眠不足(每24小时少于6小时)与低度慢性炎症、胰岛素抵抗恶化以及肥胖、2型糖尿病和心血管疾病风险增加有关。约28%的美国成年人每天睡眠6小时或更少。社会和工作压力以及人造光暴露扰乱了正常的昼夜节律,在各种疾病中起着关键作用。

维生素D状况:现代生活方式通过深色皮肤人群向高纬度地区迁移、空气污染、臭氧层、衣物、室内生活、防晒措施以及可能的高谷物消费,造成了广泛的维生素D缺乏。维生素D水平降低与癌症发病率增加、自身免疫性疾病、传染病、肌肉无力、骨质疏松、高血压、胰岛素抵抗和心血管死亡率增加有关。

除了海洋鱼类外,天然食物含有的维生素D非常少。适度的阳光照射(根据皮肤类型、气候、季节和地区进行调整)和/或补充剂通常是维持血清25(OH)D高于30 ng/mL(最好高于45 ng/mL)所必需的。

身体活动不足:研究人员将身体活动不足描述为“古老的敌人”,并有令人信服的证据表明其在胰岛素抵抗、血脂异常、肥胖、高血压、2型糖尿病、冠状动脉疾病、多种癌症、与年龄相关的认知功能障碍、肌少症和骨量减少中的因果作用。

针对现代患者的实用建议

基于这种进化失配理论,研究人员提出,采用模仿农业前环境有益特征的饮食和生活方式模式,可以有效降低慢性退行性疾病的风险。主要建议包括:

  1. 增加营养密度高的食物摄入:强调鱼类、贝类、肉类、蔬菜和水果,而不是热量密集但营养贫乏的加工食品
  2. 平衡脂肪酸:减少来自植物油的omega-6脂肪酸,增加来自鱼类、海鲜以及某些坚果和种子的omega-3脂肪酸
  3. 优化蛋白质摄入:包含充足的优质蛋白质来源
  4. 选择低血糖负荷的碳水化合物:从水果和蔬菜中选择碳水化合物,而不是精制谷物和糖
  5. 增加钾摄入:食用富含钾的水果和蔬菜,同时减少钠的摄入
  6. 确保充足的阳光照射:根据肤质和地理位置进行合理的日晒,必要时考虑补充维生素D
  7. 优先保证睡眠:在自然的光暗循环下,每晚争取7-8小时的高质量睡眠
  8. 管理压力:制定策略以减少慢性心理压力
  9. 增加身体活动:将规律的活动和运动融入日常生活
  10. 避免环境毒素:尽可能减少接触污染物、内分泌干扰物和其他环境毒素

了解研究的局限性

虽然进化失配假设为理解慢性疾病提供了引人入胜的框架,但仍需考虑几个局限性:

重建祖先的饮食和生活方式依赖于考古记录、对当代狩猎采集者的民族学研究以及生化分析等多方面的证据,但无法对所有祖先人群的确切饮食成分提供完全的确定性。

自农业革命以来,人类种群确实经历了一些基因适应,包括某些人群的乳糖耐受性以及针对高淀粉饮食的适应。然而,这些适应是有限的和特定的,而非对慢性疾病的全面保护。

现代干预措施,包括卫生设施、疫苗接种、医疗护理和事故预防,已大幅降低了由传染病和创伤导致的过早死亡,使得与祖先人群进行直接的寿命比较变得复杂。

个体基因差异意味着并非所有人都对现代饮食和生活方式做出相同的反应,尽管慢性疾病风险增加的整体模式仍然清晰可见。

常见问题解答

为什么狩猎采集者的健康状况优于现代人群?

狩猎采集者保持良好的健康指标,如低血压、良好的胰岛素敏感性和低体脂,因为他们的饮食和生活方式与基因需求相匹配。当他们采用现代习惯时,疾病风险会增加,但回归传统方式可以逆转这些指标,表明环境是关键因素。

哪些具体的饮食变化会导致慢性疾病?

现代饮食包含大量的精制糖、植物油和谷物,占能量摄入量的高达70%。这些食物微量营养素密度低,脂肪酸比例不健康,并会破坏酸碱平衡。这与富含新鲜未加工食品且血糖负荷较低的祖先饮食形成对比。

为什么慢性疾病在治疗后会复发?

慢性疾病往往持续存在,因为治疗可能未解决潜在的进化失配问题。现代生活方式继续促进炎症、胰岛素抵抗和其他风险因素。文章指出,回归与我们的基因构成一致的生活方式——包括饮食、身体活动、睡眠和阳光照射——可以改善健康指标。

狩猎采集生活方式的主要健康益处是什么?

与西方人群相比,狩猎采集者通常具有更低的血压、更好的胰岛素敏感性、更低的体脂和更优越的心血管 fitness。他们患心脏病、糖尿病和肥胖等慢性疾病的比率也较低。这些益处主要归功于他们的饮食和生活方式,这与我们的进化需求更加契合。

西方饮食如何导致慢性炎症?

西方饮食富含omega-6脂肪酸、精制糖和加工食品,导致omega-6与omega-3的比例失衡。这会促进低度慢性炎症,这是胰岛素抵抗的主要原因,并参与动脉粥样硬化、自身免疫性疾病、某些癌症及其他慢性疾病的发生。

推荐的omega-6与omega-3脂肪酸比例是多少?

西方饮食的omega-6与omega-3比例通常在10:1到20:1之间,而旧石器时代饮食的比例估计为1:1到3:1。为了降低炎症和慢性疾病风险,建议减少来自植物油中的omega-6摄入,并增加来自鱼类、海鲜以及某些坚果和种子的omega-3摄入。

为了获得最佳健康状态,推荐睡眠多长时间?

每晚应保证7-8小时的高质量睡眠,并遵循自然的昼夜光暗周期。睡眠不足(定义为每24小时少于6小时)与低度慢性炎症、胰岛素抵抗加重以及肥胖、2型糖尿病和心血管疾病风险增加有关。

患有2型糖尿病、高血压或肥胖等慢性疾病患者何时应寻求第二诊疗意见?

当患者的当前治疗方案未能解决现代饮食生活方式与人类基因组之间的进化失配这一根本问题时,寻求第二诊疗意见非常有价值。证据表明,传统人群在没有慢性疾病的情况下仍能保持优秀的健康指标,如低血压和良好的胰岛素敏感性。如果患者在标准治疗下病情仍持续存在,第二诊疗意见可以探讨饮食改变——如减少omega-6脂肪酸和精制糖摄入、增加omega-3摄入,并确保充足的睡眠和阳光照射——是否能改善预后。Diagnostic Detectives Network提供独立的专家第二诊疗意见。

来源信息

Original Article Title: The western diet and lifestyle and diseases of civilization

Authors: Pedro Carrera-Bastos, Maelan Fontes-Villalba, James H O'Keefe, Staffan Lindeberg, Loren Cordain

Publication: Research Reports in Clinical Cardiology 2011:2, 15-35

DOI: 10.2147/RRCC.S16919

这篇患者友好型文章基于原始出版物中的同行评审研究。它在保持所有重要发现、数据点和结论的同时,使信息易于理解,帮助希望了解慢性疾病进化基础的教育程度较高的患者获取相关知识。