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人类肥胖的主要原因究竟是什么，这点仍不确定。有几个似是而非的解释，包括流行的“碳水化合物-胰岛素”模型（carbohydrate-insulin model, CIM），该模型认为，身体脂肪增加是由于摄入碳水化合物刺激餐后胰岛素，从而促进能量储存、增加进一步摄入，形成恶性循环。CIM的理论基础已被最近的几个实验所驳倒。尽管胰岛素在体脂调节中起着重要作用，但CIM不成立的原因在于它关注的是胰岛素在摄入碳水化合物后对脂肪组织的直接作用。然而，胰岛素对多脏器有多种效用，而这些作用主要是由独立于碳水化合物摄入的因素所驱动的，故重新考虑、更好地理解胰岛素在肥胖中的作用，可以提高我们对肥胖成因和治疗的认识。 CIM强调胰岛素在促进脂肪储存和抑制其释放方面的作用，将脂肪细胞置于核心部分。根据CIM模型，碳水化合物的摄入给循环带来过多的能量，驱动餐后胰岛素升高，导致脂肪组织储存脂肪。相应的“解决方案”是用膳食脂肪代替碳水化合物，因为膳食脂肪不会刺激餐后胰岛素分泌：即所谓的低碳水化合物、高脂肪饮食，也被称为“生酮”饮食。  从概念上讲，测试CIM应该很简单：随机选择人群食用不同的饮食，这些饮食在碳水化合物和脂肪含量方面差异很大，然后检测每个饮食组的肥胖率。但由于其对健康的潜在危害，如果延长试验时间会引起伦理上的担忧，如果持续时间短又可能没有效果。此外，保证参试者遵守指定的饮食也难度很大。一个好的解决方案是在动物身上进行实验，但可能会忽略真实人类饮食的复杂性。 在这种情况下，一项大型饮食操纵研究将小鼠暴露于29种不同的饮食中，以探究饮食成分对体脂的影响。其中16种饮食的蛋白质保持不变，而脂肪和碳水化合物在10%到80%之间变化。这些饮食中的碳水化合物是玉米淀粉、麦芽糊精和蔗糖的混合物（通常被认为是诱导高血糖和胰岛素反应的 “高糖指数”精制碳水化合物）。实验小鼠暴露在饮食中12周，大约相当于人类的9年。CIM的预测是，随着饮食中碳水化合物的增加，餐后胰岛素也会增加，小鼠会变得肥胖，摄入更多的总热量。然而，结果恰恰相反。尽管餐后胰岛素水平较高，但摄入高比例碳水化合物的小鼠摄入的热量却较少，体重和体脂增加也较少。试验反驳了CIM假说，但人类是否也如此还不能断定。  虽然在人类中进行持续多年的控制饮食研究是不可行的，但短期试验来检测CIM是可以的。例如，如果个体饮食中脂肪和碳水化合物比例差别较大，根据CIM的预测，高碳水化合物饮食将导致餐后胰岛素水平增加，从而促进脂肪组织中的脂肪积累，比低碳水化合物饮食更能令人感到饥饿、增加能量摄入。在一项为期一个月的研究中，20名成年人随机接受“10%碳水化合物+75%脂肪”或“10%脂肪+75%碳水化合物”的饮食。两周后，参试者开始互换饮食。根据CIM预测，高碳水化合物饮食将导致餐后胰岛素水平更高，由此将更多能量分配给脂肪储存，相比低碳水化合物饮食组，参试者会感到饥饿，并增加能量摄入。然而结果显示，高碳水化合物饮食组每天摄入约700千卡，参试者报告两种饮食都同样令人满意，而且令人愉快，饥饿/（或）饱腹感无差异。 虽然这项试验持续时间相对较短，但另一项研究也发现，与低碳水化合物饮食相比，高碳水化合物饮食10至15周后的饱腹感显著增加。此外，一项为期一年的随机研究发现，自由生活的个体在摄入低碳水化合物和高碳水化合物饮食时，在能量摄入方面没有持续差异。因此，CIM的能量摄入预测在短期和长期研究中均未能实现。  根据CIM的预测，与同等热量的高碳水化合物饮食相比，低碳水化合物饮食时胰岛素分泌减少，此时可通过动员脂肪来减少体脂，从而恢复对代谢活跃组织的能量供应。有两项研究将超重或肥胖的受试者送入严格控制食物摄入的代谢病房1至2个月，结果表明，尽管限制碳水化合物摄入导致每日餐后胰岛素分泌显著减少，但两项研究都发现，与等热量高碳水化合物饮食相比，限制碳水化合物摄入的人体脂流失得更少。在一项研究中，减少碳水化合物摄入导致能量消耗显著减少。在另一项研究中，低碳水化合物生酮饮食导致能量消耗短暂增加，但在几周内这种效果就消失。 与上述住院控制饮食研究不同的是，两项门诊研究报告称，在减肥一段时间后体重稳定的人群中，低碳水化合物饮食期间的能量消耗增加。然而，这些结果可能是由于计算错误。在29种饮食的小鼠研究中，不同碳水化合物含量对能量消耗或体力活动没有影响。 图1 两种体重调节模型 碳水化合物胰岛素模型：富含碳水化合物的食物刺激餐后胰岛素升高，将摄入食物给循环注入的能量分配到脂肪组织。这减少了这些能量流向非脂肪组织，导致细胞饥饿信号，产生两个后果：减少能量消耗、进一步刺激摄； 能量平衡模型：“致肥胖食物”引起能量摄入增加，驱动了能量不平衡。胰岛素促进循环能量的吸收，并在肥胖超过临界水平时，向大脑发出负反馈信号，与其他激素和来自脂肪组织的信号一起调节能量摄入 尽管最近的实验对CIM提出争议，但这并不代表可以低估胰岛素在调节体脂中的重要作用。在没有糖尿病的情况下，操纵小鼠胰岛素分泌基因、或用药物抑制人体胰岛素的分泌，均可以减少体脂。在糖尿病患者，他们在确诊前常经历体重减轻，增加内源性胰岛素分泌的治疗或外源性胰岛素治疗常导致体重恢复。然而，高胰岛素血症与肥胖症无关，高胰岛素血症不一定导致体重增加，也不能可靠地预测未来的体重变化。此外，来自全基因组关联研究（genome-wide association studies, GWAS）的遗传多态性，并没有将脂肪组织中与胰岛素作用相关的靶点确定为导致肥胖的重要原因。因此，胰岛素分泌或胰岛素作用的差异在多大程度上能解释肥胖易感性，这点尚不明确。但CIM所提出的观点——碳水化合物驱动的餐后胰岛素对脂肪组织的直接作用，不太可能是肥胖的主要驱动力。 餐后胰岛素并不是调节脂肪摄取和储存的最重要因素，在循环胰岛素水平不高于基础水平的情况下也会发生这种情况。基础胰岛素可能更重要，因为脂肪组织对基础胰岛素水平的变化非常敏感，但胰岛素的作用在餐后水平范围内很快饱和，因此可能对膳食碳水化合物相对不敏感。此外，饮食脂肪的减少使基础胰岛素减少的程度与等热量碳水化合物的减少所带来的胰岛素改变程度相似，这表明基础胰岛素水平对能量平衡的反应与饮食结构本身一样大。 胰岛素对多个器官具有多种效用，其在体脂调节中的作用最好理解为控制和调节能量的一种动态因素。例如，当体脂上升到临界阈值以上时，胰岛素向大脑发出负反馈信号，与脂肪组织的信号一起，起到调节能量摄入的作用。脂肪组织和非脂肪组织中的异位脂肪沉积也可以驱动胰岛素抵抗，从而独立于饮食碳水化合物影响循环胰岛素水平。因此，胰岛素对肥胖影响的机制比CIM提出的更为复杂。CIM的推翻并不意味着低碳水、高脂这样的生酮饮食不利于减肥。然而，“碳水化合物-胰岛素”轴不太可能是直接调节体脂的主要机制。胰岛素在肥胖中的作用需要一个新的解释。 参考文献：Speakman JR, Hall KD. Carbohydrates, insulin, and obesity[J]. Science,2021,372(6542):577-578. 推荐 · 阅读  |
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