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第六节 食品扰乱大脑感知论
——过度加工食品的危害

肥胖已被WHO界定为影响全球的公共健康问题,许多营养学家将如今的全球肥胖增长率,归因于食用过量的脂肪和糖等碳水化合物。但是,近年来美国糖尿病、消化和肾脏疾病研究所(National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Disease)综合生理部的凯文·霍尔(Kelvin Hall)教授则提出了另一新的理论,认为肥胖与特定的营养素无关,而要归因于当今流行的过度加工食品。

Hall的研究表明,食物在制作过程中会发生巨大改变,各种成分会被分开,然后重新组合,制成糖霜蛋糕或速冻食品之类的产品。而过量食用这些“过度加工”的食物,正是引起肥胖的主要原因。Hall和许多科学家认为,这类食物会扰乱提醒人们已经饱腹的“肠—脑”信号,导致过量饮食 [24]

Hall的理论是建立在他的两项小规模谨慎的研究之上。他选择了10名男性和9名女性志愿者,他们皆患有肥胖症,住入美国国立卫生研究院(NIH)的医院内。在连续两周的时间内,他们的食物主要是高碳水化合物和低脂的食品。随后,他们离开医院一段较短的时间,再次回到医院,继续吃两周这种高碳水化合物和低脂的食品。在每个周期的前5天,志愿者每天会摄入50%的碳水化合物、35%的脂肪和15%的蛋白质,而能量的摄入量需要与消耗量保持一致,并会在特别建造的代谢室内进行检测,以确保志愿者的体重保持不变。在每个实验周期结束后的6天,志愿者会减少碳水化合物的摄入,进而减少30%的卡路里摄入。

结果发现,在控制志愿者摄入碳水化合物和脂肪量时,其体内的胰岛素水平出现了很大差异,但在胰岛素水平降低后,并没有对卡路里和脂肪的消耗产生明显的影响。传统观点认为,降低胰岛素的水平会影响脂肪细胞消耗卡路里。然而此实验发现,减少碳水化合物的饮食方式会轻微减慢脂肪的消耗。这种饮食方式,也会导致去脂体重(即人体非脂肪部分的体重)的轻微降低。经过一年后,Hall研究组做了一项同样的实验,他们这次将实验周期延长到8周,并将志愿者摄入的碳水化合物降低到非常低的程度。结果发现,与高碳水化合物或高糖饮食相比,志愿者在体脂的减少和卡路里的消耗上并没有明显的差别。那么,全球肥胖率的升高如不是因为碳水化合物,那又是因为什么呢?

美国耶鲁大学的神经科学家达娜·斯莫尔通过研究过度加工食品对大脑回路的影响寻找到了一些线索。她发现,在肠道中的神经细胞通过迷走神经向大脑发出信号,这些信号包括胃和肠道摄入能量多少的信息。如果信号发生紊乱,混乱的信号可能导致人们暴饮暴食。她指出:“如果大脑没有获得来自肠道恰当的代谢信号,大脑不知道食物在哪里。”斯莫尔等科学家通过成像技术对大脑研究之后发现,高热量的食物含有的气味、颜色和口感会激活大脑中起决策功能的纹状体,而在与纹状体有关的决定中,就包括吃多少食物。这就是过度加工食品的问题所在,食用这些食品时,人体实际摄入能量与感知摄入能量不一致,就会造成大脑信号的紊乱,导致人们摄入更多的食物。例如,蜂蜜、枫糖糖浆和可食用的天然甜味剂,都具有一定数量的卡路里。这在动物实验上也得到了进一步证实,即食用过度加工食品会阻断肠—脑信号,从而在整体上影响大脑对食物和总摄入量的感知。食用过度加工的食品会干扰大脑获得像摄入低加工食物时的信号,因此不会记录摄入总热量,会导致人们吃得过多。

与此相似的另一项研究是美国北卡罗来纳大学堂山分校的神经生理学家加瑞特·斯塔博(Garrer Stuber)教授的团队,他们一直想了解伴随肥胖而来的大脑变化,特别感兴趣的是大脑底部控制进食的区域——下丘脑外侧,下丘脑外侧是调节动物饮食、能量平衡生理行为的关键区域。研究组用双光子显微镜观察了活体小鼠大脑中的谷氨酸能细胞。他们给这些细胞赋予了一种基因,使它们在吸收钙时发出荧光。钙是神经激活的一种指标,即神经元 LHA Vglut2 基因。他们将正常饮食小鼠和高脂饮食小鼠的大脑这一区域的细胞分离,进行了DNA测序,并检测单个细胞的基因表达变化。结果发现,该区域特异表达囊泡谷氨酸转运体2(Vglut2)的谷氨酸能神经元 LHA Vglut2 基因表达幅度最大。该神经元在基因水平上与人体BMI的关联度很高。

鉴于此,研究组检测了蔗糖饲喂刺激对正常小鼠大脑LHA Vglut2 神经元兴奋程度的影响。结果显示,小鼠食欲越低,LHA Vglut2 神经元兴奋度越高,而检测肥胖小鼠对蔗糖刺激反应发现,LHA Vglut2神经元的兴奋度降低了。换言之,下丘脑外侧区LHA Vglut2 神经元兴奋可能是动物进食的一种“刹车”信号,在正常情况下,该神经元在动物进食时兴奋水平高,“刹车”灵敏,并发出信号:“够了”,会抑制对食物的大量摄入。而肥胖者LHA Vglut2 神经元的活动受抑制,从而影响了“刹车”的功能,使得限制能量摄入的细胞“刹车”失灵。在饮食改变后的12周,谷氨酸能细胞对糖饮料的反应大约减少了80%。如果在人类也是如此,这一发现可能有助于解释暴饮暴食和导致肥胖的倾向 [24]

加拿大卡尔加里大学霍奇基斯脑研究所史蒂芬·博格兰德教授在同期《科学》杂志发表的论文称:“该研究提供了一个非常有前景的假说,就是饮食引发的肥胖破坏了LHA Vglut2 神经元对进食的‘减速’能力。后续的研究也应该考虑LHA 区域其他神经细胞亚群在调节进食中的作用。”

对于上述研究,Hall指出人类能适应多种饮食习惯,这与文化氛围和获取食物的难易度有关。比如,北极的因纽特人传统的饮食是高脂肪和低碳水化合物,而日本人更喜欢低脂肪和高碳水化合物的饮食。尽管人们通过进化已能适应自然界中大部分的饮食环境,但近几十年人们的食物供应方式发生了巨大的改变,以至于人体内的基因和大脑没有足够的时间来适应。毫无意外,不同的人在面对这个挑战时,产生了完全不同的反应。

Hall举例,在19世纪末期,大多数美国人还生活在农村,其中一半的人在农场务工,他们日常的饮食都是新鲜或粗加工的食物。而如今,大部分美国人生活在城市,饮食形式由种植变为购买,特别是购买即食食品。据统计,目前人们每天摄入的58%的卡路里和90%的糖分,来自工业加工的食品。而组成这些食品的大部分甚至全部的营养成分、纤维素或者化学添加剂,在自然环境中并不存在类似的单体和化合物。而这些过度加工的食品,包括垃圾食品、薯片、含糖早餐谷物、糖果、苏打水和某些糕点等,以及那些看似健康的食品,如面包、加工肉制品、风味酸奶和能量棒等,这些加工食品中含大量的糖、脂肪和盐,导致美国人自1970年以来每天至少多摄入了600卡路里。为此,Hall强调:“我们应该改变饮食习惯,将危害最小化。这才是目前需要注意的地方。食品加工厂可以生产更多粗加工或不加工的食品,但人们也要有购买更多这种食品的意愿 [25] 。”Hall的这项研究成果已发表在2019年《细胞代谢》( Cell Metabolism )杂志上。美国北卡罗来纳大学的Barry M.Popking教授一直从事营养和肥胖相关的研究。他指出:“Hall的研究确实很出色。他首次证实了过度加工的食品不仅具有很大的诱惑力,而且会使人吃得过多而导致肥胖。”

尽管对食品扰乱大脑感知导致肥胖的新理论还要作进一步研究,但这给防治肥胖开启了新通路,并警告人们,食用大量过度加工的食品对人体健康是有害的,不论是儿童或成人。2019年11月8日,中国老年学和老年医学会首次发布《健康长寿专家共识》,并制定了中国长寿乡的认定标准。在中国81个长寿乡中,排在首位的是广西巴马瑶族自治县,那里不仅自然生态优势明显,人们和谐相处,而且人们进食天然食物和洁净的自然水,人们几乎不食用任何加工食品,也没有暴饮暴食的习惯。调查指出,这里虽然不是经济高度发达区,却是自然之乡 [26]

参考文献:

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[24] Garrer Stuber,et al.http://www.doi.Org//10.1126/science.aay 0204.

[25] Ellen Ruppel Shell(倪大伟翻译).为何你总是减肥失败:关于食品扰乱大脑感知的肥胖新理论[N].光明日报,2019-11-14.

[26] 健康报讯。“健康长寿”有了专家共识[N].健康报,2019-11-13. CONIAMZ5bZfd5mh8jUxUzJR/pqeT/n0KNDnbHp+sdEpcywK03FZMAjOqAYNFICb0

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