6　火车、面包和俄罗斯方块　葡萄糖峰值出现时体内发生的三大变化

人体是由超过30万亿个细胞组成的。当我们的身体出现葡萄糖峰值时，每个细胞都可以感知到。葡萄糖一旦进入细胞，它的首要生物学目标就是将自己转化为能量，而负责这项任务的是一种被称为线粒体的微型细胞器（见图2-1）。

我们呼吸空气，吸入氧气。线粒体利用氧气将葡萄糖转化为一种化学形式的能量，提供给每个细胞以满足其所需。当葡萄糖进入我们体内细胞的时候，它会直奔线粒体，完成转化。

火车为什么停下：自由基和氧化应激

为了更好地理解线粒体对到来的葡萄糖峰值的影响，我先讲述这样一个场景：我的祖父，在结束漫长的职业生涯之后，终于能够去实现他在蒸汽火车上工作的梦想了。家里的每个人都认为祖父疯了，但是祖父不在乎。在经过一段时间的培训后，祖父成了火车动力机舱的司炉。他将煤铲进火炉中，使蒸汽产生，进而推动活塞，使火车的车轮转动。我们可以将祖父想象为火车的“线粒体”。

火车一整天沿着轨道行驶。在此期间，煤会定期被运输到祖父那里。祖父将煤放到火炉边，然后匀速将煤铲进火炉中，为火车的前进提供燃料。这些煤就转化成了使火车前进的能量。当煤用完时，立刻会有一批新的煤被送来。就像这列火车一样，当提供的能量与所需的能量相匹配时，我们的细胞也会平稳地运转。

祖父参加新工作的第二天，在第一批煤被送过来几分钟之后，他突然听到有人敲门，是更多的煤被送到了。祖父想：好吧，今天的煤送得有点儿早。于是，祖父将这些煤放到火炉边。几分钟后，又有敲门声，又有人送了更多的煤过来。一会儿又传来了敲门声……随着持续不断的敲门声，煤也源源不断地被运过来。“我不需要这么多煤！”祖父说。但是，祖父只是被告知他的工作是烧掉这些煤，并没有得到其他的解释。

一整天，人们送来了一批又一批的煤，多余的煤都堆在动力舱里。煤的供应已经远远超过需求。祖父添煤的速度已经不能再快了，煤在他的周围堆积如山。

火车的动力舱里已经到处都是煤炭，煤都堆到了天花板。祖父也累得几乎无法动弹。火车最后因为故障停运了，而这惹怒了很多人。这天结束之后，祖父辞职了，他的梦想破灭了。

说回我们的身体，如果我们提供的葡萄糖比线粒体需要的多时，线粒体也会和祖父有同样的感觉。细胞需要多少能量，线粒体便消耗多少葡萄糖。多余的葡萄糖消耗不掉。当我们出现葡萄糖峰值时，向细胞输送葡萄糖的速度就会过快。一下子传送太多，问题就会堆积起来。

根据最新的科学理论非稳态负荷模型，当我们的线粒体淹没在不必要的葡萄糖之中时，一种能产生严重后果的小分子就会被释放出来，那就是自由基（有些葡萄糖分子会转化为脂肪，稍后我会进行介绍）。葡萄糖峰值的出现会导致自由基产生，从而引发一系列危及身体的连锁反应。

自由基是一个大问题，因为它们会破坏接触到的任何东西。它们会随机捕捉并修改我们的遗传基因，引发有害的基因突变，甚至可能引发癌症。自由基使我们的细胞膜产生漏洞，使细胞功能失常（见图2-2）。

在正常情况下，我们的体内会有一定数量的自由基，并且我们可以处理这些自由基。但是，随着葡萄糖峰值的反复出现，产生的自由基的数量变得很难掌控。当有太多的自由基需要中和时，我们的身体就会处于一种氧化应激 状态。

氧化应激是导致心脏病、2型糖尿病、认知功能下降和一般性衰老的主要原因。另外，果糖比葡萄糖更容易造成氧化应激。这也是吃甜食（含有果糖）比吃淀粉类食物（不含果糖）对身体造成的伤害更大的原因之一。脂肪太多同样会增加氧化应激的情况。

数十年来，我们身体的细胞一直在被破坏。因为它们被葡萄糖塞满了，不堪重负，线粒体无法有效地将葡萄糖转化为能量，于是细胞开始“挨饿”，从而导致器官功能障碍。我们对此深有体会：尽管已经通过吃饭补充能量了，还是会感到疲惫；第二天早晨很难起床，并且一整天都没有精力。我们经常觉得很累。

当我们经历一个葡萄糖峰值之后，这种感觉会再来一次，并且更加难受。

为什么你像烤面包一样：糖化反应 与炎症

你可能会觉得吃惊，但是我们确实正在被“烘烤”。更确切地说，我们正在进行褐变，就像烤面包机里的一片吐司（见图2-3）。

从出生的那一刻起，我们的身体内部就开始进行褐变，尽管这一过程非常缓慢。科学家发现，婴儿胸腔的软骨是白色的，而年近90岁的人的软骨会变成褐色。1912年，一位名叫路易斯·卡米拉·美拉德（Louis Camille Maillard）的法国科学家描述了这一现象，并用自己的名字为这一现象命名，人们称之为美拉德反应。

美拉德发现：当一个葡萄糖分子与另一种类型的分子碰撞时，就会发生褐变。这会引起一种反应——第二个分子会被“糖化”。当一个分子被糖化后，这个分子就被破坏了。这个过程是生命中正常并且不可避免的一部分，是我们衰老的原因之一，也是我们的器官慢慢退化和我们最终走向死亡的原因之一。我们不能阻止这一过程，但是我们可以减缓或者加速它。

我们体内的葡萄糖越多，发生的糖化反应就越多。一旦一个细胞被糖化，那么，这个细胞就被永久损伤了，就像我们不可能只烤面包的一小块。细胞糖化的长期后果包括出现皱纹、白内障、心脏病和阿尔茨海默病等。既然褐变会造成老化，那么衰老就是褐变的结果，所以减缓体内的褐变反应就可以延长寿命。

果糖分子造成糖化反应的速度是葡萄糖分子的10倍，因此造成的损害也大得多。强调一下，这也是含糖的食物如饼干（含有果糖）引起的葡萄糖峰值会比淀粉类食物如意大利面（不含果糖）引起的葡萄糖峰值更快让我们衰老的原因。

葡萄糖水平和糖化反应联系得非常紧密，所以有一个非常简单的测量糖化情况的方法就是测量体内的葡萄糖水平。糖化血红蛋白（HbA1c）测试就是测量在过去的2～3个月，有多少红细胞的蛋白被糖化。糖化血红蛋白的水平越高，体内的美拉德反应发生得越频繁，参与循环的葡萄糖越多，衰老速度也就越快。

体内过多的自由基、氧化应激和糖化反应的结合会造成全身性炎症。炎症是一种保护措施，是身体在努力对抗入侵者。但是，慢性炎症对身体是有害的，因为它会攻击我们的身体。从表面看，我们看到的是发红和肿胀的现象，但是，在我们体内，组织和器官正在慢慢地受到损害。

饮酒、吸烟、压力、肠漏综合征和身体脂肪释放的物质也会造成炎症。慢性炎症会导致很多慢性疾病，如脑卒中、慢性呼吸系统疾病、心脏疾病、肝病、肥胖和糖尿病。世界卫生组织将炎症相关疾病称为人类健康最大的威胁。在全世界，有3/5的人将会因为炎症相关疾病去世。不过，好消息是，降低葡萄糖峰值的饮食方式将会减少炎症的发生，同时也会降低患炎症相关疾病的风险。

我们要探究的最后一个过程，可能是最令人惊讶的。这实际上是我们身体的一种防御机制，用来对抗葡萄糖峰值的防御机制，但同时，这种机制也会产生其相应的后果。

在俄罗斯方块游戏中活下去：胰岛素和脂肪堆积

将我们体内多余的葡萄糖尽快地排出体外，从而减少自由基和糖化反应，对身体正常运转非常重要。所以，在我们不知情的情况下，身体已经开始工作了，它在玩一种类似于俄罗斯方块的游戏（见图2-4）。

在俄罗斯方块游戏中，玩家将方块排列成一排，以便在这些方块堆积前将其消除。这与我们体内的情况惊人地相似：当过多的葡萄糖进入时，我们的身体会尽最大努力将其储存起来。

身体的工作原理就是，当我们体内的葡萄糖水平升高时，胰腺就成了俄罗斯方块的玩家。胰腺的主要功能之一就是释放一种叫作胰岛素的激素。胰岛素的唯一作用就是将多余的葡萄糖存储在身体的存储单元中，使其脱离身体循环，保护我们不被伤害。如果没有胰岛素，我们就无法生存。1型糖尿病患者由于胰腺无法产生胰岛素，必须通过注射胰岛素来弥补这一缺陷。

胰岛素会将多余的葡萄糖存储在几个不同的存储单元中。第一个存储单元是肝脏。肝脏是非常重要的存储单元，因为血液流经消化系统，经过肠道，携带着新产生的葡萄糖，最终都会流经肝脏。

肝脏将葡萄糖转化为一种新的形态，我们称之为糖原。这个过程相当于植物将葡萄糖转化为淀粉。糖原其实是淀粉的“表亲”——由许多葡萄糖分子手拉手相互连接而成。如果过多的葡萄糖保持着原本的形态，就会引起氧化应激和糖化反应。但是，一旦葡萄糖转化为糖原，就不会造成损害。肝脏可以存储大概100 g糖原形态的葡萄糖（相当于2份大薯条中的葡萄糖含量）。这是我们的身体每天所需的能量来源——200 g葡萄糖的一半。

第二个存储单元是我们的肌肉。肌肉是非常有效的存储单元，对于一个普通的体重为70 kg的成年人，其肌肉可以存储大约400 g糖原形态的葡萄糖，这相当于7份大薯条中的葡萄糖含量。虽然肝脏和肌肉是非常有效的存储单元，但是我们平时吃的葡萄糖实在是超过所需要的太多了，所以这些存储单元很快就存满了。如果没有其他的存储单元来储存多余的葡萄糖，我们的身体很快就无法再继续进行俄罗斯方块游戏。

思考一下：我们身上什么东西可以不费吹灰之力，只需我们坐在沙发上就能生长？那就是下面我要隆重介绍的脂肪储备了。

一旦我们的肝脏和肌肉中存满了葡萄糖，体内多余的葡萄糖就会转化为脂肪，成为我们的脂肪储备，这是让我们体重增加的原因之一。而且脂肪还有更多来源。因为我们的身体不仅要处理葡萄糖，还必须要处理果糖。但是，果糖不能够转化为糖原存储在肝脏或者肌肉中。果糖的唯一存储方式就是转化为脂肪（见图2-5）。

果糖产生的脂肪会导致我们的身体出现一些不好的情况：首先，脂肪在肝脏中积累，会导致非酒精性脂肪性肝病的发生。其次，在我们臀部、大腿、脸部和内脏之间的脂肪细胞被填满之后，我们就长胖了。最后，脂肪会进入血液，增加患心脏病的风险。我们可能听说过低密度脂蛋白 ，它又被称为“坏”胆固醇，因为当它过量时，其中的胆固醇会在动脉壁上沉积，久而久之会造成动脉硬化。

这也是如果有两种相同热量的食物，我建议大家选择不含果糖的咸香美味食物，而不选择含有果糖的甜食的另一个原因。没有果糖意味着变成脂肪的分子会更少。

具有讽刺意味的是，许多“不含脂肪”的加工类食品往往含有很多的蔗糖，因此其中的果糖在我们消化之后就会变成脂肪。更多相关内容参见第三部分。

很多人对脂肪有着复杂的感情，但脂肪确实非常有用：身体通过脂肪储备为漂浮在血液中多余的葡萄糖和果糖提供存储空间。我们不应该为体脂增加而生气，相反，应该感谢脂肪保护我们免受氧化应激、糖化反应和炎症反应的伤害。我们能够产生的脂肪细胞的数量越多，体积越大（这通常是遗传因素导致的），受到的保护时间就会越长，就能更好地免受葡萄糖和果糖的伤害（但同时体重也会增加）。

再回过头来看胰岛素。就像我之前解释的那样，胰岛素在这个过程中至关重要，因为它有助于我们将多余的葡萄糖存储在肝脏、肌肉、脂肪细胞这三个“储存柜”之中（见图2-6）。

胰岛素是非常有益的。但是，随着葡萄糖峰值出现次数的增多，我们体内分泌的胰岛素也会越来越多。而胰岛素过多是导致肥胖、2型糖尿病、多囊卵巢综合征等疾病的根本原因。非常重要的一点是，在我们将自己的血糖曲线变平稳的同时，我们自身的胰岛素曲线也会自动地变平稳。

现在再想想我们对脂肪的复杂感情。脂肪很有用，但是，如果想要减肥，就非常有必要从细胞的角度去了解我们的体内正在发生什么，以及胰岛素是如何工作的。当我们说“我想减肥”时，实际上是想说“我想让自己的脂肪细胞像气球一样变小，我的腰围也一起变细”。为了做到这一点，我们需要开启“脂肪燃烧”模式。

就像杰瑞在晚上需要使用它的淀粉储备一样，当细胞中数以千计的线粒体需要葡萄糖的时候，身体也能够调用储存在我们的肝脏和肌肉中的糖原，将其转化为葡萄糖。接着，伴随糖原储备逐渐减少，身体就会使用脂肪细胞中的脂肪作为能量，这样我们就会处于脂肪燃烧模式，然后体重就下降了。

上述情况只有在我们的胰岛素处于低水平时才会发生。如果胰岛素水平过高，身体就会阻止脂肪燃烧：胰岛素使通往脂肪细胞的道路成为一条单行道，可以过去，但是不能回来。只有在葡萄糖峰值出现2小时后，胰岛素水平开始下降，我们才能再次燃烧现有的储备。

如果血糖水平和胰岛素水平一直保持稳定，则有利于我们减肥。2021年，加拿大科学家做的一项针对5 600人的实验表明，体重减轻总是发生在胰岛素下降之前。

体内过多的葡萄糖，以及由此导致的葡萄糖峰值和谷值会使我们的身体在细胞层面发生改变。体重增加只是一个我们肉眼可见的症状，事实上还伴有更多症状的出现。不过，不管是哪种症状，只要我们的血糖曲线平稳，就都可以得到缓解。 fuEQDX4nqCJrum+0iclM8/DOCU+8PQ+h0/6e7ZN5pBGvZ4I4ZpkYTxfwOLGCd5cF