行为生理学(第12版)

随着家庭收入的增加，发达国家和发展中国家的肥胖率都在上升。例如，有研究调查发现，在10年的时间里，中国城市低龄儿童的肥胖发生率增加了8倍。已知的肥胖健康风险包括心血管疾病、糖尿病、中风、关节炎和某些癌症。直到*近，在40岁之前，人们几乎从未见过II型糖尿病。然而，由于儿童肥胖发生率增加，这种疾病正变得越来越普遍，甚至在儿童中也是如此。评估身体重量和健康风险的一种方法是计算身体质量指数（BMI）。 是什么原因导致肥胖？遗传差异（及它们对内分泌系统和控制食物摄入及新陈代谢的大脑机制的发展性影响）似乎是大多数极端肥胖病例的产生原因。但是，正如我们刚才看到的，肥胖问题近年来一直在增长。基因库的快速变化不太可能是这一增长的主要原因；相反，造成人们行为变化的环境因素是更为重要的因素。 环境因素　体重是两个因素之差的结果：摄入的热量和消耗的能量。如果我们摄入的卡路里比我们消耗的能量和工作要多，我们就会增加体重。如果我们消耗的比我们摄入的多，我们就会减轻体重。在现代工业社会，廉价、方便、美味、高热量的食物很容易获得，从而促进了摄入量的增加。在大多数地方，快餐店近在咫尺，停车方便（或者在有免下车窗口的餐馆没有停车的必要），而且近年来供应的分量也有所增加。人们外出就餐的次数比以往更多，而且大多数情况下，他们是在廉价的快餐店里吃的。 当然，快餐店并不是导致肥胖发病率上升的唯一环境因素。便利商店、自动售货机都能买到零食，自助餐厅提供高热量、高脂肪的食物和加糖的饮料，而且供应通常不限量，想吃多少就能吃多少。 正如研究者Bray等所指出，食用高果糖玉米糖浆，包括软饮料、果汁饮料、加工食品和烘焙食品，可能导致肥胖。果糖不像葡萄糖，不会刺激胰岛素分泌或促使瘦素的产生，所以这种形式的糖不太可能激活大脑的饱腹感机制。 向大学生活的过渡往往与饮食和身体活动模式的变化有关。许多北美学生对“新生5（或15）”的想法很熟悉——“在大学一年级的时候体重增加了5磅（或者更多）”。这一现象在加拿大大学生的样本中得到了部分证实。在一项研究中，70%的学生在大学4年中体重增加，平均增加了3.5±4.7千克（合11.7±9.1磅）。虽然这一体重增加与18—20岁的男性和女性的预期体重增长一致，但重要的是要注意，BMI和体脂率在这一组中也有所增加。此外，样本中肥胖个体的百分比也从4年研究开始时的18%增长到*后的31%。以美国大学生为研究对象的一项类似研究显示，女学生的体重增加了1.8±2.9千克（合4.0±6.3磅），而男学生的体重增加了1.6±3.9千克（合3.5±8.5磅）。这两组研究样本的体重指数都显著增加。这项研究中显著的体重增加都发生在大学的前4个月。 在对大学生进行7个学期的纵向研究中，研究者Small等人发现，学生减少了他们对水果和蔬菜的摄入量，也减少了他们从大学**年到第四年从事高强度运动的天数。住在校外的学生*不可能吃水果和蔬菜，并进行高强度运动。相比之下，随着时间的推移，学生们减少了含糖饮料的摄入量。 体力活动的因素　另一个导致肥胖流行的现代趋势是人们的能量消耗发生了变化。从事需要高强度体力活动的工作的人的比例大幅下降，这意味着平均而言，我们需要的食物比前几代人要少。我们的狩猎采集祖先可能每天消耗约3000千卡，在日常活动中消耗约1000千卡。在今天的工业社会，久坐不动的人消耗的能量比他们的祖先少一点——大约是2400千卡——但他们通过体力活动只消耗掉300千卡。 我们以两种基本的方式消耗能量：通过身体活动和热量的产生。并不是所有的体育活动都可以被归类为“锻炼”。Levine等人研究发现，为非肥胖人群提供8周的饮食，包含超过他们所需要的1000卡路里的能量。约39%的卡路里被转化成脂肪组织，大约26%的热量进入瘦肉组织，增加了静息代谢率，以及消化多余食物所需的能量。其余的约33%的人，在非自愿的活动中增加了：肌肉张力，姿势改变和坐立不安。Levine和他的同事们将这种现象称为非锻炼活动热生成或NEAT。一个人获得的脂肪组织多少与他／她的NEAT程度成反比。Levine等人对一群采用久坐不动的生活方式者，包括瘦型和中度肥胖的人，测量了NEAT的水平。调查人员发现，超重的人仍然坐在座位上。 *近，一些研究人员提出，工作地点和环境可以被重新设计，以方便上班族边在跑步机上站立或行走边办公，而不是坐在办公桌前。事实上，有一项在办公室里开展的为期一年的试验，用跑步机办公桌取代了传统的椅子办公桌，这使得员工们参与了更多的活动。 遗传因素　体重差异——可能反映了新陈代谢的生理差异、活动水平（包括NEAT）或食欲——具有很强的遗传基础。两项研究表明体脂变化有40%和70%是由于基因差异造成的。双胞胎研究还发现，当人们采用高热量或低热量饮食时，体重会相应增加或减少。因此，遗传似乎会影响人们的新陈代谢效率。然而，直到*近，只有两个基因的变异被发现会引起人类肥胖：MC4受体基因和FTO基因（脂肪量和肥胖相关基因），它们编码一种酶，这种酶在下丘脑能量平衡的相关区域起作用，比如PVN和弓状核。一项针对145名作者的大规模研究发现了6个与体重指数相关的新基因位点。然而，这些基因是非常罕见的，所以它们都不能解释普通人群中肥胖的流行程度。肥胖的高遗传性必须解释为大量基因的附加效应，每一种基因对身体质量指数都有很小的影响。就像汽车燃油效率上的不同一样，生物也是如此，遗传因素也会影响效率的水平。人们在这种效率上有所不同。那些新陈代谢效率高的人在长期的营养储备中储存了能量，而这些能量以增加脂肪组织的形式积累起来。研究人员将这种情况称为“节俭表现型”。相反，新陈代谢效率低下的人（“挥霍表现型”）可以在不发胖的情况下吃大餐。高效的汽车是可取的，但是节能型的汽车会有变胖的风险——至少在食物便宜且充足的环境中是这样。 为什么在代谢效率方面存在遗传差异？正如我们在这一章中看到的，帮助我们的祖先避免饥饿的自然选择机制比帮助避免肥胖的自然选择机制更强大。也许个体在新陈代谢效率上的差异反映了他们祖先所经历的环境的本质。也许那些祖先生活在食物匮乏或遭受饥荒时期的人更有可能继承了高效的新陈代谢。这一假说得到了流行病学研究的支持。Ravussin等人研究了美洲土著居民：皮马人。皮马人生活在两个不同的地理位置：美国西南部和墨西哥西北部。这两个群体的成员有着相同的遗传背景，说着同样的语言，有着共同的历史传统。这两群人在700—1000年前分离，现在生活在非常不同的环境条件下。美国西南部的皮马人吃高脂肪的美国人的饮食，综合男性和女性，平均体重为90公斤（198磅）。相比之下，生活在墨西哥的皮马人经过许多代人基本上没有改变。这些人从事自给农业，吃低脂肪的食物，平均体重为64公斤(141磅)。美国皮马人的平均胆固醇水平比墨西哥皮马人的平均胆固醇水平要高得多。美国皮马人的糖尿病发病率是其墨西哥皮马人的5倍多。这些发现表明，基因促进有效新陈代谢对日常生活中消耗许多卡路里而消费不高热量的食物的人有益，但相同的基因会给生活中体力消耗很低而高热量食物方便易得的人带来麻烦。 瘦素　正如我们之前看到的，对大鼠的研究导致了瘦素的发现，瘦素是由营养良好的脂肪组织分泌的激素。到目前为止，研究人员已经发现了几例家族性肥胖病例，这些病例是由产生瘦素或瘦素受体的基因突变引起的。向瘦素缺乏者注射瘦素的治疗对体重有显著的影响。不幸的是，瘦素对缺乏瘦素受体的人没有影响。在任何情况下，瘦素或瘦素受体基因的突变都是非常罕见的，所以它们不能解释绝大多数的肥胖病例。当瘦素被发现时，研究人员希望这种自然产生的肽能被广泛用于治疗肥胖。事实上，一家制药公司为开发这种化合物的权利支付了一大笔钱。然而，事实证明，大多数肥胖者已经有很高的瘦素水平，而通过注射肽来增加这一水平对他们的食物摄入量几乎没有影响。几位调查人员表示，瘦素水平的下降应该被视为饥饿信号。饥饿会降低瘦素的血液水平，这就消除了对NPY/AGRP神经元的抑制作用，及对CART/α-MSH神经元的兴奋性影响。也就是说，低水平的瘦素增加了食欲肽的释放，减少了抑食欲肽的释放。正如Flier所建议的那样，节俭型新陈代谢的人应该对高水平的瘦素表现出抵抗，这将使体重在食物充足的时候增加。那些新陈代谢过度的人不应该表现出瘦素的抵抗，当他们的瘦素水平上升时，他们应该吃得更少。