小心！別讓食物毀了腦子

孤寂如雲

Janet Raloff

大部分人決不會把吃一份沙拉、一個炸雞腿與吸一卷大麻同等看待。但是，對於營養學研究人員來說來說，這二者比較一下也沒什麼大不了的。

美國國家衛生研究所的營養神經學家約瑟夫·希波爾恩（Joseph Hibbeln）和同事們最近通過動物實驗證明，身體也會制造大麻中的精神刺激素，原料是大部分植物油都含有的一種主要成份。這種天然的內源性大麻素能夠增進食欲。因此，過度產生內源性大麻素會激發不必要的饑餓感，與吸食大麻引起饑餓感的原理差不多。

如果動物體內發生的這一過程在人體中也會發生，那麼當今飲食中大豆油、玉米油和其他不飽和植物油的盛行，意味著你正在“把很多像大麻一樣的分子灌入腦中，你已經成了個輕度的癮君子。”希波爾恩說道。

植物油與內源性大麻素的關聯還只是一個例子，最近在營養學領域有了一些驚人發現：食物能擾亂人體的卡路里感知網絡並引發肥胖——在有些情況下還會損害大腦！尤其麻煩的是：體重超標本身就會使大腦更容易發出錯誤的信號，讓完全不缺卡路里的人覺得自己又餓了。


是什麼讓你吃了還想吃？

監控熱量輸入和能量輸出是腦的職責。而據華盛頓大學糖尿病與肥胖癥研究中心的邁克爾·施瓦茲（Michael Schwartz）介紹，腦的這份工作並不好幹。

為了保持恒定的體重，一名160磅（73公斤）的男子需要“在一年內攝入大約100萬卡路里”，施瓦茲解釋道——“而且要消耗幾乎完全等量的卡路里。”只有通過夜以繼日地集成大量化學信號，大腦才能夠做好這份能量收支管理工作。在歷史上的大多數階段，對大多數人而言，腦做得還相當不錯。

科學家曾經以為身體通過一種糾錯過程來控制食欲，但他們現在知道，還不等錯誤發生，腦就已經發送信號，改變了從血壓、呼吸頻率到食物攝取在內的一切生理活動。腦通過感官評估內外條件，預測即將到來的需要，這種預測過程叫做 “應變穩態”。

只有當腦觸發了激素的分泌，引起饑餓、口渴或者某種強大的飽腹感，人才會覺察到這種復雜的平衡作用。但在當下的飲食環境中，應變穩態可能會偶爾失誤。

在人類歷史的大部分時間裏，饑饉統禦天下，而長久的匱乏乃是鐵律。因此，據美國加利福尼亞大學歐文分校的丹尼爾·皮奧梅利（Daniele Piomelli）介紹，腦被演化過程塑造得只要能得到高能食物，尤其是脂肪，便會促使身體前去大吃一頓。通過在短暫的豐足期狂啖脂肪，人類可以存儲足夠的能量撐過接下來的熱量緊缺。

到了食物隨時唾手可得的今日，食用高熱量食物的生理驅動很快演變為對健康的一種妨礙。全球每5名成年人中有1人超重，這些超重的人中又有超過1/3的人過胖。包括美國在內的一些國家中，兩歲以上的兒童中，每6人中就有1個過胖。

腦對於能量需求的錯誤預期和其他形式的神經紊亂，可能在不經意間引發過度攝食的衝動。

通過平衡卡路里的攝入和消耗，腦維持著健康的體重。然而最新研究表明，現代西方飲食習慣及其高水平的脂肪攝入，會造成腦部關鍵系統受損，導致功能紊亂（圖片：Both: Patrick J. Lynch / Wikimedia Commons, adapted by T. Dubé）


亞油酸的鬼把戲

去年，皮奧梅利的研究團隊證明了富含植物油的飲食會擾亂應變穩態。這些油啟動了能夠刺激饑餓感的內源性大麻素的產生，從而造成動物過度進食。希波爾恩將這套把戲歸咎於植物油中含有的亞油酸，研究論文發表在今年 10 月的《肥胖癥》（Obesity）上。

希波爾恩說，內源性大麻素在神經系統攝食調節中扮演的關鍵角色早已為人所知。當內源性大麻素與受體結合，腦組織就會釋放能夠引起愉悅感的神經遞質多巴胺。動物始終會有一種進食的欲望，除非這個獎勵系統關閉。

當一個人攝入了太多亞油酸，腦中尋求獎勵的開關就卡在了“開”的位置上，其影響——至少在希波爾恩的老鼠研究中——是肉眼可見的。

在實驗中，一組動物攝入熱量的1%來自亞油酸，這個比例與1900年左右美國人的典型食譜一致。第二組動物的食物中，亞油酸提供了8%的熱量，這個數目與更晚一些的美國人飲食一致。即便兩組以同樣的比例從脂肪和碳水化合物中獲取熱量，攝入更多亞油酸的老鼠的體重也顯著增加了。

那些老鼠不僅吃得多，吃下的每一點熱量也令它們長出了更多的肥肉，希波爾恩解釋道。“我們都願意吃得多一點，增重卻少一點——這正是我們在攝取1%亞油酸熱量的老鼠身上看到的事情。”

通過刺激過度飲食，亞油酸可能會引發其他變化，進一步阻礙大腦管理熱量的能力。任何被身體攝取又沒有被使用的能量都以脂肪的形式存儲起來。脂肪並不只是增加了體重，還會招來免疫細胞，釋放炎性分子並引發疾病。

早期的研究顯示，心臟和循環系統的其他部分都是這種炎性分子的主要受害者。但越來越多的數據表明，脂肪引起的炎癥也會傷害腦。例如，施瓦茲的團隊給一些體重正常的嚙齒類動物投餵標準食物8至32周，而對另外一些動物提供含有更多脂肪的食物。一天之內，攝入更多脂肪的動物在下丘腦弓狀核出現了發炎的癥狀，而另一組動物則沒有。這個部位的神經元被激活時會促進饑餓感，而當其活力減退時，動物食量減少，有時還會體重降低。

開始多脂飲食的一個星期之內，大鼠體內出現了下丘腦弓狀核腦區神經細胞不斷被破壞的生化證據。之後不久，細胞損毀似乎減輕了，兩周之後損毀卷土重來。

與進食和飽足感有關的神經元不止存在於弓狀核中，施瓦茲指出，“但是弓狀核負責處理來自血液的信息，將身體脂肪含量告知大腦，這一過程中弓狀核的神經元似乎格外重要。”果然，隨著腦不斷遭受破壞，大鼠吃下了多於保持體重所需的食物。施瓦茲的團隊在今年1月3日的《臨床研究期刊》（Journal of Clinical Investigation）中報告稱，它們最終增加了體重。團隊在小鼠身上觀察到了同樣的結果。

相對於飲食正常的嚙齒動物，被餵食高脂食物的嚙齒動物的腦部在第1周和第32周後的變化。損傷可通過星狀細胞的激增辨識出來。這種損傷會在腦中留下“疤痕”（圖片：J.P. Thaler et al / Journal of Clinical Investigation 2012）


施瓦茲說，當腦損傷演變為慢性，弓狀核似乎失去了對體內脂肪含量激素信息的感知。腦將一個弱化的信號解讀為體內脂肪不足，因此推遲了任何停止進食的命令。他說：“因為你進食得到的滿足感總是差點意思，所以你就吃得更多。”

這種腦損傷並不限於嚙齒類動物，對清瘦者、超重者和嚴重肥胖者相近腦區的掃描表明人類也有類似的問題。施瓦茲說，基本上一個人越重，神經元損毀的跡象越明顯。

另外一些研究還發現了肥胖者腦損傷的其他跡象，盡管還沒有確定炎癥是不是罪魁禍首。例如，人腦中有一個神經處理中心，稱為“默認網絡”，該網絡跨越好幾個腦區，通常只在人們未集中精力時活躍。但是最近，有研究者發現默認網絡的關閉出現了鈍化問題，而且這與身體脂肪有關。

科羅拉多州大學丹佛分校的內分泌學家馬可-安德烈·科爾涅（Marc-Andre Cornier）和他的同事負責這項研究。科爾涅說，一旦人們開始專注於一項任務，這個網絡應當關閉。他的團隊發現，在那些已經節食但是現在仍舊超重的人身上，默認網絡從不關閉。即便該研究的參與者沒有過度進食，默認網絡的關閉情況也是如此。

科爾涅說，這個網絡的活動性證明了腦注意力渙散，無法有效地監控飽足信號：“比如我們都知道，你越胖就越會低估自己吃進去的熱量，而且你對饑餓和飽腹的感知也越遲鈍。”

另一些相關的研究發現了青少年肥胖與特定腦區體積萎縮之間的關聯。這個腦區叫做眶額皮層，它在任何類型行為的抑制中都扮演了重要角色。去年，內森·克萊恩精神病學研究所（Nathan S. Kline Institute for Psychiatric Research）的安東尼奧·康威特（Antonio Convit）及其同事報告稱，與清瘦的青少年相比，超重者顯現出決策能力、注意力和行為控制能力的損傷，並且表現得更易衝動。

過多的身體脂肪除了導致腦部問題之外，還會引起炎癥、高血壓以及前期糖尿病（血糖控制不力）。康威特說： “我們認為也許肥胖和這些其他因素造成了降低特定行為抑制的破壞，由此使孩子們吃下了高於正常量的食物，這形成了一個惡性循環。”


人工甜味劑的詛咒

大約1.87億美國人攝取無糖食物和飲料，其中大部分是軟飲料。盡管大多數人選擇添加了人工甜味劑的軟飲料是為了防止獲得多余的體重，這樣的飲料可能反而促成了體重增加。

2008年，得克薩斯大學健康科學中心（University of Texas Health Science Center）的莎朗·富勒（Sharon Fowler）及其同事注意到了這一情況。他們分析了一項長期心臟研究中約3700名參與者的數據。在那些一開始擁有正常體重的人當中，經常喝無糖汽水者在接下來的7、8年內超重或者肥胖的比例，比不喝無糖飲料者高大約一倍。富勒的團隊認為，人工甜味劑可能並未像其設計初衷那樣對抗肥胖癥的流行，反而對其起了促進作用。

印第安納州西拉法葉市普渡大學（Purdue University）的行為神經學家蘇珊·斯韋瑟斯（Susan Swithers）進行的動物試驗表明，問題可能在於無糖飲料使腦收到了關於食物熱量的不可靠信號。這就像真實世界中的巴浦洛夫訓練，腦學會了將口中的甜味食品與隨後腸中釋放的熱量聯系起來。但是人工甜味劑的出現使信號變得不再可靠，甜味有時候代表能量攝入，有時候卻不，於是腦不再將甜味當成預期熱量的判斷指標。等到腦計算出一餐中得到了多少能量時，含糖食物已經攝取過度了。

甜味劑造成的熱量信息混亂也會擾亂某些激素的分泌，讓我們不知何時該離開餐桌。比如說，如果一只嚙齒類動物在幾個星期之內接受到的能量與甜味關聯信號都飄忽不定，在攝取含糖食物之後，體內一種名GLP-1的飽足激素低得不正常。

斯韋瑟斯的團隊稱，低GLP-1水平會造成高血糖，哪怕動物控制血糖的胰島素分泌是正常的。如果人體內也發生著同樣的情況，那麼對於經常借助甜味劑來控制腰圍和血糖的超重糖尿病患者來說，人工甜味劑會是一個雙重詛咒。

普渡大學的團隊發現，如果口中的脂肪傳感器傳送反復無常的信號，腦的能量計算網絡也會陷於困惑。該團隊在一項研究中發現，動物大幅增重與食物中的脂肪不時被替換為不含熱量的蔗糖聚酯有關。


保衛大腦，向脂肪宣戰

所有這些研究結果一致表明，腦雖然長久以來都是追蹤熱量攝入的大師，卻還是可能被愚弄的，這時控制體重便沒那麼簡單了。“現在我們必須開始閱讀食物標簽，並記住今天走了多少步，來計算熱量的得失。”

但是對於超重者來說，長期保持多運動的生活方式可能會帶來意外的好處。科爾涅和他的同事們證明，在為期一年的有人監管跑步機練習進行到一半時，十來個成人應征者中大部分減掉了脂肪和體重。盡管參與者們報告稱食欲並無減退，腦掃描卻揭示出，相對於實驗開始之前，幫助調控食物攝取的腦區對食物圖片的反應變弱了——也就是說節食的意志有了潛在的提高。科爾涅說，這種多運動的生活方式似乎有助於修復默認網絡壞掉的開關。

調整內源性大麻素的分泌系統也可能帶來好處。但是研究者首先需要更充分地了解其工作機制。據皮奧梅利的團隊最近的報告，有跡象表明腦對脂肪的反應始於口腔。當熱量入口，那裏的味覺傳感器立刻向腦發送一條信息，隨後腦向消化道發出提示。當脂肪抵達消化道時，確認信號會以增強內源性大麻素的形式向腦部反饋。

腦在脂肪抵達消化道之前和之後都會接收到信號，“這完全出乎預料”，皮奧梅利說，“而且毫無道理，除非消化道的內源性大麻素信號系統還有其他的功能。”他現在懷疑這個信號系統“不光使我們吃下更多脂肪，還促進了脂肪的吸收。”如果這是真的，我們可以研究新的幹預療法，比如開發改變與脂肪有關信號的藥物。希波爾恩有個更加簡單直接的方案：通過減少亞油酸攝入或者減弱其影響來削弱內源性大麻素信號。

20世紀，大豆油和其他富含亞油酸的食用油消費量增加，而亞油酸和過度飲食之間的關聯最近才被發現。不過，對大豆油的改造可以降低亞油酸含量，提高油酸含量，後者是一種在橄欖油中發現的更利於健康的成分（圖片：T.L. Blasbalg et al / Am. J. Clin. Nutr. 2011, United Soybean Board）


行業組織美國聯合大豆委員會（The United Soybean Board）發表報告稱，基於其他原因，該委員會正在開發一種新的大豆作物。這種作物榨出的油將含有較高的油酸（菜籽油和橄欖油含有的主要脂肪酸），而飽和脂肪酸含量較低。這一措施的副產品之一就是大豆油中的亞油酸含量將從超過50%急劇降低到5%以下。

希波爾恩說，在這種新油上架之前，用餐者也許應該轉而食用橄欖油或者油酸含量較高的菜籽油和葵花籽油，並且增加魚類歐米伽3脂肪酸的攝入。在他的實驗中，攝取高亞油酸飲食的小鼠如果也食用魚油，便會對肥胖趨勢有相當強的抵抗力。

對還沒有開始發胖的人來說，不讓腦的信號系統誤入歧途的才是最佳策略。施瓦茲說：“肥胖癥最大的問題不是你不能減重，而是你做不到一直減重卻不反彈。”新的研究結果表明，一旦身體增重，腦便會借助不為意識所覺察的信號傳輸，拼命保衛這新增的重量。

施瓦茲稱，保護腦不受食物愚弄或者徹底破壞是一件很有挑戰性的事情，這已經不再是秘密。而辨別出罪魁禍首，不論是錯誤信號還是受損的腦細胞，將為解決問題帶來思路。“未來會出現有效防止和治療肥胖癥的新手段，我對此非常樂觀。”

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