小心!别让食物毁了脑子

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(文/Janet Raloff)大部分人决不会把吃一份沙拉、一个炸鸡腿与吸一卷大麻同等看待。但是,对于营养学研究人员来说来说,这二者比较一下也没什么大不了的。

美国国家卫生研究所的营养神经学家约瑟夫•希波尔恩(Joseph Hibbeln)和同事们最近通过动物实验证明,身体也会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种主要成份。这种天然的内源性大麻素能够增进食欲。因此,过度产生内源性大麻素会激发不必要的饥饿感,与吸食大麻引起饥饿感的原理差不多。

如果动物体内发生的这一过程在人体中也会发生,那么当今饮食中大豆油、玉米油和其他不饱和植物油的盛行,意味着你正在 “把很多像大麻一样的分子灌入脑中,你已经成了个轻度的瘾君子。”希波尔恩说道。

植物油与内源性大麻素的关联还只是一个例子,最近在营养学领域有了一些惊人发现: 食物能扰乱人体的卡路里感知网络并引发肥胖——在有些情况下还会损害大脑! 尤其麻烦的是:体重超标本身就会使大脑更容易发出错误的信号,让完全不缺卡路里的人觉得自己又饿了。

是什么让你吃了还想吃?

监控热量输入和能量输出是脑的职责。而据华盛顿大学糖尿病与肥胖症研究中心的迈克尔•施瓦兹(Michael Schwartz)介绍,脑的这份工作并不好干。

为了保持恒定的体重,一名 160 磅(73 公斤)的男子需要 “在一年内摄入大约 100 万卡路里” ,施瓦兹解释道——“而且要消耗几乎完全等量的卡路里。” 只有通过夜以继日地集成大量化学信号,大脑才能够做好这份能量收支管理工作。在历史上的大多数阶段,对大多数人而言,脑做得还相当不错。

科学家曾经以为身体通过一种纠错过程来控制食欲,但他们现在知道,还不等错误发生,脑就已经发送信号,改变了从血压、呼吸频率到食物摄取在内的一切生理活动。脑通过感官评估内外条件,预测即将到来的需要,这种预测过程叫做 “应变稳态”。

只有当脑触发了激素的分泌,引起饥饿、口渴或者某种强大的饱腹感,人才会觉察到这种复杂的平衡作用。但在当下的饮食环境中,应变稳态可能会偶尔失误。

在人类历史的大部分时间里,饥馑统御天下,而长久的匮乏乃是铁律。因此,据美国加利福尼亚大学欧文分校的丹尼尔•皮奥梅利(Daniele Piomelli)介绍,脑被演化过程塑造得只要能得到高能食物,尤其是脂肪,便会促使身体前去大吃一顿。通过在短暂的丰足期狂啖脂肪,人类可以存储足够的能量撑过接下来的热量紧缺。

到了食物随时唾手可得的今日,食用高热量食物的生理驱动很快演变为对健康的一种妨碍。全球每 5 名成年人中有 1 人超重,这些超重的人中又有超过 1/3 的人过胖。包括美国在内的一些国家中,两岁以上的儿童中,每 6 人中就有 1 个过胖。

脑对于能量需求的错误预期和其他形式的神经紊乱,可能在不经意间引发过度摄食的冲动。

通过平衡卡路里的摄入和消耗,脑维持着健康的体重。然而最新研究表明,现代西方饮食习惯及其高水平的脂肪摄入,会造成脑部关键系统受损,导致功能紊乱。图片:Both: Patrick J. Lynch/Wikimedia Commons, adapted by T. Dubé

通过平衡卡路里的摄入和消耗,脑维持着健康的体重。然而最新研究表明,现代西方饮食习惯及其高水平的脂肪摄入,会造成脑部关键系统受损,导致功能紊乱。图片:Both: Patrick J. Lynch/Wikimedia Commons, adapted by T. Dubé

亚油酸的鬼把戏

去年,皮奥梅利的研究团队证明了富含植物油的饮食会扰乱应变稳态。这些油启动了能够刺激饥饿感的内源性大麻素的产生,从而造成动物过度进食。希波尔恩将这套把戏归咎于植物油中含有的亚油酸,研究论文发表在今年 10 月的《肥胖症》(Obesity)上。

希波尔恩说,内源性大麻素在神经系统摄食调节中扮演的关键角色早已为人所知。当内源性大麻素与受体结合,脑组织就会释放能够引起愉悦感的神经递质多巴胺。动物始终会有一种进食的欲望,除非这个奖励系统关闭。

当一个人摄入了太多亚油酸,脑中寻求奖励的开关就卡在了 “开” 的位置上,其影响——至少在希波尔恩的老鼠研究中——是肉眼可见的。

在实验中,一组动物摄入热量的 1% 来自亚油酸,这个比例与 1900 年左右美国人的典型食谱一致。第二组动物的食物中,亚油酸提供了 8% 的热量,这个数目与更晚一些的美国人饮食一致。即便两组以同样的比例从脂肪和碳水化合物中获取热量,摄入更多亚油酸的老鼠的体重也显著增加了。

那些老鼠不仅吃得多,吃下的每一点热量也令它们长出了更多的肥肉,希波尔恩解释道。“我们都愿意吃得多一点,增重却少一点——这正是我们在摄取 1% 亚油酸热量的老鼠身上看到的事情。”

通过刺激过度饮食,亚油酸可能会引发其他变化,进一步阻碍大脑管理热量的能力。任何被身体摄取又没有被使用的能量都以脂肪的形式存储起来。脂肪并不只是增加了体重,还会招来免疫细胞,释放炎性分子并引发疾病。

早期的研究显示,心脏和循环系统的其他部分都是这种炎性分子的主要受害者。但越来越多的数据表明,脂肪引起的炎症也会伤害脑。例如,施瓦兹的团队给一些体重正常的啮齿类动物投喂标准食物 8 至 32 周,而对另外一些动物提供含有更多脂肪的食物。一天之内,摄入更多脂肪的动物在下丘脑弓状核出现了发炎的症状,而另一组动物则没有。这个部位的神经元被激活时会促进饥饿感,而当其活力减退时,动物食量减少,有时还会体重降低。

开始多脂饮食的一个星期之内,大鼠体内出现了下丘脑弓状核脑区神经细胞不断被破坏的生化证据。之后不久,细胞损毁似乎减轻了,两周之后损毁卷土重来。

与进食和饱足感有关的神经元不止存在于弓状核中,施瓦兹指出, “但是弓状核负责处理来自血液的信息,将身体脂肪含量告知大脑,这一过程中弓状核的神经元似乎格外重要。”果然,随着脑不断遭受破坏,大鼠吃下了多于保持体重所需的食物。施瓦兹的团队在今年 1 月 3 日的《临床研究期刊》(Journal of Clinical Investigation)中报告称,它们最终增加了体重。团队在小鼠身上观察到了同样的结果。

相对于饮食正常的啮齿动物,被喂食高脂食物的啮齿动物的脑部在第 1 周和第 32 周后的变化。损伤可通过星状细胞的激增辨识出来。这种损伤会在脑中留下“疤痕”。图片:J.P. Thaler et al/Journal of Clinical Investigation 2012

相对于饮食正常的啮齿动物,被喂食高脂食物的啮齿动物的脑部在第 1 周和第 32 周后的变化。损伤可通过星状细胞的激增辨识出来。这种损伤会在脑中留下“疤痕”。图片:J.P. Thaler et al/Journal of Clinical Investigation 2012

施瓦兹说,当脑损伤演变为慢性,弓状核似乎失去了对体内脂肪含量激素信息的感知。脑将一个弱化的信号解读为体内脂肪不足,因此推迟了任何停止进食的命令。他说: “因为你进食得到的满足感总是差点意思,所以你就吃得更多。”

这种脑损伤并不限于啮齿类动物,对清瘦者、超重者和严重肥胖者相近脑区的扫描表明人类也有类似的问题。施瓦兹说,基本上一个人越重,神经元损毁的迹象越明显。

另外一些研究还发现了肥胖者脑损伤的其他迹象,尽管还没有确定炎症是不是罪魁祸首。例如,人脑中有一个神经处理中心,称为“默认网络”,该网络跨越好几个脑区,通常只在人们未集中精力时活跃。但是最近,有研究者发现默认网络的关闭出现了钝化问题,而且这与身体脂肪有关。

科罗拉多州大学丹佛分校的内分泌学家马可-安德烈•科尔涅(Marc-Andre Cornier)和他的同事负责这项研究。科尔涅说,一旦人们开始专注于一项任务,这个网络应当关闭。他的团队发现,在那些已经节食但是现在仍旧超重的人身上,默认网络从不关闭。即便该研究的参与者没有过度进食,默认网络的关闭情况也是如此。

科尔涅说,这个网络的活动性证明了脑注意力涣散,无法有效地监控饱足信号: “比如我们都知道,你越胖就越会低估自己吃进去的热量,而且你对饥饿和饱腹的感知也越迟钝。”

另一些相关的研究发现了青少年肥胖与特定脑区体积萎缩之间的关联。这个脑区叫做眶额皮层,它在任何类型行为的抑制中都扮演了重要角色。去年,内森•克莱恩精神病学研究所(Nathan S. Kline Institute for Psychiatric Research)的安东尼奥•康威特(Antonio Convit)及其同事报告称,与清瘦的青少年相比,超重者显现出决策能力、注意力和行为控制能力的损伤,并且表现得更易冲动。

过多的身体脂肪除了导致脑部问题之外,还会引起炎症、高血压以及前期糖尿病(血糖控制不力)。康威特说: “我们认为也许肥胖和这些其他因素造成了降低特定行为抑制的破坏,由此使孩子们吃下了高于正常量的食物,这形成了一个恶性循环。”

人工甜味剂的诅咒

大约 1.87 亿美国人摄取无糖食物和饮料,其中大部分是软饮料。尽管大多数人选择添加了人工甜味剂的软饮料是为了防止获得多余的体重,这样的饮料可能反而促成了体重增加。

2008 年,得克萨斯大学健康科学中心(University of Texas Health Science Center)的莎朗•富勒(Sharon Fowler)及其同事注意到了这一情况。他们分析了一项长期心脏研究中约 3700 名参与者的数据。在那些一开始拥有正常体重的人当中,经常喝无糖汽水者在接下来的 7、8 年内超重或者肥胖的比例,比不喝无糖饮料者高大约一倍。富勒的团队认为,人工甜味剂可能并未像其设计初衷那样对抗肥胖症的流行,反而对其起了促进作用。

印第安纳州西拉法叶市普渡大学(Purdue University)的行为神经学家苏珊•斯韦瑟斯(Susan Swithers)进行的动物试验表明,问题可能在于无糖饮料使脑收到了关于食物热量的不可靠信号。这就像真实世界中的巴浦洛夫训练,脑学会了将口中的甜味食品与随后肠中释放的热量联系起来。但是人工甜味剂的出现使信号变得不再可靠,甜味有时候代表能量摄入,有时候却不,于是脑不再将甜味当成预期热量的判断指标。等到脑计算出一餐中得到了多少能量时,含糖食物已经摄取过度了。

甜味剂造成的热量信息混乱也会扰乱某些激素的分泌,让我们不知何时该离开餐桌。比如说,如果一只啮齿类动物在几个星期之内接受到的能量与甜味关联信号都飘忽不定,在摄取含糖食物之后,体内一种名 GLP-1 的饱足激素低得不正常。

斯韦瑟斯的团队称,低 GLP-1 水平会造成高血糖,哪怕动物控制血糖的胰岛素分泌是正常的。如果人体内也发生着同样的情况,那么对于经常借助甜味剂来控制腰围和血糖的超重糖尿病患者来说,人工甜味剂会是一个双重诅咒。

普渡大学的团队发现,如果口中的脂肪传感器传送反复无常的信号,脑的能量计算网络也会陷于困惑。该团队在一项研究中发现,动物大幅增重与食物中的脂肪不时被替换为不含热量的蔗糖聚酯有关。

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【相关文章: 应该像管制烟酒一样管制糖吗?

保卫大脑,向脂肪宣战

所有这些研究结果一致表明,脑虽然长久以来都是追踪热量摄入的大师,却还是可能被愚弄的,这时控制体重便没那么简单了。 “现在我们必须开始阅读食物标签,并记住今天走了多少步,来计算热量的得失。”

但是对于超重者来说,长期保持多运动的生活方式可能会带来意外的好处。科尔涅和他的同事们证明,在为期一年的有人监管跑步机练习进行到一半时,十来个成人应征者中大部分减掉了脂肪和体重。尽管参与者们报告称食欲并无减退,脑扫描却揭示出,相对于实验开始之前,帮助调控食物摄取的脑区对食物图片的反应变弱了——也就是说节食的意志有了潜在的提高。科尔涅说,这种多运动的生活方式似乎有助于修复默认网络坏掉的开关。

调整内源性大麻素的分泌系统也可能带来好处。但是研究者首先需要更充分地了解其工作机制。据皮奥梅利的团队最近的报告,有迹象表明脑对脂肪的反应始于口腔。当热量入口,那里的味觉传感器立刻向脑发送一条信息,随后脑向消化道发出提示。当脂肪抵达消化道时,确认信号会以增强内源性大麻素的形式向脑部反馈。

脑在脂肪抵达消化道之前和之后都会接收到信号,“这完全出乎预料”,皮奥梅利说,“而且毫无道理,除非消化道的内源性大麻素信号系统还有其他的功能。”他现在怀疑这个信号系统“不光使我们吃下更多脂肪,还促进了脂肪的吸收。”如果这是真的,我们可以研究新的干预疗法,比如开发改变与脂肪有关信号的药物。希波尔恩有个更加简单直接的方案:通过减少亚油酸摄入或者减弱其影响来削弱内源性大麻素信号。

20世纪,大豆油和其他富含亚油酸的食用油消费量增加,而亚油酸和过度饮食之间的关联最近才被发现。不过,对大豆油的改造可以降低亚油酸含量,提高油酸含量,后者是一种在橄榄油中发现的更利于健康的成分。图片:T.L. Blasbalg et al/Am. J. Clin. Nutr. 2011, United Soybean Board

20世纪,大豆油和其他富含亚油酸的食用油消费量增加,而亚油酸和过度饮食之间的关联最近才被发现。不过,对大豆油的改造可以降低亚油酸含量,提高油酸含量,后者是一种在橄榄油中发现的更利于健康的成分。图片:T.L. Blasbalg et al/Am. J. Clin. Nutr. 2011, United Soybean Board

行业组织美国联合大豆委员会(The United Soybean Board)发表报告称,基于其他原因,该委员会正在开发一种新的大豆作物。这种作物榨出的油将含有较高的油酸(菜籽油和橄榄油含有的主要脂肪酸),而饱和脂肪酸含量较低。这一措施的副产品之一就是大豆油中的亚油酸含量将从超过 50% 急剧降低到 5% 以下。

希波尔恩说,在这种新油上架之前,用餐者也许应该转而食用橄榄油或者油酸含量较高的菜籽油和葵花籽油,并且增加鱼类欧米伽3脂肪酸的摄入。在他的实验中,摄取高亚油酸饮食的小鼠如果也食用鱼油,便会对肥胖趋势有相当强的抵抗力。

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【相关文章: 橄榄油是最好的食用油吗?

对还没有开始发胖的人来说,不让脑的信号系统误入歧途的才是最佳策略。施瓦兹说: “肥胖症最大的问题不是你不能减重,而是你做不到一直减重却不反弹。”新的研究结果表明,一旦身体增重,脑便会借助不为意识所觉察的信号传输,拼命保卫这新增的重量。

施瓦兹称,保护脑不受食物愚弄或者彻底破坏是一件很有挑战性的事情,这已经不再是秘密。而辨别出罪魁祸首,不论是错误信号还是受损的脑细胞,将为解决问题带来思路。“未来会出现有效防止和治疗肥胖症的新手段,我对此非常乐观。”

编译自: Science News Tricks Foods Play
内文图片来源: sciencenews.org
文章题图: lifehacker.com
本文编辑: 熊出没
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