人类为什么吃饭、

人类为什么吃饭、
人类为什么吃饭、

人类为什么吃饭、
你为什么想要吃饭?”“因为我肚子饿了.”3岁小孩都会回答.那么,我们为什么会有饥或饱的感觉呢?为什么肚子(胃)空了就感到饿,满了就觉得饱呢?显然,是因为我们体内有一个调节饥饱的机制,而控制感觉的中心,一定是位于中枢神经系统之中.
　　生物学家很早就已经知道,在大脑腹面、丘脑的下方,有一块很小的区域—下丘脑,它控制着很多生理机能,包括体温、睡眠、内分泌、情绪反应、生殖、新陈代谢等等,也包括控制摄食.具有类似功能的脑细胞聚集在一起,称为神经核.下丘脑有许多种神经核,哪一些是和控制摄食有关的呢?
　　是什么让老鼠饿死或撑死
　　我们可以用动物做两类相反的实验：刺激某团神经核或破坏某团神经核,看动物各有什么反应.比如在下丘脑中,有一团神经核叫腹内侧核(这是根据其方位命名的),如果我们用微弱电流刺激老鼠的腹内侧核,老鼠就停止摄食,即使肚子空空,也不感到饥饿.但是,如果我们加大电流,用电击摧毁了老鼠的腹内侧核,老鼠就会一直处于饥饿之中,不停地吃饭,把自己吃成了一个大胖子,甚至胖得无法转身.这就证明了下丘脑的腹内侧核控制着动物的摄食,而且是一个饱足中心,能告诉动物什么时候吃饱了.
　　在下丘脑中,另有一团叫做前庭下丘脑核的神经核对摄食起相反的作用,它是进食中心：如果刺激它,老鼠就开始摄食；如果把它摧毁,老鼠就开始绝食,直到饿死.有些人可能会想,如果我们把腹内侧核和前庭下丘脑核都破坏掉,会怎么样呢?实验结果表明,动过这种手术的老鼠也是绝食而亡.因此,腹内侧核起到的是抑制前庭下丘脑核的作用,如果前庭下丘脑核已经不存在,那么有没有腹内侧核也不会产生什么不同了.
　　前庭下丘脑核刺激动物摄食,而腹内侧核又对前庭下丘脑核起抑制作用,这就是中枢神经调控动物摄食的基本机制.但是实际的情形要比这复杂得多.还有其他神经核也参与了这个过程,而且这些神经核并非专门用于控制摄食,它们还同时控制着其他生理过程.例如破坏掉老鼠的腹内侧核,不仅刺激其摄食,也影响了其性行为和其他行为(例如老鼠变得特别凶狠).脑中的神经核用无数神经纤维联系在一起,组成了一个无比复杂的通讯网络,影响某个神经核的信号也会被传递到其他神经核,要清楚地分辨各个神经核的特定作用是非常困难的.想想看,人脑有上千亿个神经元,每个神经元又与数万个其他神经元相连,这是一个多么复杂的系统,想要直接搞清楚其细节,是一个不可能完成的使命.
　　发现肥胖基因
　　但是我们可以通过其他的办法,例如遗传学和生物化学的办法,来了解神经生理活动的一些细节.遗传学让我们能够发现和研究某种基因突变的后果,而生物化学让我们能够在分子水平上研究生理机制.1950年,人们发现有一个品系的小鼠食欲过盛,变得非常肥胖,其体重能达到一般小鼠的两倍以上.经研究认为,这是由于该鼠种某一个基因发生了突变引起的,但当时对这个基因在哪里、具体有什么功能,没有人清楚,只是简单地把它命名为“ob基因”(ob是英文obese的缩写,意为肥胖),这个品系的小鼠被称为ob小鼠.后来又发现其他基因突变也能使小鼠食欲过盛,于是分别用不同的名称来为这些基因命名,其中比较重要的是1966年发现的db基因品系(db是英文diabetes的缩写,意为糖尿病).
　　那么,究竟是什么因子使得这些突变小鼠食欲过盛呢?很容易想到的一个实验思路是,看看这些小鼠的下丘脑有什么化学分子过量.人们发现,胖小鼠的下丘脑中含有过量的神经肽Y.这种神经肽有许多生理功能,不过我们在这里关心的是它是否会影响摄食.结果的确如此,如果把神经肽Y注射到正常小鼠的脑中,它们就会食欲过盛,变得肥胖.看来小鼠肥胖的原因就是因为神经肽Y过量,那么,我们是否已经破解这个肥胖之谜了?事情并没有那么简单.
　　在上个世纪60年代后期和70年代早期,美国生物学家道格拉斯·科尔曼(Douglas Coleman)用ob和db这两个品系的胖小鼠做了一个连体实验：把两种不同的小鼠的血管连接在一起,创造出了两只共用血液循环的连体小鼠,这样,在某只小鼠血液中的物质,就会进入另一只小鼠的体内并产生影响.他的实验结果是这样的：
　　1.把两只正常小鼠连体：让其中一只过度摄食,结果导致另一只胃口不佳,体重减轻；
　　2.把ob胖小鼠和正常小鼠连体：ob胖小鼠体重减轻；
　　3.把db胖小鼠和正常小鼠连体：正常小鼠停止摄食,体重减轻；
　　4.把ob胖小鼠和db胖小鼠连体：ob胖小鼠停止摄食,体重减轻,而db胖小鼠不受影响.
　　从第一个实验我们可以推测,一旦正常小鼠吃饱了,血液中就会有一种饱足因子,抑制食欲.从第二个实验我们可以推测,ob胖小鼠体内缺少这种饱足因子,因此摄食没有节制,一旦从正常小鼠血液中获得饱足因子,摄食就变得比较正常,体重也减轻了.从第三个实验我们可以知道,db胖小鼠体内分泌过量的饱足因子,因此抑制了正常小鼠的摄食.第四个实验也表明db胖小鼠分泌过量的饱足因子,抑制了ob胖小鼠的摄食.
　　把这些实验综合起来看,我们可以知道,ob胖小鼠食欲过盛的原因,是因为体内缺少一种饱足因子,也就是说生产饱足因子的基因(也就是ob基因)发生了突变,失灵了.而db胖小鼠食欲过盛却另有原因,它并不缺饱足因子(也就是说它的饱足因子基因是正常的),但是饱足因子对它不起作用,我们可以推测,这是由于本应该和饱足因子相结合的一种受体有缺陷,没法与饱足因子结合,使得饱足因子不起作用,在体内累积下来—db胖小鼠的饱足因子受体的基因(也就是db基因)发生了突变.
　　食欲表现为分子过程
　　那么,这种饱足因子究竟是什么呢?如果我们能够把ob基因分离并克隆出来,就可以知道了.1986年,另一位美国生物学家杰弗里·弗里德曼(Jeffrey Friedman)开始着手克隆这个基因.他的实验耗时8年,到1994年才把这个基因克隆出来.这个基因能编码一种激素,弗里德曼将之命名为瘦素(leptin,源自希腊语leptos,意思是“瘦”),这就是ob胖小鼠缺乏而db胖小鼠过量分泌的那种饱足因子.如果每天都给ob胖小鼠注射瘦素,ob胖小鼠在几天后摄食次数就急剧下降,而且能量消耗增加,两周后体重减轻了30%.相反地,瘦素对db胖小鼠不起作用.1996年,db基因也被克隆出来,像预测的那样,它的确编码瘦素受体.
　　人体也有瘦素,它是由脂肪细胞制造、分泌的.如果我们吸收的食物过多,就转化成脂肪储存在脂肪细胞中,使脂肪细胞变大.肥胖主要是由于脂肪细胞储存了脂肪之后变大引起的,而不是脂肪细胞数目增多,实际上,我们在儿童时代,脂肪细胞的数目就基本不变了.随着脂肪细胞变大,它开始分泌更多的瘦素,沿着血液循环抵达下丘脑,抑制神经肽Y的合成,也就抑制了食欲.相反地,如果人开始节食,脂肪细胞缩小,瘦素的分泌变少,下丘脑中神经肽增多,也就刺激了胃口.瘦素还有其他的生理功能,例如会影响性成熟.
　　研究清楚我们为什么想要吃饭的机制,不仅有重大的科学意义,而且还有巨大的实用价值.在发达国家,肥胖是个重大的社会问题,比如在美国,大约有1/3的人口有不同程度的肥胖,而全世界肥胖者据估计有3亿人之多.肥胖不仅影响体形美观,而且有害健康,容易患心血管疾病、糖尿病等多种疾病.因此,瘦素的发现引起了全社会的关注.人们马上想到的是,能不能用它作为减肥药?1995年,瘦素才发现不久,加州一家生物技术公司就用2000万美元买下了瘦素基因的专利,第二年开始进行人体临床试验.第一期临床试验的结果表明,注射瘦素似乎能使某些人的体重有所减轻,于是进入了更大规模的第二期临床试验,但是结果很不理想,它的减肥效果并不比安慰剂强.2002年,临床试验被终止.人们想要找到一种减肥妙药的梦想再次破灭了.
　　这是为什么呢?一个原因是,只有极少数的肥胖者是由于缺乏瘦素引起的(目前全世界只发现几个病例),对这些人来说,注射瘦素有非常显著的效果.但是,绝大多数肥胖者体内并不缺少瘦素,恰恰相反,他们的体内有过量的瘦素.他们食欲过盛的原因,并不是由于缺乏瘦素,而是由于对瘦素不敏感,这可能有许多因素,例如,瘦素进不了下丘脑,或者像db胖小鼠那样,瘦素受体有缺陷.
　　我们现在知道,除了瘦素和神经肽Y,还有许多其他的分子(例如促肾上腺皮质激素释放激素、胆囊收缩素)参与控制摄食.控制摄食的分子机制实际上比我们上面所描述的要复杂得多,而我们才刚刚开始有了一点了解.不过,现在多数研究者都同意,一个人的“正常”体重基本上是由遗传决定的.瘦素、神经肽Y和其他分子之间的相互作用,为一个人的体重和食欲确立了一个调定点,大致决定了一个人是胖是瘦,是胃口不佳还是食欲旺盛.肥胖是因为这个调定点较高.在人类进化史上,在食物缺乏的恶劣环境中,有一个较高的调定点实际上有生存优势,能够尽可能多地摄食储存脂肪防备饥荒.只不过在富裕的社会,优势变成了累赘而已.肥胖,是进化的遗产.