吃货的生物学修养

放下筷子，从生物学角度看看你是如何吃胖的。

听书笔记 

在物质丰富的现代社会，每个人都是“吃货”，这就引发了肥胖、高血脂、糖尿病。在这本书里，王立铭教授为我们讲述了科学家对这些代谢病的研究，以及它们背后的脂肪、胆固醇和胰岛素的故事。

第一部分，在肥胖的背后，脂肪的故事。

1958年，科曼博士刚刚拿到美国威斯康星大学的生物化学博士学位，在杰克逊实验室工作。在实验室中遇到两只肥胖的小白鼠，就开始了对它们的研究。

科曼发现，两种老鼠的肥胖不仅因为血液中缺乏某种物质，还与身体组织器官中某种物质相关。这两种物质有某种关联，都齐全了才是正常的胃口，少一个都会胡吃海喝。

1994年，杰弗瑞.弗里德曼博士用分子生物学的方法找出两种老鼠缺少的基因。这个神秘的物质是一种蛋白质，因为它可以让肥胖的老鼠变瘦，弗里德曼博士命名它为瘦素。瘦素是我们身体中的白色脂肪产生的。血液中的瘦素找到后不久，身体中的瘦素受体随后也很快被发现了。

脂肪是我们身体的能量库，如果我们吃的足够多，脂肪也相应的增加，脂肪生产的瘦素也增多，瘦素就会控制我们的食欲，表明身体不再需要吃东西了。当脂肪减少的时候，瘦素也生产的少，表明身体需要补充能量。

其实我们绝大多数人是不缺乏瘦素基因的，也不缺乏瘦素感应机制，给我们的血液中注射额外的瘦素却不能减肥，是因为瘦素抵抗，也就是我们的身体对瘦素不再敏感，这在肥胖的人身上表现得尤其突出。而瘦素抵抗的原因目前还不清楚。

脂肪是身体的能量库，它所提供的能量主要用于三个方面，一个是新陈代谢，就是维持体温、血液循环、心跳等等；一个是体力活动，比如运动、工作等等；还有一个是消化吸收。这三个方面的耗能比例大概是，新陈代谢占60%以上，体力活动占30%左右，消化吸收大概占剩下的10%。如果能够控制能量摄取，增强新陈代谢，再加上无敌运动，这样就能成功减肥了。

第二部分，在高血脂的背后，胆固醇的故事。

高血脂是血管中脂肪含量过高导致的疾病。高血脂没有什么明显的症状，却会引起可怕的冠心病或者脑卒中，这些疾病有时候是突发的，甚至在它们带走健康和生命的前一秒，病人都无法察觉到身体内的隐形杀手。但实际上，从血脂异常升高到出现真正的心脑血管疾病，周期长达几年甚至几十年。所以说，高血脂是沉默的杀手。

生理学家研究发现，心脏病发病率和血液中胆固醇含量有明显的线性相关性，身体内胆固醇含量越多，心脏病的发病率就越高。经过多方验证，我们已经确信，血管中的胆固醇过多，会引起高血脂。

康拉德.布洛赫博士是胆固醇研究领域的奠基人。因为胆固醇首先是从胆结石中发现的，胆是肝脏分泌物的存储器官，所以布洛赫以肝脏为突破口来研究胆固醇。他发现胆固醇可以在动物肝细胞体内合成，而且合成的原料是简单的醋酸。这表明胆固醇的体内供给是自产自销，几乎不依赖外界。

既然胆固醇是自产自销，那么是不是只有肝脏可以生产胆固醇？我们的身体又是如何安排胆固醇的生产的呢？约瑟夫.高尔斯坦博士和麦克.布朗博士对此展开研究，他们是1984年诺贝尔医学与生理学奖获得者。因为英文姓名中含有金和棕的意思，本书的作者亲切地称呼他们为金帅和棕帅。

他们试图通过细胞培养的方式，从人的皮肤细胞开始研究。他们很快就证明人的皮肤细胞的确可以生产胆固醇，而且还找到了细胞生产胆固醇的最关键的一个因素，一种叫做HMG辅酶A还原酶的蛋白质。他们发现只要有这个物质在，细胞会高效生产胆固醇，没有它，就基本停产了。

金帅和棕帅发现血清可以叫停细胞体内胆固醇的生产。胆固醇在血液中是被包裹住的，包裹物是一种叫做低密度脂蛋白的物质，细胞内存在着吞食脂蛋白的机制。这个吞食低密度脂蛋白的物质是一种叫做低密度脂蛋白受体的细胞膜蛋白。这样胆固醇就能溶解在血液中。实验证明，低密度脂蛋白包裹的胆固醇叫停了胆固醇的生产。

第一个真正意义上的降低胆固醇的药物开发，竟然跟这一系列研究成果毫无关联，甚至比两位帅哥的研究工作还要早几年。这个新药的开发者名叫远藤章。他的思路是，真菌和人体细胞一样，也是有细胞膜的，既然胆固醇是细胞膜的重要部件，那么真菌的生长也是需要胆固醇的。地球上的真菌种类那么多，出于生存竞争，一定有某种真菌，他们会有自己的绝招来克制其他种类真菌胆固醇的合成。于是远藤章和同事花了一年多的时间，收集并提取了几千种来自不同真菌的化合物进行试验，居然真的找到了一种化合物，美伐他汀，可以抑制胆固醇的合成。

他的发现一经发表，立刻引起了金帅和棕帅的注意，两位帅哥以为还存在他们未知的胆固醇的秘密，结果他们一起合作，发现这种化合物居然是HMG辅酶A还原酶的克星。

但降低胆固醇的药物开发并没有止步于此，2003年的时候，法国和美国两个研究团队几乎同时独立地发现一个名叫PCSK9的基因缺陷可能导致非常严重的高胆固醇血症，这种基因缺陷会抑制人体细胞膜吞食低密度脂蛋白，低密度脂蛋白不能进入细胞，就无法叫停胆固醇的生产。

2015年，基于PCSK9的两个新药在美国上市，很多同类新药已经在临床研发阶段。以后还会不会有新的发现呢，我们无法知晓，但是可以肯定的是，这部分介绍的几位科学家，他们的功绩必然永垂青史。

第三部分，在糖尿病的背后，胰岛素的故事。

胰岛素和糖尿病有关，糖尿病作为都市三大病之一，它的并发症比高血压、高血脂要严重得多，是一种非常折磨人的疾病。糖尿病患者体内缺少胰岛素或者不能感受到胰岛素，所以他们的血糖会升高。

1889年，法国斯塔拉斯堡大学的两个研究人员偶然发现，切除位于胃肠之间的胰腺之后，将出现糖尿病的症状，但是具体原因不详。到1901年时，美国一位叫尤金.奥培的医生在对糖尿病患者进行病理解剖时发现，糖尿病患者的胰腺仅仅是胰腺的中央部位，也就是叫胰岛的部分坏掉了，其他部分好好的，他推测很有可能是胰岛的损坏引起的糖尿病。这个发现报道后，许多生物化学家们都在猜测，一定是胰岛中的什么物质跟糖尿病直接相关。

一位叫费雷德里克·班廷的讲师在备课的时候正好阅读到一篇最新发表的论文，这篇论文提到通过外科手术将胰腺导管结扎，可以保护胰岛细胞。因为胰岛在胰腺的中央，胰岛外侧的胰腺细胞是分泌消化酶的，如果这些细胞不清除干净，很容易造成胰岛中的蛋白质破坏。如果结扎胰腺导管，使得胰岛外侧细胞死亡却不影响胰岛细胞，这样不就可以很方便地分离提取胰岛细胞的有效成分嘛。

班廷找到了多伦多大学麦克莱德教授。麦克莱德教授慷慨地资助了他。他不仅给班廷提供了必要的实验条件，而且还配备了一个助手，甚至还教授了他必要的实验技巧。

然后班廷就开工了，他把狗分成两组，一组开膛剖肚去除胰腺，这样狗就都成了糖尿病患者。另一组把狗的胰腺导管结扎，等胰腺坏死后取出胰岛细胞，再捣碎提取里面的未知成分，分别给糖尿病狗注射，看看是否能降低血糖水平。

后来，麦克莱德教授和生物化学家克里普也加入进来。很快这个四人小组就提取出了胰岛细胞中的有效成分——胰岛素。而后在临床实践上选择用胰岛素治疗糖尿病，获得了很大的成功。

在60年前，科学家们已经能够检测人体内的胰岛素了，研究表明，相同的一杯葡萄糖水，如果是喝下去，血液中的胰岛素水平迅速升高，并随着体内的葡萄糖水平下降而逐渐降低。相反，如果是直接注射到血管，胰岛素的水平升高的幅度并不大，而且慢得多。这表明，胰岛素的释放并不是与血液中的糖相关，而是通过胃肠感受到糖来调控的。

1932年，让·巴尔发现狗的小肠能分泌两种激素，分别可以提高消化液分泌和降低血糖，生物化学家们快就发现这两种激素中含有一种叫GLP-1的蛋白质，这种蛋白质是小肠受葡萄糖的刺激后分泌的，然后进入到血液中刺激胰岛分泌胰岛素。我们的身体默认葡萄糖是通过饮食提供的，小肠就像是边防战士，边防战士一旦发现葡萄糖就马上发出信号，也就是GLP-1，GLP-1进入血液中告诉胰岛，胰岛马上就做好准备释放胰岛素，避免血液中的血糖过高，对身体造成不利影响。

基于对糖尿病的认知，科学家们开发出了一系列治疗糖尿病的药物，但是糖尿病的故事仍没有结束。我们现在知道糖尿病有两个主要分类，一型糖尿病和二型糖尿病。其中一型糖尿病一般发生在孩童阶段，病因就是胰岛坏掉了，没有办法分泌胰岛素，补充胰岛素就好了。二型糖尿病则很奇怪，患者的胰岛没有问题，也可正常分泌胰岛素，但是患者身体的细胞不认识胰岛素了，这种现象被称为胰岛素抵抗，至今还无法解释清楚，只能通过大剂量补充胰岛素来缓解患者的病痛。

从胰岛素被发现到现在快一百年了，虽然在对抗糖尿病的治疗上已经有了很多武器，但是仍然只能算是控制疾病，根治它还有很长的道路，科学家们依然任重道远。

策划编辑 | 陈艳

音频编辑 | 陈子夫

播音 | 荣红红