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说说肥胖症(二):拿好胃口开刀

2016/03/27 来源:以负熵为生
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导读
严格来说,减肥的医学介入手段包括生活方式改变、药物治疗、医疗器械和外科手术等等类别。在我们的故事里,我会不加区别的用“药物”一词代表所有的减肥疗法。
好了我们言归正传,开始聊聊肥胖症的治疗手段。严格来说,减肥的医学介入手段包括生活方式改变、药物治疗、医疗器械和外科手术等等类别。在我们的故事里,我会不加区别的用“药物”一词代表所有的减肥疗法。

在介绍任何一种具体的减肥药物之前,读者们可以闭上眼睛,想象一下如果我们想要开发一种能够帮助人们减轻体重的药物,我们该从哪里入手呢?

说来也简单,设计减肥药物的逻辑,还真不需要太艰深的科学道理,不需要像开发靶向抗癌药那样,需要对癌症的生物学有深刻的认识。我们手里只需要有一个武器就够了:能量守恒定律。

减肥的物理学

我没有开玩笑。。能量守恒定律告诉我们,在任何一个孤立系统里能量不能凭空产生,也不会凭空消失,这一点对于人体也同样适用。对于人体来说,能量的来源非常简单,就是每天吃进嘴里的各种食物,不管是来自米饭油条可乐的碳水化合物,还是鸡鸭鱼肉鸡蛋土豆里的蛋白质和脂肪,都能够一定程度的被我们的消化系统消化和吸收,之后再通过复杂的生物化学反应在细胞内产生能量。

而能量的去向也并不复杂,主要来说是三大出口:最大头的能量支出是身体的基础新陈代谢活动,包括维持体温啊,血液循环啊、组织生长和修复、细胞内合成新的蛋白质啊等等,这部分能量支出占到总能量支出的六成上下。此外,我们每天都要进行的体力活动,不管是做饭扫地还是跑步打球,加起来消耗了大约两三成的能量。最后一小部分能量的去向,说起来有点儿绕口——是为了获取能量而消耗掉的能量。因为我们吃的食物从进入口腔刺激味蕾开始,到最终变成身体可以利用的能量分子和营养物质,需要经历消化、吸收、贮藏、分解利用、排泄等各个阶段,而这些阶段的生理活动同样还是需要消耗能量的。

能量不会凭空产生,因此如果人体摄入的能量经常性的小于消耗掉的能量,人最终会滑向营养不良乃至饥饿而死的轨道。而同样因为能量不会凭空消失,如果人体的能量摄入总是超过能量消耗,这部分“多出来”的能量就会积累在人体中,往往以脂肪分子的形式储存在脂肪组织里,这正是肥胖症的简单生理解释。

形象化的能量守恒定律。如果能量摄入(红色)等于能量消耗(绿色),人体可以保持稳定的体重。摄入大于消耗,人体发胖;消耗大于摄入,人体消瘦。(图片来自www.cod.edu)

请原谅我啰啰嗦嗦讲了这么多可能中学生都知道的常识,但是请相信我不是为了骗稿费…写这么多,是为了引出对抗肥胖症的终极武器:

(一段时间内的)体重变化 = 总能量摄入 - 总能量消耗

如果考虑进食物中的能量仅有一部分被人体吸收,也考虑到不同的能量支出的去向,这个公式可以写成:

体重变化 = (食物中包含总能量 X 人体所吸收能量的比例)-(新陈代谢中的消耗 + 体力活动中的消耗 + 食物消化吸收中的消耗)

换句话说,如果我们希望减轻体重,有五个实实在在的入手点:

• 减少摄入食物的总能量水平

• 减少人体从食物中吸收能量的能力

• 增强新陈代谢中的消耗

• 增强体力活动中的消耗

• 增强食物消化吸收中的消耗

这五点中首先可以基本排除掉的是最后这一条,“增强食物消化吸收中的消耗”。因为不少研究证明,食物消化吸收所需的能量消耗,基本上只是和食物的能量总量有线性关系:食物中能量越多、消化吸收所消耗的能量也就越多。这在道理上也不奇怪,消化两个馒头所需的能量可能差不多就是消化一个馒头的两倍嘛。因此想要在这一点上做文章进一步增加消耗就比较困难了。尽管也有一些研究确实表明,肥胖人群在食物消化吸收中消耗的能量变少了,但是考虑到这个现象还没有被广泛认可和验证,也考虑到食物消化吸收中的能量消耗毕竟占比很低(仅占全部能量消耗的一成左右),因此不管是笔者还是制药工业界,都不愿意在这一点上花费太多的时间和精力。

而想要“增加体力活动中的能量消耗”,最好的办法不是吃药,而是真的“迈开腿”,多运动。实际上,也很难想象有哪种药物可以完美模拟人体的体力运动,从而促进能量的消耗(当然并不是完全不可能,比如下文中要提到的一些药物可以让人精力充沛动个不停,但是这样做副作用实在太大,这里就不展开了)。关心减肥的读者们可能会有点印象,2015年底的时候各大媒体很是炒作了一拨大新闻,号称科学家们已经开始研究运动背后的生物学机制,从而可以开发出药物来替代实际的运动云云。但是细究相关的研究你就会明白,科学家们的发现倒不如说是基本断送了开发一种替代运动的药物的可能性:他们发现高强度锻炼能够大范围的改变机体内成百上千的蛋白质分子的化学修饰水平和生理活性!至少在可预见的将来,人工设计一个分子,能够同时精确地操纵成百上千蛋白质分子的可能性几乎是不存在的。

各种体育运动中的能量消耗。可以看到,睡觉和静坐的能量消耗仅有每小时数十大卡(大卡=1000卡路里=4186焦耳),而跑步、游泳、打篮球可以达到每小时数百大卡。想要消耗身体中过剩的能量,“迈开腿”是远比依赖医疗介入更安全和可靠的方法。(图片来自weightlossxftx.dnsalias.org)

因此在现实中,想要设计一种能够帮助我们减轻体重的药物,是不是就剩下一下三个方向可以选择了?

• 减少摄入食物的总能量水平

• 减少身体对能量的吸收能力

• 增强新陈代谢中的消耗

没错,所有正在医药市场上销售和使用的减肥药物,甚至包括那些曾经被人们寄予厚望,但因为安全或者药效的原因最终销声匿迹的减肥药物,都可以归入上面某一个或者某几个门类中去。我们也有理由相信,只要伟大的能量守恒定律继续支配着我们的物理和生物世界,未来的减肥药物也要从这三个方向出发去寻找。

拿好胃口开刀

说完了设计减肥药物的总体方针,接下来和大家聊具体的减肥药物就容易的多啦。

故事里首先出场的,其实甚至都不是一种药物。我们要讲的,是一种大名鼎鼎的外科操作:减肥手术(weight loss surgery或者bariatric surgery)。之所以拿它开宗明义,是因为减肥手术是现今所有减肥的医学介入手段中最有效和持久的一种。这种手术的基本原理就是上面讲到的第一和第二条原则:减少摄入食物的总能量水平,减少身体对能量的吸收能力。

针对这两点做文章,其实基本上只需要一点高中生物学的基础知识。读者们应该知道,我们每天吃下去的食物要经过长达数小时的体内旅行,从嘴巴到肛门,从完整的饭菜变成粪便。同时在此过程中,食物中的一部分营养物质被我们的身体所吸收和利用。

在整个过程中,胃和小肠是最重要的消化和吸收的器官。用一种简单化的理解来看,像个口袋一样的胃是主要的食物研磨器官,通过机械研磨,将混合了胃酸和胃蛋白酶的食物磨成细细的食物糜。而长达数米的小肠是最重要的吸收营养物质的器官。当已经被充分磨碎和消化的食物糜进入小肠后,和密布微绒毛的小肠肠壁亲密接触,在此过程中大量的营养物质分子被吸收进入小肠肠壁细胞,并最终通过循环系统运送到身体的各个器官,参与机体的新陈代谢。

人体消化系统示意图。人体的消化系统可以简单的看做一根从口腔到肛门的管道,食物在依次通过口腔、食道、胃、小肠、大肠和肛门的时候被消化和吸收。与此同时几个重要的腺体例如肝脏、胆囊和胰腺将多种消化液注入消化管道中。(图片来自中文维基百科)

减肥手术的目标正是胃和小肠。既然胃和小肠在食物消化吸收中如此重要,那么干脆在消化道上动刀子,让胃变小、小肠变短,不就可以有效的阻止营养物质的消化和吸收了么?减肥手术的原理就是这样的简单粗暴!

减肥手术示意图。具体来说减肥手术可以分成那么几种,在胃上装一个可调节宽窄的带子来约束胃的大小(这种叫做可调节胃束带/adjustable gastric band/AGB);把胃前端直接和小肠后端连接起来、从而让食物避免流经胃和小肠前端(这种叫做胃绕道旁路手术/roux-en-Ygastric bypass/RYGB);直接切掉大部分的胃、只留下一个小小的容积有限的胃(这种叫做胃袖状切除/vertical sleeve gastrectomy/VSG);以及结合了胃袖状切除和旁路手术的所谓胆胰十二指肠开关术(biliopancreaticdiversion with a duodenal switch/BPD-DS)。目前在减肥手术的发源地美国,最常用的是相对风险最低、结果可逆的可调节胃束带手术。(图片来自www.niddk.nih.gov)

这些手术操作的目的主要是两个,一是限制胃的大小,让肥胖症患者更容易的出现饱腹感,从而减少进食量(“减少摄入食物的总能量水平”);二是避免食物流经吸收营养物质的小肠,减少身体对营养物质的吸收能力(“减少身体对能量的吸收能力”)。双管齐下的效果也是确实是立竿见影的:在手术后十个月内,肥胖症患者平均可以减去多余体重的一半到八成,这意味着三十到五十公斤的多余赘肉!而且长期的术后观察也证明,减肥手术的效果在相当长的时间内、甚至在术后十年后都很稳定,体重反弹的问题并不严重。像二型糖尿病、心血管疾病、癌症甚至精神疾病的发病率也都有明显的下降。

而且公平的说,几种减肥手术并没有图片上看起来那么耸人听闻。得益于腹腔镜技术的发展,现在做减肥手术并不需要开膛破肚,只需要在肚子上开几个小口就可以完成。在美国,做减肥手术的平均花费在两万美元上下,平均住院时间也仅仅有1-2天,实实在在的是个小手术。仅在2005年(遗憾我并没有查到更新的数据),全美国就有18万人接受了减肥手术。

基于腹腔内窥镜的微创减肥手术。简单来说,在手术操作中,外科医生会在病人的腹腔开一个或数个直径几毫米到一两厘米的小口,灌入二氧化碳顶起腹腔,之后在小口中插入空心管道,其中一个小孔引入内窥镜,实时捕捉腹腔内的手术情况;而其他小孔通入手术器械。外科医生根据内窥镜的成像进行手术操作。(图片来自英文维基百科)

从某种程度上说,治疗严重肥胖症的最有效手段就是减肥手术。之所以要加上一个“严重”的限定词,是因为毕竟我们需要平衡手术带来的风险因素,比如手术本身的风险(例如感染、失血、血栓和刀口破裂等等),术后由于营养吸收下降带来的营养不良风险等等。因此,目前美国食品和药品管理局的指南中,仅有那些身体质量指数超过40的大胖子们(对于一个身高170厘米的成年人来说,这意味着体重超过115公斤),或者身体质量指数超过35(170厘米/101公斤)同时伴随至少一种严重并发症的胖子们,才能接受减肥手术治疗。近年来美国食品和药品管理局逐渐降低了相对风险性更低的可调节胃束带手术的门槛,但是总体而言,减肥手术仍然主要针对的是非常严重的肥胖症患者。

但是笔者估计,如果未来没有更高效的药物治疗方案出现,减肥手术特别是非切除手术的门槛会继续降低,手术的风险和副作用也会得到更好地控制。比如说,就在2015年,美国食品和药品管理局批准了两种称为胃气球(gastric balloon)的新型医疗器械,这种医疗器械的原理类似胃束带,也是为了物理限制胃的容量,只不过它的植入完全不需要损伤性的外科手术。只需要利用内窥镜将瘪掉的气球放入胃里,然后灌入液体使之膨胀就可以了。这种医疗器械的使用门槛创了历史新低:只需要身体质量指数超过30就可以使用(170厘米/86公斤)!

胃气球示意图。简单来说,压瘪的气球和导管一起被医生送入胃部。之后医生打开阀门将气球充满液体,再拔出导管,胃气球就安装完成了。可以想象,胃气球占据了大部分胃部的物理空间,从而限制了胃容纳食物的能力,能够有效地抑制食欲,减轻体重。(图片来自www.medspace.com)

那么未来会不会有一天,类似的医疗器械可以做到更加精致和无害,胖子们只需要吞下药片,让药片在胃里膨胀到合理尺寸,就可以轻松实现减肥了呢?敬请期待下文,说说肥胖症(三):姑射仙丹。说完了手术,我们开始说说那些减肥药物背后的故事。

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