2024 年 8 月 20 日在线发表于《自然・代谢》的这篇文章，由众多专家共同探讨肥胖发病机制的相关模型及尚存的疑问。

一、引言

肥胖已成为全球范围内的重大公共健康问题。了解肥胖的发病机制对于预防和治疗肥胖至关重要。能量平衡模型（EBM）和碳水化合物 - 胰岛素模型（CIM）是众多试图在人类能量代谢的总体生理框架内解释肥胖为何发生的合理理论中的两个。本文总结了近期在哥本哈根举行的研讨会的成果，来自世界各地的肥胖专家齐聚一堂，讨论肥胖发病机制的模型。这些讨论有助于在操作层面上定义常用术语，描绘每个模型的结构，特别关注重叠和分歧的领域，挑战关于所谓体重增加因果因素重要性的观点，并就需要回答的关键科学问题进行头脑风暴。我们希望更多的营养学及其他相关领域的实验研究，以及对这些模型及其预测的更多测试，能够为肥胖发病机制提供比目前更多的答案。

二、能量平衡与肥胖的关系

在人类生物能量学和代谢以及饮食（和运动）在肥胖发病机制和治疗中的作用方面，已经有了大量的研究。然而，尽管慢性正能量平衡与体重增加之间的关系不可动摇，但这并不能证明因果关系。有可能是内在或外在因素（例如内分泌和神经因素、食物本身的特性或其他环境影响）刺激身体脂肪储存，然后作为下游效应增加食物摄入或减少能量消耗，而不是后者作为因果驱动因素。

从根本上说，生命本身是由细胞内发生的复杂生化反应网络所支撑的。许多这些反应需要化学能，以三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）的形式存在，而 ATP 是由其他提供能量的反应产生的。细胞可以使用各种位于本地或远程的代谢底物来提供能量或进行存储。因此，使能量供应与能量需求相匹配以及存储多余能量以便在需要时调动的能力是细胞功能的核心。这些过程符合能量和质量守恒的物理定律，并且已经从细胞层面外推到全身水平。相应地，食物摄入量的变化以及在较小程度上能量消耗的变化被认为是身体脂肪储存变化的原因。这种因果关系的方向在文献中占主导地位。

三、肥胖发病机制的两种主要模型

（一）能量平衡模型

概述能量平衡模型是解释肥胖发生的传统理论之一。该模型认为，体重的变化取决于能量摄入和能量消耗之间的平衡。当能量摄入超过能量消耗时，多余的能量以脂肪的形式储存起来，导致体重增加；反之，当能量消耗超过能量摄入时，身体会动用脂肪储备，导致体重减轻。关键要素能量摄入：包括食物的种类、数量和摄入频率等因素。不同的食物含有不同的能量密度和营养素组成，这些因素会影响能量摄入和饱腹感。能量消耗：主要包括基础代谢率、体力活动和食物热效应。基础代谢率是指人体在安静状态下维持基本生命活动所消耗的能量；体力活动包括日常活动、运动和工作等所消耗的能量；食物热效应是指人体在消化、吸收和代谢食物过程中所消耗的能量。反馈调节：身体通过多种机制来调节能量摄入和能量消耗，以维持能量平衡。例如，当身体能量储备增加时，会通过降低食欲、增加能量消耗等方式来减少能量摄入；反之，当身体能量储备减少时，会通过增加食欲、降低能量消耗等方式来增加能量摄入。

（二）碳水化合物 - 胰岛素模型

概述碳水化合物 - 胰岛素模型是近年来提出的一种新的肥胖发病机制理论。该模型认为，高碳水化合物饮食会导致胰岛素分泌增加，胰岛素促进脂肪细胞摄取和储存葡萄糖，同时抑制脂肪分解和其他组织对葡萄糖的利用，从而导致身体脂肪储存增加。此外，胰岛素还会影响食欲调节中枢，增加食欲，导致能量摄入增加。关键要素碳水化合物摄入：高碳水化合物饮食是该模型的核心因素。不同类型的碳水化合物对胰岛素分泌的影响不同，例如高血糖指数的碳水化合物会导致胰岛素快速升高，而低血糖指数的碳水化合物则会导致胰岛素升高相对缓慢。胰岛素分泌：胰岛素是调节血糖和脂肪代谢的重要激素。高碳水化合物饮食会刺激胰岛素分泌，胰岛素的作用包括促进葡萄糖进入细胞、抑制脂肪分解和促进脂肪合成等。脂肪代谢：胰岛素对脂肪代谢的影响是该模型的关键环节。胰岛素促进脂肪细胞摄取和储存葡萄糖，同时抑制脂肪分解和其他组织对葡萄糖的利用，从而导致身体脂肪储存增加。食欲调节：胰岛素还会影响食欲调节中枢，增加食欲，导致能量摄入增加。

四、两种模型的比较与讨论

（一）重叠与分歧

重叠部分都承认饮食和能量平衡在肥胖发生中的重要作用。无论是能量平衡模型还是碳水化合物 - 胰岛素模型，都认为饮食是影响体重的重要因素。能量平衡模型强调能量摄入和能量消耗的平衡，而碳水化合物 - 胰岛素模型则强调碳水化合物摄入对胰岛素分泌和脂肪代谢的影响。都涉及到身体的代谢调节机制。两种模型都认为身体通过多种代谢调节机制来维持能量平衡和体重稳定。例如，能量平衡模型中的反馈调节机制和碳水化合物 - 胰岛素模型中的胰岛素调节机制都是身体代谢调节的重要组成部分。分歧部分因果关系的侧重点不同。能量平衡模型认为能量摄入和能量消耗的不平衡是肥胖发生的直接原因，而碳水化合物 - 胰岛素模型则认为高碳水化合物饮食导致的胰岛素分泌增加是肥胖发生的关键因素。对饮食因素的看法不同。能量平衡模型更注重饮食的总量和能量密度，而碳水化合物 - 胰岛素模型则更注重碳水化合物的类型和摄入量。对代谢调节机制的解释不同。能量平衡模型主要通过反馈调节机制来解释身体对能量平衡的调节，而碳水化合物 - 胰岛素模型则主要通过胰岛素调节机制来解释身体对脂肪代谢和食欲的调节。

（二）对因果因素的挑战

其他潜在因果因素内分泌和神经因素：内分泌系统和神经系统在调节能量代谢和体重方面起着重要作用。例如，甲状腺激素、生长激素、胰岛素样生长因子等内分泌激素以及瘦素、胃饥饿素等神经肽都参与了食欲调节和能量代谢的调节。此外，神经系统中的下丘脑、脑干等部位也参与了食欲调节和能量代谢的调节。食物特性和环境影响：食物的特性和环境因素也可能影响肥胖的发生。例如，食物的加工方式、添加剂、农药残留等因素可能影响食物的营养价值和安全性，从而影响人体的健康和体重。此外，环境因素如空气污染、噪音、压力等也可能影响人体的健康和体重。因果关系的复杂性肥胖的发病机制是复杂的，可能涉及多个因素的相互作用。单一的因果因素很难完全解释肥胖的发生，因此需要综合考虑多个因素的影响。此外，不同的人群可能对不同的因素有不同的敏感性，因此需要个体化的研究和治疗。

五、关键科学问题与未来研究方向

（一）关键科学问题

确定肥胖的真正因果因素。目前关于肥胖发病机制的理论众多，但尚未确定肥胖的真正因果因素。需要进一步的研究来确定哪些因素是肥胖发生的关键因素，以及这些因素之间的相互作用。理解代谢调节机制。身体的代谢调节机制是复杂的，需要进一步的研究来理解这些机制如何调节能量平衡和体重。特别是需要深入研究胰岛素、瘦素、胃饥饿素等激素以及神经系统在食欲调节和能量代谢中的作用。个体化研究和治疗。不同的人群可能对不同的因素有不同的敏感性，因此需要个体化的研究和治疗。需要进一步的研究来确定哪些人群更容易受到哪些因素的影响，以及如何针对不同的人群制定个性化的预防和治疗方案。

（二）未来研究方向

多学科合作。肥胖的发病机制涉及多个学科领域，如营养学、生理学、内分泌学、神经科学等。需要多学科合作，共同研究肥胖的发病机制，为预防和治疗肥胖提供更全面的理论支持。实验研究和模型验证。需要更多的实验研究来验证各种肥胖发病机制理论的正确性和有效性。同时，需要建立更加准确的数学模型来模拟人体的能量代谢和体重变化，为研究肥胖发病机制提供更有力的工具。个体化预防和治疗。根据不同人群的特点，制定个性化的预防和治疗方案。例如，对于高碳水化合物饮食敏感的人群，可以通过调整饮食结构来预防肥胖；对于内分泌和神经因素异常的人群，可以通过药物治疗或其他干预措施来调节代谢功能，预防肥胖的发生。

六、结论

肥胖是一个复杂的公共健康问题，其发病机制涉及多个因素的相互作用。能量平衡模型和碳水化合物 - 胰岛素模型是目前解释肥胖发病机制的两个主要理论，但它们都存在一定的局限性。未来的研究需要多学科合作，通过实验研究和模型验证来确定肥胖的真正因果因素，理解代谢调节机制，并制定个性化的预防和治疗方案。只有这样，我们才能更好地应对肥胖这一全球性的挑战。