为什么我们这么多人变得如此肥胖？答案似乎显而易见。“肥胖和超重的根本原因，”世界卫生组织说，“是摄入卡路里和消耗卡路里之间的能量失衡。” 简单来说，要么我们吃得太多，要么我们太久坐不动，或者两者兼而有之。按照这个逻辑，任何过量的卡路里——无论是来自蛋白质、碳水化合物还是脂肪（食物中的三种主要成分，或“宏量营养素”）——都不可避免地会增加体重。因此，解决方案也很明显：少吃，多运动。
质疑这种传统思维的原因同样不言而喻。少吃多动的处方已经广泛传播了 40 年，然而，肥胖症的流行率，或不健康体脂量的积累，已经攀升到前所未有的水平。今天，超过三分之一的美国人被认为是肥胖——是 40 年前的两倍多。在全球范围内，现在有超过 5 亿人肥胖。
除了变得更胖之外，我们也正在患上更多的代谢紊乱，例如 2 型糖尿病，其特征是营养物质加工和储存中的激素异常，并且在肥胖个体中比在瘦个体中更为常见。
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尽管看似有公认的解决方案，但问题却日益恶化的不协调性暗示了两种可能性。第一，我们对人们为什么会发胖的理解是正确的，但那些肥胖的人——由于遗传、环境或行为原因——无法或不愿意治愈自己。第二，我们的理解是错误的，因此关于如何改善情况的普遍建议也是错误的。
如果第二种选择是真的，那么也许让我们发胖的不是能量失衡，而是更类似于激素缺陷的东西，第二次世界大战前的欧洲研究人员就接受了这种观点。如果是这样，这种缺陷的主要嫌疑人或环境诱因将是我们摄入的碳水化合物的数量和质量。在这种情况下，我们在关于肥胖的思考中所犯的一个根本错误是假设食物的能量含量——无论是鳄梨、牛排、面包还是苏打水——是使它们发胖的原因，而不是这些食物，特别是碳水化合物，对调节脂肪积累的激素的影响。
鉴于研究人员经常将肥胖称为能量平衡失调，人们可能会认为这个概念在几十年前就经过了严格的检验。但实际上从未发生过适当的科学审查。这些实验即使不是太昂贵，也太难以正确地进行。调查人员通常认为答案是显而易见的——我们吃得太多了——因此这些实验不值得付出努力。结果，我们这个时代最关键的健康问题的科学基础——肥胖症、糖尿病及其并发症的快速增长率——仍然是一个非常开放的问题。
在研究科学及其历史十年之后，我确信，只有当我们重新思考并严格检验我们对其成因的理解时，才能在对抗肥胖症方面取得有意义的进展。去年，我与彼得·阿蒂亚（Peter Attia）——一位前外科医生和癌症研究人员——共同创立了一个非营利组织，营养科学倡议（NuSI），以解决缺乏确凿证据的问题。在德克萨斯州休斯顿的劳拉和约翰·阿诺德基金会的支持下，我们招募了独立的科学家来设计和进行实验，这些实验将仔细地测试肥胖症（以及由此产生的体重增加）的相互竞争的假设。阿诺德基金会已承诺为 NuSI 当前研究预算的 60% 以及三年的运营费用提供资金，总计 4000 万美元。调查人员将追踪证据的走向。如果一切按计划进行，我们可能会在未来五六年内获得关于肥胖症生物学成因的明确证据。
激素假说
为了理解肥胖症的激素假说如此引人入胜的原因，它有助于理解能量平衡假说的不足之处。肥胖症是由于摄入的卡路里多于消耗的卡路里引起的这一观点，据称源于热力学第一定律，该定律仅指出能量既不能被创造也不能被消灭。应用于生物学，这意味着生物体消耗的能量必须转化为有用的形式（代谢）、排泄或储存。因此，如果我们摄入的卡路里多于消耗或排泄的卡路里，多余的卡路里就必须储存起来，这意味着我们会变得更胖更重。到目前为止，这是显而易见的。但是，这条定律并没有告诉我们为什么我们摄入的卡路里多于消耗的卡路里，也没有告诉我们为什么多余的卡路里会以脂肪的形式储存起来。而正是这些“为什么”的问题需要解答。
具体而言，为什么脂肪细胞会过度积累脂肪分子？这是一个生物学问题，而不是物理学问题。为什么这些脂肪分子不被代谢而是用来产生能量或热量？为什么脂肪细胞在身体的某些部位吸收过多的脂肪，而在其他部位则不吸收？说它们这样做是因为消耗了过多的卡路里并不是一个有意义的答案。
回答这些问题需要考虑激素——特别是胰岛素——在刺激不同细胞中脂肪积累方面的作用。胰岛素是在对一种称为葡萄糖的碳水化合物做出反应时分泌的。当血液中葡萄糖的含量升高时——就像在吃了一顿富含碳水化合物的膳食后发生的那样——胰腺会分泌更多的胰岛素，胰岛素的作用是防止血糖水平变得危险地高。胰岛素告诉肌肉、器官甚至脂肪细胞吸收葡萄糖并将其用作燃料。它还告诉脂肪细胞储存脂肪——包括来自膳食的脂肪——以备后用。只要胰岛素水平保持在高水平，脂肪细胞就会保留脂肪，而其他细胞则优先燃烧葡萄糖（而不是脂肪）来获取能量。
葡萄糖的主要膳食来源是淀粉、谷物和糖。（在没有碳水化合物的情况下，肝脏会从蛋白质合成葡萄糖。）碳水化合物越容易消化，血糖升高的幅度越大、速度越快。（食物中的纤维和脂肪会减缓这一过程。）因此，富含精制谷物和淀粉的饮食会比不含的饮食促使分泌更多的胰岛素。糖——如蔗糖和高果糖玉米糖浆——可能起着关键作用，因为它们还含有大量的称为果糖的碳水化合物，果糖主要由肝细胞代谢。尽管尚无定论，但研究表明，高含量的果糖可能是“胰岛素抵抗”的重要原因。当细胞对胰岛素产生抵抗力时，需要更多的胰岛素来控制血糖。根据激素假说，其结果是血液中胰岛素水平升高的时间比例越来越大，导致脂肪在脂肪细胞中积累，而不是被用来为身体提供燃料。每天仅储存 10 或 20 卡路里的过量脂肪就可能在几十年内导致肥胖。
激素假说表明，防止这种恶性循环发生的唯一方法，以及在它发生时逆转它的方法，是避免那些会升高胰岛素水平的糖和碳水化合物。然后，身体自然会利用其储存的脂肪来燃烧以获取燃料。这种从燃烧碳水化合物到燃烧脂肪的转变，按照逻辑，即使摄入的总卡路里数保持不变也可能发生。细胞燃烧脂肪是因为激素有效地告诉它们这样做；结果，身体的能量消耗增加。根据这种观点，为了减少多余的体脂，必须限制碳水化合物的摄入并进行替换，理想情况下是用脂肪替换，脂肪不会刺激胰岛素分泌。
这种肥胖症的替代假说意味着，当前全球范围内肥胖症和 2 型糖尿病（很大程度上源于胰岛素抵抗）的流行主要是由我们饮食中的谷物和糖驱动的。它还意味着，解决这些危机的首要步骤是避免糖，并限制淀粉类蔬菜和谷物的摄入，而不是担心我们吃了多少和锻炼了多少。
被遗忘的历史
传统观点并非一直赞成今天流行的能量失衡假说。直到第二次世界大战，关于肥胖症（以及大多数医学学科）的权威人士都在欧洲工作，并且得出结论，认为肥胖症像任何其他生长障碍一样，是由激素和调节缺陷引起的。他们认为，影响脂肪细胞中脂肪储存的激素和酶存在问题。
古斯塔夫·冯·伯格曼是一位德国内科医生，他在一个多世纪前提出了最初的假说。（今天，德国内科医学会授予的最高荣誉是古斯塔夫·冯·伯格曼奖章。）伯格曼提出了“亲脂性”一词——对脂肪的热爱——来描述不同身体组织对积累脂肪的亲和力。正如我们在某些部位长出头发而在其他部位不长一样，我们在某些部位储存脂肪而在其他部位不储存脂肪，他认为，这种“亲脂倾向”必须受到生理因素的调节。
亲脂性概念在第二次世界大战后消失了，英语取代德语成为科学界的通用语言。与此同时，理解脂肪细胞中脂肪积累的调节以及肥胖症的生物学基础所需的技术——特别是准确测量血液中脂肪酸和激素水平的技术——直到 20 世纪 50 年代末才被发明出来。
到 20 世纪 60 年代中期，很明显胰岛素是调节脂肪积累的主要激素，但那时肥胖症实际上被认为是一种饮食失调，应通过诱导或强迫肥胖受试者减少卡路里摄入量来治疗。一旦研究将血液中胆固醇的含量与心脏病风险联系起来，营养学家就将饱和脂肪定位为主要的膳食恶魔，权威人士开始推荐低脂肪、高碳水化合物饮食。碳水化合物可能导致肥胖症（或糖尿病或心脏病）的观点被抛到了一边。
尽管如此，少数执业医生还是接受了碳水化合物/胰岛素假说，并撰写了饮食书籍，声称只要避免碳水化合物，胖人就可以想吃多少就吃多少来减肥。由于最有影响力的专家认为，人们之所以一开始就发胖，恰恰是因为他们想吃多少就吃多少，因此这些饮食书籍被认为是骗人的。这些作者中最著名的是罗伯特·C·阿特金斯，他声称只要避免碳水化合物——可以尽情享用饱和脂肪——龙虾纽堡、双层芝士汉堡——这并没有帮助这种事业，许多人认为这种建议等同于医疗事故。
严格的实验
在过去的 20 年里，已经积累了大量证据表明，这些饮食医生可能是对的，激素假说可能是我们发胖原因的可行解释，而胰岛素抵抗，可能是由饮食中的糖驱动的，不仅是 2 型糖尿病的基本缺陷，也是心脏病甚至癌症的基本缺陷。这使得严格测试碳水化合物和胰岛素的作用至关重要。由于最终目标是确定肥胖症的环境诱因，因此理想情况下，实验应针对阐明导致脂肪过度积累的过程。但是，肥胖症可能需要数十年才能发展，因此任何逐月的脂肪增加可能都太小而无法检测到。因此，NuSI 资助的研究人员将采取的第一步是测试关于体重减轻的相互竞争的假设，这可以相对较快地发生。这些初步结果将有助于确定未来需要进行哪些实验，以进一步阐明起作用的机制以及哪种假设是正确的。
一项关键的初步实验将由哥伦比亚大学、美国国立卫生研究院、佛罗里达医院-桑福德-伯纳姆转化研究所（位于奥兰多）以及路易斯安那州巴吞鲁日的彭宁顿生物医学研究中心的研究人员共同进行。在这项初步研究中，16 名超重和肥胖的参与者将在整个实验过程中被安置在研究机构中，以确保准确评估卡路里消耗量和能量消耗量。在第一阶段，参与者将被喂食类似于普通美国人的饮食——50% 的碳水化合物（15% 的糖）、35% 的脂肪和 15% 的蛋白质。研究人员将仔细控制摄入的卡路里，直到明确参与者既不增加也不减少脂肪。换句话说，他们摄入的卡路里将与他们消耗的卡路里相匹配，这将在一个称为代谢室的设备中测量。在第二阶段，受试者将被喂食与他们最初摄入的卡路里数量完全相同的饮食——分布在相同数量的膳食和零食中——但成分将发生巨大变化。
新饮食的总碳水化合物含量将非常低——大约为 5%，这仅相当于肉类、鱼类、禽类、鸡蛋、奶酪、动物脂肪和植物油以及绿叶蔬菜中天然存在的碳水化合物。这种饮食的蛋白质含量将与受试者最初食用的饮食的蛋白质含量相匹配——占卡路里的 15%。剩余的——占卡路里的 80%——将由来自这些真正食物来源的脂肪组成。其目的不是测试这种饮食是否健康或可持续一生，而是使用它在最短的时间内最大限度地降低胰岛素水平。
有意义的科学实验理想情况下会设置一种情况，在这种情况下，相互竞争的假设会对将要发生的事情做出不同的预测。在这种情况下，如果脂肪积累主要由能量失衡驱动，那么这些受试者既不会减轻也不会增加体重，因为他们将摄入与消耗的卡路里完全相同的卡路里。这样的结果将支持传统观点——即卡路里就是卡路里，无论它来自脂肪、碳水化合物还是蛋白质。另一方面，如果宏量营养素成分影响脂肪积累，那么这些受试者应该在限制碳水化合物的方案下减轻体重和脂肪，并且他们的能量消耗应该增加，这支持了碳水化合物的卡路里比蛋白质或脂肪的卡路里更容易使人发胖的观点，这可能是因为对胰岛素的影响。
这种严格的科学方法的一个缺点是，如果不做出不可接受的妥协，就无法仓促完成。即使是这项初步研究也将花费大半年的时间。更雄心勃勃的后续试验可能还需要三年时间。随着我们筹集更多资金，我们希望支持更多的测试——包括更仔细地研究特定糖类和宏量营养素对其他疾病（如糖尿病、癌症和神经系统疾病）的作用。这些实验都不容易，但都是可行的。
最终目标之一是向公众保证，无论他们收到的饮食建议——用于减肥、整体健康和预防肥胖症——都是基于严格的科学，而不是先入为主的观念或盲目的共识。肥胖症和 2 型糖尿病不仅给受折磨的个人带来了沉重的负担，而且还压垮了我们的医疗保健系统，甚至可能还压垮了我们的经济。如果我们想要对抗和预防这些疾病，我们迫切需要 NuSI 实验旨在产生的明确证据。