对于特蕾莎来说，第一盘炒鸡蛋是一次超凡的体验。这位 41 岁的斯坦福大学医疗中心护士协调员在手术后的几天里完全失去了食欲。她吃了东西，但只吃流质食物，而且仅应外科医生的要求。然而，当她对食物的兴趣恢复时，就好像她与食物的关系发生了根本性的变化。
鸡蛋是特蕾莎四周以来的第一顿固体食物，是一种启示：简单、柔软、黄油味十足。令她惊讶的是，它们构成了一顿完全令人满意的饭菜。对甜食和过咸的美味佳肴的渴望消失了。她曾经喜爱的炸薯条和浓郁的甜点不再诱惑她。她想吃的欲望又回来了，但这是她一生中第一次“正确”饮食变得如此容易。
特蕾莎接受了袖状胃切除术，这是一种通过操作胃和肠道来促进体重减轻的多种手术——称为减肥手术——之一。然而，特蕾莎认为，2012 年的手术最令人惊讶的结果不仅仅是减掉了体重（她确实减掉了），而是对食物的渴望完全改变了。
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她从小就与体重作斗争。多年来在试图怀孕期间接受激素治疗并没有帮助，怀孕本身也没有帮助。特蕾莎回忆说：“在我意识到之前，我已经 270 磅了。” “尽管尝试了一切方法：各种饮食、大量运动，但我就是无法减掉多余的体重。”多余的体重也使她难以照顾蹒跚学步的孩子。她说：“我跟不上我的儿子。”
袖状胃切除术可以将胃从足球大小缩小到香蕉大小，大约是原来大小的 15%。一年后——经过几个月更健康、更少量的饮食——特蕾莎的体重降到了 150 磅。她说：“这实际上对我来说甚至有点低了，但手术确实改变了我的饮食方式。”
自 20 世纪 60 年代引入这些技术以来，医生们一直认为减肥手术主要是一种机械修复。当时的推理是，较小的胃根本无法容纳和处理那么多食物。患者更快感到饱腹，吃得更少，因此体重减轻。
这种想法部分是正确的。但现在科学家们知道，这远没有那么简单。特蕾莎的体重减轻很可能是由于她的肠道与大脑对话方式的剧烈变化，反之亦然。该手术间接刺激了新的神经连接，改变了她对食物的思考和渴望方式。
最近的科学研究表明，食欲、新陈代谢和体重是通过肠道和大脑之间复杂的对话来调节的——其中机械影响、激素、胆汁酸，甚至生活在我们肠道中的微生物都与迷宫般的神经回路相互作用。科学家们正在发现，减肥手术会参与并可能改变所有这些系统。在此过程中，它正在帮助研究人员绘制出这种复杂的相互作用如何操纵我们的饮食行为、渴望以及饥饿期间对卡路里的疯狂搜索。这项工作还可以揭示新的靶点——包括微生物，甚至可能是大脑本身——从而使有风险的手术程序完全过时。
大脑与肠道相遇
我们都感受过肠-脑交流的生理影响：坠入爱河时胃里的蝴蝶，演讲前胃里的咕噜声。这些表现是由于大脑通过激素和神经元信号向胃肠道发出信号而产生的。
相反，肠道也可以向大脑发送信号。事实上，遍布我们腹部的是肠神经系统，俗称第二大脑。这个神经网络有助于控制食物的消化和通过我们 30 英尺长的胃肠道的推进。它还通过迷走神经与大脑直接沟通，迷走神经将大脑与我们的许多主要器官连接起来。
两条主要的肠-脑通路调节食欲。这两个系统都涉及一个称为下丘脑的小型中央大脑区域，下丘脑是激素产生的温床，有助于监测许多身体过程。
第一个系统在禁食期间发挥作用。胃分泌饥饿素，刺激下丘脑内一个称为弓状核的区域。然后，该结构释放神经肽 Y，这是一种神经递质，反过来，它会激活大脑皮层（大脑的外层褶皱）中的食欲中枢，驱使我们寻找食物。在预期用餐时间时，我们的大脑通过迷走神经向胃发送信号，使其为消化做好准备。梅奥诊所胃肠病学家和肥胖专家安德烈斯·阿科斯塔·卡德纳斯说：“这可能仅仅发生在看到、闻到或想到食物时。” “我们的大脑正在为我们的身体准备一顿饭。”
第二条肠-脑通路抑制我们的食欲。当我们进食时，脂肪组织、胰腺和胃肠道会分泌几种其他激素，包括瘦素和胰岛素。这些激素分别在消化和新陈代谢中发挥着许多作用。它们共同作用，向我们下丘脑的另一个区域发出信号，表明我们正在吃饱。我们的大脑告诉我们停止进食。
食欲和饱腹感循环不断进行。然而，饥饿通路也与大脑区域相互作用，例如杏仁核（参与情绪）和海马体（大脑的记忆中心）。因此，我们的“直觉”和“安慰食物”更多地是由情绪而不是用餐时间和对奶奶大黄馅饼的怀旧回忆驱动的。由于更高层次的思维过程，食物现在有了背景。食物是文化。正如剧作家萧伯纳所说：“没有比对食物的爱更真诚的爱了。”
还有坐下来用餐的享乐刺激。进食也会点亮我们的奖励回路，促使我们为了快乐而进食，而与能量需求无关。许多科学家认为，正是肠-脑轴的这一分支导致了肥胖。
神经影像学工作证实，就像性、毒品、赌博和其他恶习一样，食物会导致大脑奖励回路中多巴胺释放激增。这种神经递质的活动是一种强大的动力，可以加强为自身目的而用餐，而不是为了生存。研究人员发现，对于大鼠来说，甜味在其吸引力方面甚至超过了可卡因。在人类中，美国国家药物滥用研究所所长、精神病学家诺拉·沃尔科夫证实了各地巧克力爱好者早已知道的事实：食物对奖励系统的影响可以凌驾于饱腹感之上，并促使我们继续进食。这些发现暗示了成瘾和暴饮暴食之间存在神经生物学上的重叠，尽管进食是否可能是一种彻底的成瘾仍然是一个有争议的问题。
手术解决方案
由于信使激素和神经递质的流动，我们的大脑和胃一直在不断地沟通。破坏这种对话，正如减肥手术必须做的那样，将因此产生后果。
研究表明，在减肥手术后的几天和几周内，含糖、脂肪和盐的食物变得不那么美味（正如特蕾莎发现的那样）。路易斯安那州立大学神经生物学家汉斯-鲁道夫·贝特霍德于 2010 年发表的一项研究发现，大鼠在接受胃旁路手术后失去了对高脂肪饮食的偏好。在 20 世纪 90 年代，多个研究小组报告说，在接受此类手术后，患者通常会失去食用甜食和咸食的欲望。最近，布朗大学的一个研究小组在 2012 年进行的一项研究发现，成年患者在接受减肥手术后，对甜食和快餐的渴望显着降低。2015 年的一项研究也出现了青少年手术患者的类似发现。
对渴望和味觉的改变可能是由整个肠-脑系统中神经递质的释放和接收的变化引起的。2016 年，贝特霍德和他的同事发现，在短期内——手术后约 10 天——与手术前的大脑活动相比，小鼠的减肥手术导致已知与肠道沟通的大脑区域的额外膳食诱导神经活动。具体而言，在从脑干中胃感应神经元到外侧臂旁核（大脑奖励系统的一部分）以及杏仁核的连接中观察到活动增强。
该领域的专家是华盛顿大学的生物化学家理查德·帕尔米特。在 2013 年发表在《自然》杂志上的一项研究中，帕尔米特的研究小组使用了复杂的遗传和细胞刺激技术——包括光遗传学，一种使用光控制活组织的手段——来激活或沉默小鼠脑干臂旁核通路中的特定神经元。他发现，激活该回路会大大减少食物摄入量。但使其失活会使大脑对通常表示饱腹感的激素混合物不敏感——因此小鼠会继续进食。
帕尔米特的研究表明，激活脑干臂旁通路有助于我们抑制食欲。由于正是这个通路在手术后变得异常活跃，因此贝特霍德发现的过度激活很可能是肠-脑努力评估手术后满意度的一部分。正如他所说，“大脑必须重新学习如何对少量食物感到满意。”
换句话说，减肥手术当然是一种机械变化：空间变小了，身体需要调整。尽管如此，显然还有更多故事。手术后，更多未消化的食物可能会到达肠道，贝特霍德推测，然后它会触发激素反应，提醒大脑减少食物摄入量。在此过程中，它会改变大脑对进食的反应活动。如果他是正确的，那么手术的成功——至少在短期内——可能与其对肠-脑轴的影响一样，与其对人的胃大小的影响一样。
微生物思维
在思想和肠道的复杂交流中，还有另一个参与者可能解释减肥手术的效果。专家们认为，微生物群——在我们消化系统中熙熙攘攘的数万亿单细胞生物——与无数疾病有关，包括许多影响大脑的疾病。我们的共同居住者及其基因组“微生物组”被认为通过激素和免疫系统间接或通过迷走神经直接与大脑交流，从而导致自闭症、多发性硬化症、抑郁症和精神分裂症。
马萨诸塞州总医院体重中心主任、胃肠病学家李·卡普兰的研究表明，微生物群可能在肥胖中发挥作用。在 2013 年发表在《科学转化医学》杂志上的一项研究中，卡普兰和他的同事将接受过胃旁路手术的小鼠的肠道微生物群转移到未接受手术的小鼠身上。手术组的体重减轻了近 30%，而移植组的小鼠体重也减轻了 5%，仍然非常显着。（与此同时，未接受手术的对照组体重没有明显变化。）啮齿动物无需手术即可减轻体重，仅通过接受手术后同伴的微生物，这一事实表明，这些微生物种群可能至少部分地对减肥手术的有效性负责。
瑞典哥德堡大学生物学家弗雷德里克·贝克赫德于 2015 年发表的一项类似研究发现，两种减肥手术——Roux-en-Y 胃旁路手术和垂直带状胃成形术——导致人类肠道微生物群发生持久变化。这些变化可以用多种因素来解释，包括手术后饮食模式的改变；胃肠道中的酸度水平；以及旁路手术导致未消化的食物和胆汁（肝脏分泌的沼泽绿消化液）进入肠道更远端的事实。
作为同一项研究的一部分，贝克赫德和他的同事用来自接受或未接受手术的肥胖人类患者的微生物群样本喂养小鼠。所有啮齿动物的体脂都有不同程度的增加，但用手术后微生物群样本定植的小鼠的体脂增加量减少了 43%。
我们肠道菌群的变化如何改变它们与肠-脑轴的相互作用并影响体重？尽管答案仍不清楚，但有一些有希望的线索。
特定的肠道微生物种群可以触发激素和神经元信号传导至大脑，从而影响参与运动控制和焦虑的神经回路的发育。贝克赫德怀疑减肥手术后的肠道菌群可能对与渴望和食欲相关的大脑区域产生类似的影响。
神经递质血清素也可能发挥特殊作用。我们体内约 90% 的血清素是在肠道中产生的，加州理工学院的研究人员在 2015 年报告称，至少部分血清素的产生依赖于微生物。改变微生物；改变血清素的产生。这可能会产生很大的影响，因为正如大量研究证实的那样，刺激大脑的血清素受体可以显着减少啮齿动物和人类的体重增加。
治疗肠-脑轴
减肥手术正在阐明治疗肥胖的新方向，这是一个可喜的命运转折——肥胖影响着全球超过 6 亿人。其中一些途径可能会使手术过时，或者至少保留给最极端的情况。因此，与体重超标作斗争的最前沿可能是劫持肠-脑轴。
例如，2015 年，美国食品和药物管理局批准了一种刺激迷走神经以抑制食物渴望的装置。外科医生将该装置植入腹部，该装置由电脉冲发生器和电极组成，以便它可以向迷走神经输送电流。尽管其工作原理尚不清楚，但导致其获得批准的研究发现，使用该工具治疗一年的患者比未使用该装置的患者多减掉了 8.5% 的超重体重。
这种方法为一些患者提供了一种侵入性较小的减肥手术替代方案，但目前，迷走神经刺激器不如许多其他肥胖疗法有效。与此同时，许多勇敢的神经外科医生正在研究一种称为深部脑刺激的技术的使用。该程序已获准用于帕金森病和强迫症，涉及使用植入电极刺激特定的大脑区域。尽管这项研究仍处于起步阶段，但正在探索许多参与食欲控制的大脑区域作为可能的靶点。
梅奥诊所的阿科斯塔·卡德纳斯认为，未来治疗肥胖的最佳方法将是高度个性化的。他说：“肥胖是肠-脑轴的疾病，但我认为我们需要确定每位患者轴的哪个部分异常，以便个性化治疗。我正在努力确定哪些患者存在微生物群问题、激素问题或情绪化饮食问题，以便我们可以最大限度地提高对治疗的反应。”
2015 年，阿科斯塔·卡德纳斯和他的同事研究了 500 多名体重正常、超重和肥胖患者中可能与肥胖相关的许多因素。这些因素包括研究对象感到饱腹的速度、胃排空的速度、进食后激素水平以及心理特征。阿科斯塔·卡德纳斯的发现支持了这样一种观点，即肥胖存在明显的亚类，并且肥胖的原因和理想治疗方法很可能对每位患者都是独一无二的。例如，在他的研究中，14% 的肥胖个体具有行为或情感成分，这将引导他的治疗建议远离手术和药物治疗，而转向行为疗法。他还可以预见到未来，他可能会为微生物群异常的肥胖患者开益生菌或抗生素。
目前，尚无法确定肠-脑轴的哪些扰动导致了特蕾莎的体重增加。但很明显，她已从手术中受益，迄今为止已保持了四年多的理想体重 160 磅。她的脚不再疼痛。她更有精力了。她可以跟上她的儿子。尽管她承认，多年来某些渴望又悄悄地回来了，但它们不像以前那样强烈，而且更容易控制。
特蕾莎回忆说：“在手术前，我没有自制力。我无法克制自己。” “现在，如果餐桌上出现炸薯条，我可能会吃几根，但我不需要剥夺自己的权利。我只是不再有那种想要那样吃的冲动了。我最终会把一半的饭菜带回家。”