本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
在被称为“中国大堵车”的事件中，2010年8月，北京的通勤者在一段长达74.5英里的道路上拥堵了令人难以置信的11天。 这不仅仅是高峰时段的延误，这场历史上最严重的交通拥堵事件的荒谬之处表明，多种因素是罪魁祸首。
正如更少的汽车和正常运行的交通信号灯可以保持高速公路畅通，并（在很大程度上）控制公众的道路愤怒一样，同样的原则也适用于保持我们的新陈代谢顺畅运行。
在12月发表于Cell Perspectives论文中的文章中，杜克大学研究饮食和运动对代谢健康影响的研究员Deborah Muoio 博士解释了暴饮暴食如何通过导致细胞交通堵塞——最终导致肥胖和代谢疾病——而对我们的健康有害。
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线粒体充当将营养物质转化为身体可以使用的能量货币的引擎，其工作是燃烧主要来自两种不同燃料的碳中间体：脂肪酸和以葡萄糖形式存在的碳水化合物。
在正常的生理状态下，线粒体在一整天中会在备用燃料来源之间切换。 燃料选择取决于生理信号，例如您是否刚刚吃完剩下的节日饼干，或者您是否坚定不移地坚持您的新年决心去健身房锻炼。
在禁食状态下，身体优先燃烧脂肪酸，这有两个目的。 首先，它可以防止葡萄糖耗尽到危险水平，从而保护身体免受低血糖的影响。 其次，由于大脑很挑剔并且严重依赖葡萄糖，因此其他器官会无私地燃烧脂肪酸，以努力保持头脑敏锐。 相比之下，进食后，线粒体会切换为燃烧葡萄糖，作为预防高血糖的先发制人的措施。
线粒体以这种断断续续的方式引导来自脂肪酸和葡萄糖的碳流量，这是身体如何努力维持稳定的血糖水平的一个例子。 以这种方式维持血糖水平是我们的祖先狩猎采集的生活方式演变的结果，目的是应对盛宴或饥荒时期能量供应和需求的剧烈波动。 但是后来出现了巨型快餐、儿童大小的甜甜圈和成桶的电影院爆米花。 因此，随之而来的是暴饮暴食。
问题是：虽然调节能量代谢的细胞机制在过去几个世纪中没有太大变化，但我们的环境却大相径庭。 狼吞虎咽地吃掉巨无霸和超大份薯条势必会让线粒体发狂。 它们不知道如何处理现在被强行喂食的所有额外能量。
由于暴饮暴食——尤其是高脂肪和高碳水化合物的食物——脂肪酸和葡萄糖同时试图在代谢途径中穿梭。 这些分子没有与线粒体信号合作，而是阻塞了通路并相互拮抗，就像 2010 年臭名昭著的北京交通堵塞期间的司机一样，实际上是在朝着假想的窗外扔脏话和侮辱性手势。
Muoio 说：“当人们吃得太多太频繁时，代谢高速公路上的碳流量就会增加。” “当碳分子更多时，它们会碰撞并对细胞造成损害。”
线粒体的慢性拥堵会导致代谢混乱状态。 这类似于故障的交通信号灯闪烁黄灯——阻碍交通流量并将细胞推入代谢僵局状态。
大约 15 年前，当时在匹兹堡大学的 David Kelley 博士的实验室预感到，真正对代谢健康至关重要的可能是细胞在正确的生理环境下（即禁食或进食、运动或不运动）选择正确燃料的能力。 他们发现，在肥胖或患有 II 型糖尿病的个体中，他们的线粒体已经失去了做出这种决定的能力。 换句话说，线粒体无法有效地引导交通。 这被称为代谢不灵活性，并且它与多种疾病有关，例如肥胖、心脏病以及肝脏和卵巢疾病。
“在此之前，大多数对话都集中在葡萄糖摄取上，但我们的工作告诉我们，我们需要关注一系列代谢反应。 我们开始以更全面的方式看待疾病状态，”Kelley 说。
尽管 Kelley 的工作奠定了基础，但他断言像 Muoio 这样的研究人员以非常优雅且有益的方式在他的工作基础上进行了扩展。
Muoio 及其同事的研究表明，您可以做一些事情来帮助您过度劳累的细胞恢复到畅通无阻的状态。 她建议少量多餐——少吃多餐，以保持新陈代谢顺畅运行。 此外，积极的生活方式可以带来令人印象深刻的好处，这些好处不仅限于体重管理。
Muoio 说：“运动可以通过增加对我们消耗的过量燃料的需求来疏通道路。 通过运动，碳分子以更高的速率燃烧，因此它们不会相互碰撞。” “然后，细胞可以更好地应对新的一批涌入的碳燃料。”
尽管遵循这些指南无法阻止北京高速公路或您的日常通勤发生 11 天的交通堵塞，但它们将有助于改善细胞水平的交通流量，为坚持新年决心少吃多动提供额外的动力。