我们为什么要吃饭？

“你为什么要吃饭？”“因为我饿了。”三岁小孩都能回答。那么为什么我们会觉得饿或者饱呢？为什么肚子空着和满着的时候会觉得饿？很明显，是因为我们体内有调节饥饿感和饱腹感的机制，控制感觉的中枢必然位于中枢神经系统。生物学家早就知道，在大脑腹侧表面和丘脑下有一小块区域——下丘脑控制着许多生理功能，包括体温、睡眠、内分泌、情绪反应、生殖、代谢等。，包括控制食量。功能相似的脑细胞聚集在一起，称为神经核。下丘脑有很多种核，哪些与控制食量有关？

我们可以用动物做两种相反的实验:刺激某个核或者破坏某个核，看看动物的反应。例如，在下丘脑中，有一组核叫做腹内侧核(因其朝向而得名)。如果我们用弱电流刺激小鼠的腹内侧核，小鼠会停止进食，即使它们的胃是空的，它们也不会感到饥饿。但是，如果加大电流，用电击破坏老鼠的腹内侧核，老鼠就会一直饿着，不停地吃，把自己吃成一个大胖子，甚至胖得转不过弯来。这证明了下丘脑腹内侧核控制着动物的进食，是饱腹中枢，告诉动物它们吃饱了。

在下丘脑中，还有一个叫前庭下丘脑的核，在摄食中起相反的作用。它是摄食中枢:如果受到刺激，老鼠就会开始进食；如果被破坏了，老鼠就会开始绝食，直到饿死。有人可能会想，如果我们把腹内侧核和前庭下丘脑核都破坏了呢？实验结果显示，接受过这种手术的老鼠也因绝食而死亡。因此，腹内侧核起着抑制前庭-下丘脑核的作用。如果前庭-下丘脑核不再存在，有没有腹内侧核就没有任何区别了。

前庭下丘脑核刺激动物摄食，而腹内侧核抑制前庭下丘脑核，这是中枢神经系统调节动物摄食的基本机制。但实际情况比这复杂得多。这个过程中还有其他神经核团参与。而且这些核并不是专门用来控制食物摄入的，还控制其他生理过程。比如破坏小鼠的腹内侧核，不仅刺激其进食，还会影响其性行为和其他行为(比如变得特别凶)。大脑中的神经核团由无数的神经纤维连接在一起，形成一个极其复杂的通讯网络，影响一个神经核团的信号也会传递到其他神经核团。很难清楚地区分每个神经核的具体功能。想想吧。人脑中有数千亿个神经元，每个神经元都与成千上万个其他神经元相连。这是一个多么复杂的系统。直接搞清楚细节是不可能的任务。

但我们可以通过其他方法，如遗传学和生物化学，了解神经生理活动的一些细节。遗传学允许我们发现和研究基因突变的后果，而生物化学允许我们在分子水平上研究生理机制。1950年，发现有一品系小鼠出现暴饮暴食，变得非常肥胖，体重可达普通小鼠的两倍以上。有人认为这是某个基因突变造成的，但当时并不清楚这个基因在哪里，具体功能是什么。它被简单地命名为“ob基因”(ob是英文obile-obesity的缩写)，这种小鼠品系被称为ob小鼠。后来发现其他基因突变也会使小鼠暴食，并以不同的名称命名，其中最重要的是1966发现的db基因株(db是英文diabetes的缩写)。

那么是什么因素让这些突变小鼠暴食呢？很容易想到一个实验想法，看看这些老鼠的下丘脑中有哪些化学分子是过量的。研究发现，肥胖小鼠的下丘脑中含有过量的神经肽y，这种神经肽具有多种生理功能，但我们在这里关心的是它是否会影响进食。的确，如果将神经肽Y注射到正常小鼠的大脑中，它们会暴饮暴食，变得肥胖。看来小鼠肥胖的原因是因为神经肽y过多，我们解开肥胖之谜了吗？没那么简单。

20世纪60年代末70年代初，美国生物学家道格拉斯·科尔曼用ob和db两个品系的肥胖小鼠做了一个连体实验:通过连接两只不同小鼠的血管制造出两只连体小鼠，让一只小鼠血液中的物质进入另一只小鼠体内并产生影响。他的实验结果是这样的:

两只正常老鼠连体时，其中一只会暴饮暴食，导致另一只食欲不佳，体重下降。

将ob肥胖小鼠与正常小鼠结合:ob肥胖小鼠体重减轻。

将db肥胖小鼠与正常小鼠结合:正常小鼠停止进食，体重减轻。

将ob肥胖小鼠与db肥胖小鼠结合:ob肥胖小鼠停止进食，体重减轻，db肥胖小鼠不受影响。

这些实验告诉我们什么？从第一个实验可以推测，正常小鼠一旦吃饱，血液中就会出现抑制食欲的饱腹因子。从第二个实验可以推断，ob肥胖小鼠缺乏这种饱腹因子，所以它们的食量是不受控制的。一旦从正常小鼠的血液中获得饱腹因子，它们的进食量就变得正常，体重也减轻了。从第三个实验可以知道，db肥胖小鼠会分泌过多的饱腹因子，从而抑制正常小鼠的进食量。第四个实验也表明，db肥胖小鼠分泌过多的饱腹因子，抑制了ob肥胖小鼠的摄食。

综合这些实验，我们可以知道ob肥胖小鼠暴饮暴食的原因是体内缺少一种饱腹因子，也就是说产生饱腹因子的基因(也就是ob基因)发生了突变，失效了。但是，db胖鼠食欲过盛还有其他原因。它不缺饱腹因子(即它的饱腹因子基因正常)，但饱腹因子对它没有影响。我们可以推测，这是因为一个本应与饱腹因子结合的受体有缺陷，不能与饱腹因子结合，使饱腹因子失效，在体内蓄积。换句话说，db肥胖小鼠的饱腹因子受体基因(即db基因)发生了突变。

那么这个饱腹感因素是什么呢？如果我们能分离并克隆出ob基因，我们就能知道。1986年，另一位美国生物学家杰弗里·m·弗里德曼开始克隆这个基因。他的实验室花了8年时间克隆了这个基因，直到1994。这个基因编码了一种激素，弗里德曼将其命名为瘦素(源于希腊语leptos，意为“瘦”)，瘦素是ob肥胖小鼠缺乏、db肥胖小鼠过度分泌的饱腹因子。如果每天给ob肥胖小鼠注射瘦素，几天后ob肥胖小鼠的进食次数急剧下降，能量消耗增加，两周后体重减轻30%。相反，瘦素对db肥胖小鼠没有影响。在1996，db基因也被克隆。正如预测的那样，它确实编码瘦素受体。

人体也有瘦素，由脂肪细胞产生和分泌。如果我们摄入过多的食物，就会转化为脂肪储存在脂肪细胞中，使脂肪细胞变大。肥胖主要是储存脂肪后脂肪细胞变大，而不是脂肪细胞数量增加。事实上，脂肪细胞的数量在我们的童年时期基本保持不变。随着脂肪细胞变大，开始分泌更多的瘦素，瘦素沿着血液循环到达下丘脑，抑制神经肽Y的合成，从而抑制食欲。相反，如果人开始节食，脂肪细胞萎缩，瘦素分泌减少，下丘脑神经肽增加，也会刺激食欲。瘦素还有其他生理功能，比如影响性成熟。

研究我们为什么要吃饭的机制，不仅具有重要的科学意义，而且具有重要的实用价值。在发达国家，肥胖是一个主要的社会问题。例如，在美国，约有三分之一的人口存在不同程度的肥胖，而全球肥胖人口估计多达3亿。肥胖不仅影响身体外观，还危害健康，容易引发心血管疾病、糖尿病等疾病。因此，瘦素的发现引起了全社会的关注。人们马上想到，能不能把它当减肥药？瘦素是1995发现的。不久之后，加州的一家生物技术公司以2000万美元买下了瘦素基因的专利，第二年开始进行人体临床试验。第一次临床试验的结果显示，注射瘦素似乎能让一部分人减肥，于是更大规模地进入第二次临床试验，但结果并不理想，其减肥效果并不比安慰剂好。2002年，临床试验终止。人们寻找减肥灵丹妙药的梦想再次破灭。

这是为什么呢？一个原因是只有少数肥胖者是由于瘦素缺乏引起的(目前世界上只发现了少数病例)，对于这些人来说，注射瘦素有非常显著的效果。但是，绝大多数的肥胖者并不缺少瘦素。相反，他们体内的瘦素过量。他们暴饮暴食的原因不是缺乏瘦素，而是对瘦素不敏感。这可能是多种因素造成的，比如瘦素不能进入下丘脑，或者像db肥胖小鼠一样，瘦素受体有缺陷。

我们现在知道，除了瘦素和神经肽Y，还有许多其他分子(如促肾上腺皮质激素释放激素和胆囊收缩素)参与控制食物摄入。控制食物摄入量的分子机制其实比我们上面描述的要复杂得多，我们才刚刚开始了解。然而，现在大多数研究人员都同意，一个人的“正常”体重基本上是由遗传决定的。瘦素、神经肽Y等分子之间的相互作用为一个人的体重和食欲建立了一个设定点，这个设定点大致决定了一个人是胖还是瘦，食欲差还是食欲强。肥胖是因为这个调节点比较高。在人类进化史上，在食物短缺的恶劣环境下，其实存在着一个更高的调节点，具有生存优势，能够尽可能地进食和储存脂肪，防止饥荒。只是在一个富裕的社会，优势变成了负担。肥胖是进化的遗产。