為什麼我們這麼多人變得如此肥胖？答案似乎顯而易見。“肥胖和超重的根本原因，”世界衛生組織說，“是攝入卡路里和消耗卡路里之間的能量失衡。” 簡單來說，要麼我們吃得太多，要麼我們太久坐不動，或者兩者兼而有之。按照這個邏輯，任何過量的卡路里——無論是來自蛋白質、碳水化合物還是脂肪（食物中的三種主要成分，或“宏量營養素”）——都不可避免地會增加體重。因此，解決方案也很明顯：少吃，多運動。
質疑這種傳統思維的原因同樣不言而喻。少吃多動的處方已經廣泛傳播了 40 年，然而，肥胖症的流行率，或不健康體脂量的積累，已經攀升到前所未有的水平。今天，超過三分之一的美國人被認為是肥胖——是 40 年前的兩倍多。在全球範圍內，現在有超過 5 億人肥胖。
除了變得更胖之外，我們也正在患上更多的代謝紊亂，例如 2 型糖尿病，其特徵是營養物質加工和儲存中的激素異常，並且在肥胖個體中比在瘦個體中更為常見。
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儘管看似有公認的解決方案，但問題卻日益惡化的不協調性暗示了兩種可能性。第一，我們對人們為什麼會發胖的理解是正確的，但那些肥胖的人——由於遺傳、環境或行為原因——無法或不願意治癒自己。第二，我們的理解是錯誤的，因此關於如何改善情況的普遍建議也是錯誤的。
如果第二種選擇是真的，那麼也許讓我們發胖的不是能量失衡，而是更類似於激素缺陷的東西，第二次世界大戰前的歐洲研究人員就接受了這種觀點。如果是這樣，這種缺陷的主要嫌疑人或環境誘因將是我們攝入的碳水化合物的數量和質量。在這種情況下，我們在關於肥胖的思考中所犯的一個根本錯誤是假設食物的能量含量——無論是鱷梨、牛排、麵包還是蘇打水——是使它們發胖的原因，而不是這些食物，特別是碳水化合物，對調節脂肪積累的激素的影響。
鑑於研究人員經常將肥胖稱為能量平衡失調，人們可能會認為這個概念在幾十年前就經過了嚴格的檢驗。但實際上從未發生過適當的科學審查。這些實驗即使不是太昂貴，也太難以正確地進行。調查人員通常認為答案是顯而易見的——我們吃得太多了——因此這些實驗不值得付出努力。結果，我們這個時代最關鍵的健康問題的科學基礎——肥胖症、糖尿病及其併發症的快速增長率——仍然是一個非常開放的問題。
在研究科學及其歷史十年之後，我確信，只有當我們重新思考並嚴格檢驗我們對其成因的理解時，才能在對抗肥胖症方面取得有意義的進展。去年，我與彼得·阿蒂亞（Peter Attia）——一位前外科醫生和癌症研究人員——共同創立了一個非營利組織，營養科學倡議（NuSI），以解決缺乏確鑿證據的問題。在德克薩斯州休斯頓的勞拉和約翰·阿諾德基金會的支援下，我們招募了獨立的科學家來設計和進行實驗，這些實驗將仔細地測試肥胖症（以及由此產生的體重增加）的相互競爭的假設。阿諾德基金會已承諾為 NuSI 當前研究預算的 60% 以及三年的運營費用提供資金，總計 4000 萬美元。調查人員將追蹤證據的走向。如果一切按計劃進行，我們可能會在未來五六年內獲得關於肥胖症生物學成因的明確證據。
激素假說
為了理解肥胖症的激素假說如此引人入勝的原因，它有助於理解能量平衡假說的不足之處。肥胖症是由於攝入的卡路里多於消耗的卡路里引起的這一觀點，據稱源於熱力學第一定律，該定律僅指出能量既不能被創造也不能被消滅。應用於生物學，這意味著生物體消耗的能量必須轉化為有用的形式（代謝）、排洩或儲存。因此，如果我們攝入的卡路里多於消耗或排洩的卡路里，多餘的卡路里就必須儲存起來，這意味著我們會變得更胖更重。到目前為止，這是顯而易見的。但是，這條定律並沒有告訴我們為什麼我們攝入的卡路里多於消耗的卡路里，也沒有告訴我們為什麼多餘的卡路里會以脂肪的形式儲存起來。而正是這些“為什麼”的問題需要解答。
具體而言，為什麼脂肪細胞會過度積累脂肪分子？這是一個生物學問題，而不是物理學問題。為什麼這些脂肪分子不被代謝而是用來產生能量或熱量？為什麼脂肪細胞在身體的某些部位吸收過多的脂肪，而在其他部位則不吸收？說它們這樣做是因為消耗了過多的卡路里並不是一個有意義的答案。
回答這些問題需要考慮激素——特別是胰島素——在刺激不同細胞中脂肪積累方面的作用。胰島素是在對一種稱為葡萄糖的碳水化合物做出反應時分泌的。當血液中葡萄糖的含量升高時——就像在吃了一頓富含碳水化合物的膳食後發生的那樣——胰腺會分泌更多的胰島素，胰島素的作用是防止血糖水平變得危險地高。胰島素告訴肌肉、器官甚至脂肪細胞吸收葡萄糖並將其用作燃料。它還告訴脂肪細胞儲存脂肪——包括來自膳食的脂肪——以備後用。只要胰島素水平保持在高水平，脂肪細胞就會保留脂肪，而其他細胞則優先燃燒葡萄糖（而不是脂肪）來獲取能量。
葡萄糖的主要膳食來源是澱粉、穀物和糖。（在沒有碳水化合物的情況下，肝臟會從蛋白質合成葡萄糖。）碳水化合物越容易消化，血糖升高的幅度越大、速度越快。（食物中的纖維和脂肪會減緩這一過程。）因此，富含精製穀物和澱粉的飲食會比不含的飲食促使分泌更多的胰島素。糖——如蔗糖和高果糖玉米糖漿——可能起著關鍵作用，因為它們還含有大量的稱為果糖的碳水化合物，果糖主要由肝細胞代謝。儘管尚無定論，但研究表明，高含量的果糖可能是“胰島素抵抗”的重要原因。當細胞對胰島素產生抵抗力時，需要更多的胰島素來控制血糖。根據激素假說，其結果是血液中胰島素水平升高的時間比例越來越大，導致脂肪在脂肪細胞中積累，而不是被用來為身體提供燃料。每天僅儲存 10 或 20 卡路里的過量脂肪就可能在幾十年內導致肥胖。
激素假說表明，防止這種惡性迴圈發生的唯一方法，以及在它發生時逆轉它的方法，是避免那些會升高胰島素水平的糖和碳水化合物。然後，身體自然會利用其儲存的脂肪來燃燒以獲取燃料。這種從燃燒碳水化合物到燃燒脂肪的轉變，按照邏輯，即使攝入的總卡路里數保持不變也可能發生。細胞燃燒脂肪是因為激素有效地告訴它們這樣做；結果，身體的能量消耗增加。根據這種觀點，為了減少多餘的體脂，必須限制碳水化合物的攝入並進行替換，理想情況下是用脂肪替換，脂肪不會刺激胰島素分泌。
這種肥胖症的替代假說意味著，當前全球範圍內肥胖症和 2 型糖尿病（很大程度上源於胰島素抵抗）的流行主要是由我們飲食中的穀物和糖驅動的。它還意味著，解決這些危機的首要步驟是避免糖，並限制澱粉類蔬菜和穀物的攝入，而不是擔心我們吃了多少和鍛鍊了多少。
被遺忘的歷史
傳統觀點並非一直贊成今天流行的能量失衡假說。直到第二次世界大戰，關於肥胖症（以及大多數醫學學科）的權威人士都在歐洲工作，並且得出結論，認為肥胖症像任何其他生長障礙一樣，是由激素和調節缺陷引起的。他們認為，影響脂肪細胞中脂肪儲存的激素和酶存在問題。
古斯塔夫·馮·伯格曼是一位德國內科醫生，他在一個多世紀前提出了最初的假說。（今天，德國內科醫學會授予的最高榮譽是古斯塔夫·馮·伯格曼獎章。）伯格曼提出了“親脂性”一詞——對脂肪的熱愛——來描述不同身體組織對積累脂肪的親和力。正如我們在某些部位長出頭髮而在其他部位不長一樣，我們在某些部位儲存脂肪而在其他部位不儲存脂肪，他認為，這種“親脂傾向”必須受到生理因素的調節。
親脂性概念在第二次世界大戰後消失了，英語取代德語成為科學界的通用語言。與此同時，理解脂肪細胞中脂肪積累的調節以及肥胖症的生物學基礎所需的技術——特別是準確測量血液中脂肪酸和激素水平的技術——直到 20 世紀 50 年代末才被髮明出來。
到 20 世紀 60 年代中期，很明顯胰島素是調節脂肪積累的主要激素，但那時肥胖症實際上被認為是一種飲食失調，應透過誘導或強迫肥胖受試者減少卡路里攝入量來治療。一旦研究將血液中膽固醇的含量與心臟病風險聯絡起來，營養學家就將飽和脂肪定位為主要的膳食惡魔，權威人士開始推薦低脂肪、高碳水化合物飲食。碳水化合物可能導致肥胖症（或糖尿病或心臟病）的觀點被拋到了一邊。
儘管如此，少數執業醫生還是接受了碳水化合物/胰島素假說，並撰寫了飲食書籍，聲稱只要避免碳水化合物，胖人就可以想吃多少就吃多少來減肥。由於最有影響力的專家認為，人們之所以一開始就發胖，恰恰是因為他們想吃多少就吃多少，因此這些飲食書籍被認為是騙人的。這些作者中最著名的是羅伯特·C·阿特金斯，他聲稱只要避免碳水化合物——可以盡情享用飽和脂肪——龍蝦紐堡、雙層芝士漢堡——這並沒有幫助這種事業，許多人認為這種建議等同於醫療事故。
嚴格的實驗
在過去的 20 年裡，已經積累了大量證據表明，這些飲食醫生可能是對的，激素假說可能是我們發胖原因的可行解釋，而胰島素抵抗，可能是由飲食中的糖驅動的，不僅是 2 型糖尿病的基本缺陷，也是心臟病甚至癌症的基本缺陷。這使得嚴格測試碳水化合物和胰島素的作用至關重要。由於最終目標是確定肥胖症的環境誘因，因此理想情況下，實驗應針對闡明導致脂肪過度積累的過程。但是，肥胖症可能需要數十年才能發展，因此任何逐月的脂肪增加可能都太小而無法檢測到。因此，NuSI 資助的研究人員將採取的第一步是測試關於體重減輕的相互競爭的假設，這可以相對較快地發生。這些初步結果將有助於確定未來需要進行哪些實驗，以進一步闡明起作用的機制以及哪種假設是正確的。
一項關鍵的初步實驗將由哥倫比亞大學、美國國立衛生研究院、佛羅里達醫院-桑福德-伯納姆轉化研究所（位於奧蘭多）以及路易斯安那州巴吞魯日的彭寧頓生物醫學研究中心的研究人員共同進行。在這項初步研究中，16 名超重和肥胖的參與者將在整個實驗過程中被安置在研究機構中，以確保準確評估卡路里消耗量和能量消耗量。在第一階段，參與者將被餵食類似於普通美國人的飲食——50% 的碳水化合物（15% 的糖）、35% 的脂肪和 15% 的蛋白質。研究人員將仔細控制攝入的卡路里，直到明確參與者既不增加也不減少脂肪。換句話說，他們攝入的卡路里將與他們消耗的卡路里相匹配，這將在一個稱為代謝室的裝置中測量。在第二階段，受試者將被餵食與他們最初攝入的卡路里數量完全相同的飲食——分佈在相同數量的膳食和零食中——但成分將發生巨大變化。
新飲食的總碳水化合物含量將非常低——大約為 5%，這僅相當於肉類、魚類、禽類、雞蛋、乳酪、動物脂肪和植物油以及綠葉蔬菜中天然存在的碳水化合物。這種飲食的蛋白質含量將與受試者最初食用的飲食的蛋白質含量相匹配——佔卡路里的 15%。剩餘的——佔卡路里的 80%——將由來自這些真正食物來源的脂肪組成。其目的不是測試這種飲食是否健康或可持續一生，而是使用它在最短的時間內最大限度地降低胰島素水平。
有意義的科學實驗理想情況下會設定一種情況，在這種情況下，相互競爭的假設會對將要發生的事情做出不同的預測。在這種情況下，如果脂肪積累主要由能量失衡驅動，那麼這些受試者既不會減輕也不會增加體重，因為他們將攝入與消耗的卡路里完全相同的卡路里。這樣的結果將支援傳統觀點——即卡路里就是卡路里，無論它來自脂肪、碳水化合物還是蛋白質。另一方面，如果宏量營養素成分影響脂肪積累，那麼這些受試者應該在限制碳水化合物的方案下減輕體重和脂肪，並且他們的能量消耗應該增加，這支援了碳水化合物的卡路里比蛋白質或脂肪的卡路里更容易使人發胖的觀點，這可能是因為對胰島素的影響。
這種嚴格的科學方法的一個缺點是，如果不做出不可接受的妥協，就無法倉促完成。即使是這項初步研究也將花費大半年的時間。更雄心勃勃的後續試驗可能還需要三年時間。隨著我們籌集更多資金，我們希望支援更多的測試——包括更仔細地研究特定糖類和宏量營養素對其他疾病（如糖尿病、癌症和神經系統疾病）的作用。這些實驗都不容易，但都是可行的。
最終目標之一是向公眾保證，無論他們收到的飲食建議——用於減肥、整體健康和預防肥胖症——都是基於嚴格的科學，而不是先入為主的觀念或盲目的共識。肥胖症和 2 型糖尿病不僅給受折磨的個人帶來了沉重的負擔，而且還壓垮了我們的醫療保健系統，甚至可能還壓垮了我們的經濟。如果我們想要對抗和預防這些疾病，我們迫切需要 NuSI 實驗旨在產生的明確證據。