本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
在被稱為“中國大堵車”的事件中，2010年8月，北京的通勤者在一段長達74.5英里的道路上擁堵了令人難以置信的11天。 這不僅僅是高峰時段的延誤，這場歷史上最嚴重的交通擁堵事件的荒謬之處表明，多種因素是罪魁禍首。
正如更少的汽車和正常執行的交通訊號燈可以保持高速公路暢通，並（在很大程度上）控制公眾的道路憤怒一樣，同樣的原則也適用於保持我們的新陳代謝順暢執行。
在12月發表於Cell Perspectives論文中的文章中，杜克大學研究飲食和運動對代謝健康影響的研究員Deborah Muoio 博士解釋了暴飲暴食如何透過導致細胞交通堵塞——最終導致肥胖和代謝疾病——而對我們的健康有害。
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線粒體充當將營養物質轉化為身體可以使用的能量貨幣的引擎，其工作是燃燒主要來自兩種不同燃料的碳中間體：脂肪酸和以葡萄糖形式存在的碳水化合物。
在正常的生理狀態下，線粒體在一整天中會在備用燃料來源之間切換。 燃料選擇取決於生理訊號，例如您是否剛剛吃完剩下的節日餅乾，或者您是否堅定不移地堅持您的新年決心去健身房鍛鍊。
在禁食狀態下，身體優先燃燒脂肪酸，這有兩個目的。 首先，它可以防止葡萄糖耗盡到危險水平，從而保護身體免受低血糖的影響。 其次，由於大腦很挑剔並且嚴重依賴葡萄糖，因此其他器官會無私地燃燒脂肪酸，以努力保持頭腦敏銳。 相比之下，進食後，線粒體會切換為燃燒葡萄糖，作為預防高血糖的先發制人的措施。
線粒體以這種斷斷續續的方式引導來自脂肪酸和葡萄糖的碳流量，這是身體如何努力維持穩定的血糖水平的一個例子。 以這種方式維持血糖水平是我們的祖先狩獵採集的生活方式演變的結果，目的是應對盛宴或饑荒時期能量供應和需求的劇烈波動。 但是後來出現了巨型快餐、兒童大小的甜甜圈和成桶的電影院爆米花。 因此，隨之而來的是暴飲暴食。
問題是：雖然調節能量代謝的細胞機制在過去幾個世紀中沒有太大變化，但我們的環境卻大相徑庭。 狼吞虎嚥地吃掉巨無霸和超大份薯條勢必會讓線粒體發狂。 它們不知道如何處理現在被強行餵食的所有額外能量。
由於暴飲暴食——尤其是高脂肪和高碳水化合物的食物——脂肪酸和葡萄糖同時試圖在代謝途徑中穿梭。 這些分子沒有與線粒體訊號合作，而是阻塞了通路並相互拮抗，就像 2010 年臭名昭著的北京交通堵塞期間的司機一樣，實際上是在朝著假想的窗外扔髒話和侮辱性手勢。
Muoio 說：“當人們吃得太多太頻繁時，代謝高速公路上的碳流量就會增加。” “當碳分子更多時，它們會碰撞並對細胞造成損害。”
線粒體的慢性擁堵會導致代謝混亂狀態。 這類似於故障的交通訊號燈閃爍黃燈——阻礙交通流量並將細胞推入代謝僵局狀態。
大約 15 年前，當時在匹茲堡大學的 David Kelley 博士的實驗室預感到，真正對代謝健康至關重要的可能是細胞在正確的生理環境下（即禁食或進食、運動或不運動）選擇正確燃料的能力。 他們發現，在肥胖或患有 II 型糖尿病的個體中，他們的線粒體已經失去了做出這種決定的能力。 換句話說，線粒體無法有效地引導交通。 這被稱為代謝不靈活性，並且它與多種疾病有關，例如肥胖、心臟病以及肝臟和卵巢疾病。
“在此之前，大多數對話都集中在葡萄糖攝取上，但我們的工作告訴我們，我們需要關注一系列代謝反應。 我們開始以更全面的方式看待疾病狀態，”Kelley 說。
儘管 Kelley 的工作奠定了基礎，但他斷言像 Muoio 這樣的研究人員以非常優雅且有益的方式在他的工作基礎上進行了擴充套件。
Muoio 及其同事的研究表明，您可以做一些事情來幫助您過度勞累的細胞恢復到暢通無阻的狀態。 她建議少量多餐——少吃多餐，以保持新陳代謝順暢執行。 此外，積極的生活方式可以帶來令人印象深刻的好處，這些好處不僅限於體重管理。
Muoio 說：“運動可以透過增加對我們消耗的過量燃料的需求來疏通道路。 透過運動，碳分子以更高的速率燃燒，因此它們不會相互碰撞。” “然後，細胞可以更好地應對新的一批湧入的碳燃料。”
儘管遵循這些指南無法阻止北京高速公路或您的日常通勤發生 11 天的交通堵塞，但它們將有助於改善細胞水平的交通流量，為堅持新年決心少吃多動提供額外的動力。