肥胖的發生是遺傳與環境相互作用的結果，由涉及多個器官、激素和代謝途徑的相互關聯的複雜系統控制。雖然人們已發現與身體質量指數（BMI）相關的遺傳變異，但鑑於全球範圍內BMI的快速增長，對肥胖大流行的科學解釋必須著重考慮環境因素。

在上世紀，出現了兩種有關肥胖原因的環境模型：“能量平衡模型（energy balance model, EBM）”和“碳水化合物-胰島素模型（carbohydrate-insulin model, CIM）”。

EBM理論認為，肥胖是由過度食用現代化的高能量加工食品，加之久坐的生活方式導致的。然而，在此理論指導下，儘管人們一直關注少吃多動，但肥胖率仍呈上漲趨勢。EBM的侷限性在於將肥胖概念化為一種能量平衡紊亂，而沒有考慮促進體重增加的生物學機制。

CIM理論則認為，高血糖負荷飲食（如易消化的碳水化合物）透過胰島素和其他激素髮揮作用，導致體內脂肪累積增加，相比於“吃多少”，“吃什麼”更重要。

近期，由多名科學家合作撰寫的一篇綜述對CIM理論進行了詳細闡述，發表在《美國臨床營養學雜誌》（The American Journal of Clinical Nutrition）上。主要涉及以下幾個方面：

EBM的侷限性：並未阻止肥胖的流行

能量平衡和體重的因果性

EBM強調體重增加（脂肪增加）只有在能量平衡為正的情況下才會發生，然而忽略了能量攝入和體重增加兩者之間的因果關係。例如，在青春期的生長高峰期，青少年往往攝入過多的能量，在這種情況下，是“消費推動增長”還是“增長推動消費”呢？這兩種可能性都不違反物理定律，但這兩種觀點有著根本不同的生理學基礎和含義。

食物可口性和攝入量

關於肥胖的飲食驅動因素，EBM側重於“超美味”能量密集型的加工食品。顯然，人們傾向於吃更多覺得可口的食物，可口性似乎也影響短期的食物選擇和能量攝入。然而，令人驚訝的是，很少有證據表明可口性直接與實驗室動物或正常條件下人類的長期過度能量攝入有關。

與日常飲食相比，自助餐廳裡提供的油炸、高糖等可口食品更容易導致實驗動物體重增加。這類飲食在宏量營養素、糖、飽和脂肪和纖維等組成方面有所不同。由此看來，似乎是成分的差異，而不是可口性的差異，導致了體重增加。目前，還沒有針對人類的干預研究以證明可口性和肥胖之間的因果關係。

越可口，越容易肥胖？

此外，依照EBM概念採取的措施並沒有阻止肥胖的流行。例如，政府和專業衛生組織大力提倡能量限制（特別是低脂飲食）和鍛鍊；包裝食品上的營養標籤突出顯示卡路里含量；營養教育強調個人有責任避免體重增加等。然而，儘管考慮了生物、行為、環境和社會等諸多影響能量平衡的因素，世界範圍內肥胖的發病率仍持續上升。因此，EBM的實際轉化應用價值有待商榷。

CIM為肥胖大流行作出生理學解釋：GL扮演核心角色

與EBM一樣，CIM理論也假設食物質量的變化會導致體重增加。然而，CIM側重於膳食來源對激素和代謝的影響，而不僅僅是總熱量攝入。CIM認為：從長期來看，正能量平衡不會導致肥胖增加，而推動正能量平衡的條件取決於底物分配的變化是否有利於脂肪儲存。在多種影響因素中，膳食血糖負荷（glycemic load, GL）扮演了核心角色。

GL被定義為總碳水化合物量和血糖指數（glycemic index, GI）的算術乘積，是透過攝入典型食物或飲食模式確定的餐後血糖預測指標。高GL食物包括加工穀物、土豆製品和自由糖含量高的食物。大多數新鮮水果、豆類、堅果和非澱粉類蔬菜的GL適中或較低，而脂肪和蛋白質對餐後血糖沒有直接影響，其名義GL為0。

高GL膳食，越吃越餓，更易肥胖

食用高GL膳食後葡萄糖的快速吸收會增加胰島素分泌，抑制胰高血糖素分泌，並引發葡萄糖依賴性促胰島素多肽（GIP）主導的腸促胰島素反應。在進食後的最初幾個小時內，肌肉、肝臟和脂肪對葡萄糖大量攝取，肝臟和脂肪被刺激生成脂肪。進食三小時後，高GL膳食中的大部分營養物質已被消化道吸收。然而，這種激素反應的持續合成代謝作用減緩了肝臟葡萄糖和脂肪細胞脂肪酸從攝取到釋放的轉變。因此，血液中的總代謝燃料濃度（來自葡萄糖、非酯化脂肪酸和酮類）在餐後後期迅速下降，可能降至空腹狀態水平以下。大腦將此訊號視為關鍵組織（如肝臟）缺乏能量的訊號，並可能透過反調節激素反應來應對這種代謝挑戰。同時，飢餓感和對高GL食物的渴望增加，為惡性迴圈奠定了基礎。

除GL外，CIM還提供了一個概念框架，用於瞭解其它膳食成分（如果糖、蛋白質和脂肪酸型別、纖維、進餐時的食物順序）、行為（如用餐時間、晝夜節律、體力活動）和環境暴露（如內分泌干擾物）如何透過相關機制（如脂肪合成、腸道功能和微生物、肌肉胰島素抵抗、慢性炎症、表觀遺傳修飾）來影響體重。

依照CIM，透過有意識地控制食物量和體力活動水平來產生負能量平衡的策略可能會失敗。因為在攝入高GL飲食時限制能量攝入既不會減少脂肪儲存的傾向，也不會減少節食過程中的飢餓感。相反，限制碳水化合物所產生的體重減輕會降低胰島素與胰高血糖素的比率，促進脂肪分解和脂肪氧化，從而降低主動食物攝入量。

CIM理論衍生的預測和假設

對GL膳食的激素反應

GL膳食對胰腺激素和腸促胰島素分泌的影響已得到證實。正如Unger 50年前所述，碳水化合物不僅透過刺激胰島素分泌，而且透過旁分泌抑制胰高血糖素分泌，增加胰島素與胰高血糖素的比率。

胰島素和組織特異性胰島素敏感性

胰島素敏感性通常是在全身水平測量的，掩蓋了組織之間的關鍵差異。Jeanrenaud及其同事透過微型泵向大鼠注射胰島素，導致其耐受性良好的低血糖；到輸注的第4天，脂肪組織中葡萄糖利用率、葡萄糖轉運蛋白4型（GLUT4）表達、脂蛋白脂肪酶活性和脂肪生成增加，而肌肉產生胰島素抵抗。

胰島素、胰高血糖素和肥胖

在齧齒動物中，慢性胰島素治療增加了食物攝入和肥胖。在人類中，胰島素和增加胰島素分泌的藥物也會導致體重增加，而那些減少胰島素分泌的藥物（例如α-葡萄糖苷酶抑制劑）會導致體重下降。分泌胰島素的胰腺腫瘤可導致體重增加，而分泌胰高血糖素的胰腺腫瘤可導致體重減輕。

GL、能量平衡與肥胖

有研究表明，從長期來看，高脂肪飲食比高碳水化合物飲食導致更多的體重減輕，這與能量密度方面的預期相反。此外，研究還表明一種獨特的飲食-表型相互作用，即高胰島素分泌或其他葡萄糖內穩態異常的個體在食用高GL飲食時特別容易出現不良代謝反應和體重增加。

高脂肪飲食比高碳水飲食更易帶來體重減輕

臨床與公共衛生轉化

肥胖治療的能量限制策略最初會導致體重減輕，但伴隨的代謝率降低和飢餓感增加會阻礙減肥的可持續。因此，很少有人能透過這種方法實現長期的臨床意義上的體重減輕，而且減肥失敗同時會給減肥者帶來自信心的打擊。

根據CIM，相比於“吃多少”，現代工業食品環境中的人類可能對“吃什麼”有更強的長期控制。透過低GL膳食，患者可能會經歷更少的飢餓感和更高的能量水平，促進自發減肥。一個實用的策略是用高脂肪食物（如堅果、種子、鱷梨、橄欖油）替代高GL食物（精製穀物、土豆製品、濃縮糖），同時允許從全穀類、全水果、豆類和非澱粉類蔬菜中適度攝入碳水化合物。對於那些具有特殊易感性的人（如高胰島素分泌或嚴重胰島素抵抗），嚴格限制總碳水化合物可能是最佳選擇。

低GL膳食，更抗餓

總 結

文章作者最後指出，與幾乎所有複雜生物現象的模型一樣，CIM無法提供所有因果機制的完整和精確表示。但過早地駁斥CIM會阻礙建設性的科學討論。研究人員應避免武斷地拒絕對肥胖大流行的其他可能解釋，促成具有不同觀點的科學家之間的合作、在嚴格和無偏見的研究中檢驗預測、為更好的解釋模型指明方向才是首選。

文/延光星辰

責編/Jane

參考文獻

Ludwig DS, Aronne LJ, Astrup A, et al. (2021) The carbohydrate-insulin model: a physiological perspective on the obesity pandemic. The American journal of clinical nutrition. DOI: 10.1093/ajcn/nqab270.