甜蜜的背叛 | 中国科学院上海有机化学研究所

B站影视 港台电影 2025-09-03 10:56 4

摘要:很久很久以前,那时的世界对我们的灵长类祖先来说,堪称一个大型的“卡路里荒漠”。能量是稀缺品,而找到一颗熟透的果实,就像是在沙漠里发现了绿洲。为了让我们的祖先能更高效地中奖,“自然女神”这位精明的契约大师,便与我们签下了一份至今仍影响着我们的“甜味契约”,也就是

“甜味契约”

很久很久以前,那时的世界对我们的灵长类祖先来说,堪称一个大型的“卡路里荒漠”。能量是稀缺品,而找到一颗熟透的果实,就像是在沙漠里发现了绿洲。为了让我们的祖先能更高效地中奖,“自然女神”这位精明的契约大师,便与我们签下了一份至今仍影响着我们的“甜味契约”,也就是将一个名为T1R2/T1R3的“程序”写进我们的基因。

这个听起来像机器人型号的T1R2/T1R3,其实是我们舌尖上味蕾细胞表面的一个精密的“分子锁”。这把锁非常挑剔,只有特定形状的“钥匙”(比如葡萄糖、果糖、蔗糖分子)才能完美插入。当这把甜蜜的钥匙插进锁孔时,一场精妙的细胞内“多米诺骨牌”就开始了:糖分子与 T1R2/T1R3 受体结合后,受体像被按下的开关一样改变三维形状,这一变化会激活细胞内名为“味转导素”的G蛋白信使。后者就像是被惊醒的传令兵,在细胞内狂奔,继而又触发一连串生化反应(也就是所谓的“信号级联放大”),最终使味蕾细胞上的离子通道打开,离子进出改变细胞电位产生微弱电信号。信号沿面神经和舌咽神经传到脑干,再接力至丘脑,最终抵达大脑皮层味觉中枢,在这里被“解码”,我们便感知到了“甜”。

从进化的角度看,这份契约在当时是无与伦比的生存优势。它是一个硬编码在我们体内的生存模型:甜=能量=活下去。于是那些对甜味更敏感、更渴望的个体,能更高效地找到并摄入高能食物,从而更有可能在严酷的自然选择中存活下来,并将这份“爱甜”的基因传递下去。

然而,任何契约都建立在特定的“条款与条件”之上。这份甜蜜契约的隐形条款是“能量稀缺”。但人类在几万年后通过农业革命和工业革命,创造出了一个糖分唾手可得的新世界。而契约的另一方(自然),却来不及更新我们体内的生物学程序。于是,古老的生存模型在全新的富足环境中开始失控,曾经的生存利器,正一步步变成我们“甜蜜的负担”。

多巴胺劫案

【视频01:20】“为了刺激我们吃糖,……大脑在吃到糖后分泌多巴胺,会有快感,吃了还想吃,这不就像毒品了嘛,上瘾了呀……

如果说T1R2/T1R3受体是“甜味契约”的感知前哨,那么多巴胺系统就是这份契约的执行与强化机制。为了确保我们能严格履行“拼命吃糖”的条款,契约里附加了一条极具诱惑力的奖赏条款。这个奖赏系统的核心成员包括位于中脑的“腹侧被盖区”(Ventral Tegmental Area,VTA,多巴胺的生产工厂)和位于前脑的“伏隔核”(Nucleus Accumbens,NAc,愉悦与动机的处理中心)。这条从VTA到NAc的通路,就是大名鼎鼎的“中脑边缘通路”(Mesolimbic pathway),是所有成瘾行为的神经学基础。

在正常情况下,这个奖赏系统运转的有条不紊。我们吃饭、喝水等有助于生存的行为进行时,VTA会释放一股恰到好处的多巴胺,像一股涓涓细流,让我们感到满足和愉悦,从而激励我们重复这些行为。然而,现代食品工业提纯的、高浓度的糖,对于这个古老的系统来说,不亚于一场海啸澎涌而来。它不再是涓涓细流,而是引发了一场多巴胺的“海啸式”释放。大脑的奖励中枢被前所未有的快感所淹没,以致生理上越来越喜欢这种侵入性快感,就像服用可卡因、冰毒等成瘾性药物的人们一样,一朝迷恋上,再也离不开。(当然,这里也要强调一下高糖引发的神经奖赏机制与可卡因、冰毒有相似性(均激活中脑边缘通路),但成瘾强度、生理危害及戒断反应还是要远远远远低于毒品的)

面对这场多巴胺海啸,大脑这位严谨的系统管理员会启动应急预案。它认为当前的刺激强度太高,不正常,有风险。于是,会采取一种“降噪”措施——减少伏隔核等区域的多巴胺受体数量,这个过程被称为“受体下调”。就好比你感觉音乐太大声时会把音量调小一样,这就是“耐受性”的神经生物学基础。

这个看似聪明的自我保护机制,却带来了灾难性后果:受体减少让同样一块巧克力的多巴胺“信号”变弱,快感打折扣,必须多吃糖才能重现愉悦;更糟的是快乐阈值被提高了,苹果、胡萝卜等天然食物的多巴胺信号,在经历过“海啸”的大脑中已微弱到可忽略,进而导致“快感缺乏”(anhedonia),让人对生活其他事物提不起兴趣,对高糖刺激的渴望会显著增强,只为感觉“正常”一点。

这里有一个很重要的误解需要澄清:多巴胺并不完全等同于“快乐”本身。科学界越来越倾向于认为,多巴胺的核心功能是“动机凸显”(motivational salience),也就是“想要”(wanting),而不是“喜欢”(liking)。“喜欢”的感觉更多地与大脑内的阿片系统有关。高糖饮食极大地强化了“想要”的神经回路,而“喜欢”的回路却可能随着耐受性的产生而减弱。

这就形成了一个可怕的陷阱:你可能已经不再那么“喜欢”吃第五个冰淇淋球了,甚至会感到腻味和罪恶感。但是,你那被糖分训练得异常强大的“想要”系统,会像一个失控的引擎,不顾一切地驱使你伸出手,将冰淇淋送进嘴里。因此,将嗜糖问题简单归结为“意志力薄弱”,其实是忽略了其背后强大的神经生物学机制。这不仅仅是一场心理斗争,事实上你不过只是被“软件”操控着一个“硬件”而已。

口腔大乱斗

【视频01:55】我们嘴里有很多菌……其中有一种变形链球菌,会把蔗糖等糖转化为粘性葡聚糖,形成生物膜,就叫牙做菌斑……把糖继续分解成乳酸……一克糖就能把口腔的pH值降低到5.5以下持续20分钟,牙釉质脱矿速率提升10倍……

糖分的破坏之旅,从它进入身体的第一站——口腔——就已经拉开了序幕。

口腔中的变形链球菌(Streptococcus mutans)对糖有着极强的偏爱与利用能力,尤其针对日常食用的蔗糖(也就是我们日常吃的白糖)。这种由一分子葡萄糖和一分子果糖“手拉手”的结构对变形链球菌来说简直是天赐的完美工具。变形链球菌会释放“葡糖基转移酶”,将蔗糖拆解为葡萄糖和果糖:前者被当作“砖块”,用来搭建粘糊糊的“葡聚糖”;后者则作为“燃料”,通过发酵作用为细菌提供生存所需的能量。

由葡聚糖构成的物质,正是我们通常所说的牙菌斑,学名被称为“生物膜”(biofilm)。它可不是一堆细菌的简单堆积,而是一个高度组织化的微生物社区,是细菌们精心构建的“攻城战事”:细菌依靠葡聚糖的粘性,牢牢附着在光滑的牙齿表面,还会吸引其他细菌加入其中,共同构筑起一个稳固的“堡垒”,为后续的进一步破坏创造了适宜环境。

在牙菌斑这个“堡垒”内部,变形链球菌和其他产酸细菌会持续利用糖分(尤其是蔗糖分解后的果糖),并源源不断排出代谢废物——乳酸。作为人体最坚硬的组织,牙釉质的主要成分是羟基磷灰石晶体,却有着怕酸的致命弱点:当牙菌斑内的酸性物质使口腔pH值降到5.5(比如熟透的桃子或者生胡萝卜的酸度)的临界点以下时,“脱矿”反应就会启动。酸中的H+离子会逐渐溶解羟基磷灰石晶体,“偷走” 其中的钙离子和磷酸根离子,最终让牙釉质变得疏松、脆弱,进而形成蛀洞。

大师兄提到的“一克糖就能把口腔pH值降低到5.5以下持续20分钟”这个数据,揭示了问题的关键——频率。我们的唾液本身是一个强大的防御系统,它含有缓冲物质可以中和酸,也含有钙和磷酸根可以修复轻微的脱矿,这个过程叫“再矿化”(所以饭后半小时内建议不刷牙,想想是为什么)。但问题是,再矿化需要时间。如果你不停地喝含糖饮料、吃零食,就相当于让你的牙齿每隔一会儿就重新进入长达20分钟的“酸浴”模式。修复的速度远远跟不上破坏的速度,牙齿的防线自然会崩溃。

因此,糖对牙齿的真正威胁,并不仅仅在于它能产酸。更深层次的机制在于,蔗糖这种特定的糖,为变形链球菌提供了建造“酸性攻击堡垒”(牙菌斑)的完美材料。这个生物膜堡垒不仅能将细菌固定在牙齿上,更关键的是,它形成了一道物理屏障,将产生的酸性物质牢牢地锁在牙齿表面,同时阻止了唾液中的有益物质进入堡垒内部进行中和与修复。所以,我们刷牙、用牙线,其核心目的并不仅仅是“洗掉细菌”,而是要从物理上摧毁这个精心构建的微生物堡垒,打破它们的协同“作案”。

胰岛素与抵抗素的“代谢内战”

【视频03:18】碰到糖吃多了……胰腺么就拼命分泌胰岛素,一不小心就冲过头……

当糖分大军冲破口腔防线,顺着消化道一路南下,真正的硬仗在身体内部打响了。这里上演的,是一场关乎能量调控的“代谢内战”。用“卷起来了”这个词来形容这场内战,实在是再形象不过了。

在正常情况下,我们的身体拥有一套极其精妙的血糖调控系统(即葡萄糖稳态)。胰腺是这个系统的“总指挥”,更具体地说是胰腺内的胰岛β细胞,它承担着生产和释放“钥匙”——胰岛素的关键职责;而4 型葡萄糖转运蛋白(Glucose Transporter Type 4,GLUT4 转运蛋白)则是系统中的“守门员”,这种存在于肌肉细胞和脂肪细胞内部的“葡萄糖通道”,平时会藏在细胞里。当我们进食后,血糖随之升高,胰腺β细胞会迅速感知到这一信号并立刻释放胰岛素,这把“钥匙”会与肌肉、脂肪细胞表面的“锁”(胰岛素受体)结合并下达指令,细胞接到指令后,便会立刻将内部的GLUT4“城门”移动到细胞膜上,让“城门”大开,血液中的葡萄糖得以顺利涌入细胞内被利用或储存,血糖水平也随之下降,最终让身体的血糖恢复平稳状态。

可当一罐含有35克糖的碳酸饮料在20分钟内涌入血液时,这个“稳态”被彻底打破,血糖调控的“战争”开始升级,整个过程可谓“卷起来了”。血糖水平如火箭般地飙升,让胰腺这位“总指挥”瞬间陷入恐慌,它满脑子只有“警报!警报!必须不惜一切代价降低血糖!”的念头,于是下令释放出海啸般远超正常所需的胰岛素;紧接着,在高浓度胰岛素的强制命令下,脂肪细胞被迫打开所有“城门”,将源源不断的葡萄糖吞噬进来并转化为脂肪储存,细胞被撑得越来越大,最终从健康快乐的细胞变成充满压力、功能失调的细胞;为了自保,这些功能失调的脂肪细胞开始发出“求救信号”,但这些信号在其他组织看来更像是“宣战檄文”,它们会分泌大量炎症因子,还会释放一种名为抵抗素(Resistin)的激素——这种激素正如其名,核心作用是诱导胰岛素抵抗——它会干扰细胞内部的胰岛素信号通路,就像在“锁孔”里塞进口香糖,让胰岛素这把“钥匙”虽能插入但无法转动;如此一来,恶性循环正式形成:胰腺见血糖依旧居高不下,误以为是自己“指令不够强”,便更加拼命地分泌胰岛素,而更高水平的胰岛素又会把更多能量塞进脂肪细胞,让它们愈发功能失调、释放更多抵抗素,使得血糖调控的局面愈发糟糕。

这就是“卷起来了”的生化本质:一个从精妙调控彻底滑向毁灭性对抗的恶性循环。脂肪细胞不再是温顺的能量仓库,而变成了一个积极主动的、制造麻烦的内分泌器官。它从一个分泌有益激素(如增加胰岛素敏感性的“脂联素(Adiponectin)”)的好同志,黑化成了一个释放有害“脂肪因子”(如抵抗素、肿瘤坏死因子-α)的叛军。这场代谢内战,最终的结局往往是胰腺β细胞在长期的超负荷工作中“过劳死”,或者全身细胞对胰岛素彻底“躺平”,II型糖尿病的悲剧就此上演。这种长期持续的代谢紊乱,很大概率诱发II型糖尿病等代谢性疾病。

重新“谈判”我们的“甜蜜契约”

【视频08:29】……更需重构文明与本能的新型契约——在舌尖的愉悦与细胞的稳态间,寻找属于21世纪的能量平衡。

回顾全程,我们不难发现,这场由糖引发的健康危机,其根源在于一份古老的、早已不合时宜的“进化契约”。我们的身体里运行着石器时代的生存软件,却要面对21世纪的食物环境。软件与硬件的严重不匹配,导致了系统性的崩溃。我们无法改写基因,但我们可以,也必须,与我们的本能和现代文明重新进行一场谈判,签订一份全新的、更智慧的“能量契约”。

然而,这场谈判的终极目标,是应当将我们的关注点从单一的“糖”这个物质,转移到管理我们身体的整体代谢效应上。贯穿整场危机的核心生理问题,并非糖本身,而是由它引发的剧烈、频繁的血糖与胰岛素波动。

因此,新契约的真正条款,应该是致力于“拉平胰岛素分泌曲线”。我们的目标,是让体内的能量供应像平缓的波浪,而非破坏性的海啸。请记住这十六字的箴言:拥抱纤维,减少加工,优化搭配,善用肌肉。

当我们再次凝视一颗晶莹的方糖时,我们看到的,不应再仅仅是短暂的多巴胺火花。我们应该看到其背后能量代谢的宏大叙事,看到进化与文明的激烈碰撞。破解这场甜蜜的危机,需要我们每个人用知识和智慧,去重构一份属于文明与本能之间的新型契约——在舌尖的愉悦与细胞的稳态之间,找到那个精妙而健康的黄金平衡点。

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感谢上海市科学技术委员会对本项目的资助(24DZ2303200)

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来源:袁岚峰一点号

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