王立铭专栏｜减肥有术：拿好胃口“开刀”
导语：
从能量守恒定律出发，所有市面上可见和广泛应用的减肥治疗方式，无外乎围绕以下这三个方面：减少摄入食物的总能量水平；减少身体对能量的吸收能力；增强新陈代谢中的消耗。其中，最为持久有效的治疗办法，就是减肥手术。随着微创手术技术的发展，减肥手术已经不像最初的那样“简单粗暴”，而且手术的门槛会继续降低。
这一篇，让我们开始聊聊肥胖症的各种治疗手段。严格来说，减肥的医学介入手段包括改变生活方式、药物治疗、医疗器械和外科手术等等类别。我们的系列文章，将会主要讲述相关药物的开发和背后的科学。
文 | 王立铭（浙江大学生命科学院教授）
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设计减肥治疗方案的逻辑，其实还真不需要太艰深的科学道理。我们并不需要像开发靶向抗癌药那样，必须对癌症的生物学有深刻的认识。甚至夸张点说，我们手里只需要一个武器就够了：能量守恒定律。
减肥的物理学
能量守恒定律告诉我们，在任何一个孤立系统里能量不能凭空产生，也不会凭空消失，这一点当然也同样适用于人体。对于人体来说，能量的来源非常简单，就是每天吃进嘴里的各种食物，不管是来自米饭油条可乐的碳水化合物，还是鸡鸭鱼肉鸡蛋土豆里的蛋白质和脂肪，都能够一定程度的被我们的消化系统消化和吸收，之后再通过复杂的生物化学反应在细胞内产生能量。
而人体能量的去向也并不复杂，主要来说是三大出口：最大头的能量支出是身体的基础新陈代谢活动，包括维持体温啊，血液循环啊、组织生长和修复、细胞内各种生物活动例如新蛋白质合成和降解啊、细胞器生成和分解啊等等，这部分能量支出占到总能量支出的六成上下。
此外，我们每天都要进行的各种体力活动，不管是做饭扫地还是跑步打球，加起来消耗了大约两三成的能量。
最后一小部分，是为了获取能量而消耗掉的能量。听起来有些拗口，不过原理也很简单：我们吃的食物从进入口腔刺激味蕾开始到最终变成身体可以利用的能量分子和营养物质，需要经历消化、吸收、贮藏、分解利用、排泄等各个阶段，而这些阶段的生理活动同样还是需要消耗能量的。
能量不会凭空产生，如果人体摄入的能量经常性的小于人体消耗掉的能量，人最终会营养不良乃至饥饿而死。同样呢，因为能量不会凭空消失，如果人体的能量摄入总是超过能量消耗，这部分“多出来”的能量就会积累在人体中，并往往以脂肪分子的形式储存在脂肪组织里，这正是肥胖症简单的物理解释。
（一段时间内的）体重变化 = 总能量摄入 - 总能量消耗 （请将等号理解为成正比的含义）
如果考虑进食物中的能量仅有一部分被人体吸收，也考虑到不同的能量支出的去向，这个公式可以写成：
体重变化 = （食物中包含总能量 X 人体从食物中吸收能量的比例）-（新陈代谢中的消耗 + 体力活动中的消耗 + 食物消化吸收中的消耗）
换句话说，如果我们希望减轻体重，有五个入手点：
· 减少摄入食物的总能量水平
· 减少人体从食物中吸收能量的能力
· 增强新陈代谢中的消耗
· 增强体力活动中的消耗
· 增强食物消化吸收中的消耗
这五点中，首先可以基本排除掉的是最后这一条，“增强食物消化吸收中的消耗”。因为不少研究证明，食物消化吸收活动所消耗的能量，大致和食物所含的能量有线性关系：食物中能量越多、消化吸收所消耗的能量也就越多。这在道理上也不奇怪，消化两个馒头所需的能量可能差不多就是消化一个馒头的两倍嘛。因此想要在这一点上做文章进一步增加消耗就比较困难了。尽管也有一些研究确实表明，肥胖人群在食物消化吸收中消耗的能量变少了，但是考虑到这个现象还没有被广泛认可和验证，也考虑到食物消化吸收中的能量消耗毕竟占比很低（仅占全部能量消耗的一成左右），我们（以及开发减肥治疗手段的人们）不需要这一点上花费太多的时间和精力。
而想要“增加体力活动中的能量消耗”，最好的办法不是吃药做手术，而是真正的改变生活方式，“迈开腿”，多运动。因为实际上也很难想象有哪种药物可以完美模拟人体的体力运动，从而促进能量的消耗。
关心减肥话题的读者们可能会有点印象，2015年底的时候各大媒体很是炒作了一拨大新闻，号称科学家们已经开始研究运动背后的生物学机制，从而可以开发出药物来替代实际的运动云云。但是细究相关的研究你就会明白，科学家们的发现倒不如说是基本断送了开发一种替代运动的药物的可能性：他们发现高强度锻炼能够大范围的改变机体内成百上千的蛋白质分子的化学修饰水平和生理活性！而至少在可预见的将来，人工设计一个分子，能够同时精确地操纵成百上千蛋白质分子的可能性几乎是不存在的。
因此在现实中，想要设计一种能够帮助我们减轻体重的治疗手段，就剩下下面三个选项了：
· 减少摄入食物的总能量水平
· 减少身体对能量的吸收能力
· 增强新陈代谢中的消耗
没错，所有市面上可见和广泛使用的减肥治疗方式，都可以归入上面某一个或者多个门类中去。我们也有理由相信，只要伟大的能量守恒定律继续支配着我们的物理和生物世界，未来的减肥治疗也要从这三个方面去寻找。
拿好胃口开刀
首先出场的，便是减肥手术，也是现今所有减肥的医学介入手段中最有效和持久的一种。这种手术的基本原理就是：减少摄入食物的总能量水平，同时减少身体对能量的吸收能力。
我们每天吃下去的食物要经过长达数小时的体内旅行，从口腔到肛门，从完整的饭菜变成粪便。同时在此过程中，食物中的一部分营养物质被我们的身体所吸收和利用。
学过高中生物的人都应该了解，在人体摄入食物的整个过程中，胃和小肠是最重要的消化和吸收的器官。状如口袋的胃是主要的食物研磨器官，通过机械研磨，将混合了胃酸和胃蛋白酶的食物磨成细细的食物糜。而长达数米的小肠是最重要的吸收营养物质的器官。当已经被充分磨碎和消化的食物糜进入小肠后，和密布微绒毛的小肠肠壁亲密接触，在此过程中大量的营养物质分子被吸收进入小肠肠壁细胞，并最终通过循环系统运送到身体的各个器官，参与机体的新陈代谢。
减肥手术的目标正是胃和小肠。既然胃和小肠在食物消化吸收中如此重要，那么干脆在消化道上动刀子，让胃变小、小肠变短，不就可以有效的阻止营养物质的消化和吸收了么？减肥手术的原理就是这样的简单粗暴！
这些手术操作的目的主要是两个，一是限制胃的大小，让肥胖症患者更容易出现饱腹感，从而减少进食量（“减少摄入食物的总能量水平”）；二是避免食物流经小肠，减少身体对营养物质的吸收能力（“减少身体对能量的吸收能力”）。双管齐下的效果也是确实是立竿见影的：在手术后十个月内，肥胖症患者平均可以减去多余体重的一半到八成，这对患者来说可能意味着三十到五十公斤的多余赘肉！而且长期的术后观察也证明，减肥手术的效果在相当长的时间内、甚至在术后十年后都很稳定，体重反弹的问题并不严重。像二型糖尿病、心血管疾病、癌症甚至精神疾病的发病率也都有明显下降。
得益于腹腔镜技术的发展，现在做减肥手术没有图片看上去那样吓人，也不需要开膛破肚，只需要在肚子上开几个小口就可以完成。在美国，做减肥手术的平均花费在两万美元上下，平均住院时间也仅仅有1-2天，可算个地道的小手术。仅在2005年（我所能查到的最新数据），全美国就有18万人接受了减肥手术。
因此可以说，治疗严重肥胖症的最有效手段就是减肥手术。之所以要加上一个“严重”的限定词，是因为毕竟我们需要平衡手术带来的风险因素，比如手术本身的风险（例如感染、失血、血栓和刀口破裂等等），术后由于营养吸收下降带来的营养不良风险等等。因此，目前美国食品和药品管理局的指南中，仅有那些身体质量指数超过40的大胖子们（对于一个身高170厘米的成年人来说，这意味着体重超过115公斤），或者身体质量指数超过35（170厘米/101公斤）同时伴随至少一种严重并发症的胖子们，才能接受减肥手术治疗。
近年来美国食品和药品管理局逐渐降低了相对风险性较低、手术可逆的可调节胃束带手术的门槛，但是总体而言，减肥手术仍然主要针对的是非常严重的肥胖症患者。
但是我估计，如果未来没有更高效的药物治疗方案出现，减肥手术特别是非切除性手术的门槛会继续降低，手术的风险和副作用也会得到更好地控制。举个例子，就在2015年，美国食品和药品管理局批准了两种统称为胃气球（gastric balloon）的新型医疗器械，这种医疗器械的原理类似胃束带，也是为了在物理上限制胃的容量，只不过它的植入完全不需要损伤性的外科手术。只需要利用内窥镜将瘪掉的气球放入胃里，然后灌入液体使之膨胀就可以了。这种医疗器械的使用门槛创了历史新低：只需要身体质量指数超过30就可以使用（170厘米/86公斤）！
未来会不会有一天，类似的医疗器械可以做到更加精致和无害，胖子们只需要吞下药片，让药片在胃里膨胀到合理尺寸就可以轻松实现减肥，而希望停止减肥的时候只要吃下另外一个药片就行呢？如果真的有这么一天，会不会我们反而需要更强有力的监管措施，防止人们滥用这样的减肥产品呢？要知道，这样的事情历史上可并不是没有出现过！从楚王好细腰，到现代超模的完美三围要求，不知道多少人可是把体重和身材看的比生命和健康更重要。
说完了手术，我们开始说说那些减肥药物背后的故事。敬请期待下文，说说肥胖症（三）：姑射仙丹。
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