有人躺著就會瘦，有人喝水也會胖? 新陳代謝小教室

為什麼有人躺著就會瘦，有人喝水也會胖?

        如果有兩個人每天都吃相同總類、份量的食物和飲料，作息時間和運動量也一模一樣，過了一個月之後，你認為他們的體重變化會一模一樣嗎?
        BMI 只有19.3，「國際大胃王競技聯盟」常勝軍的日本人小林尊，曾在12 分鐘內吃下53 又3/4 個熱狗麵包，30分鐘內吞下337隻雞腿，20秒喝完1家侖的牛奶，連嗜吃熱狗、牛奶當水喝的美國人都瞠目結舌。能有如此驚人胃口，小林尊卻完全和肥胖沾不上邊。為什麼有些人躺著就會瘦，有些人喝水也會胖呢?造成這之間極為不公平的差異就在於個人新陳代謝的效能和速率。然而，甚麼是新陳代謝?它如何運作及影響我們的健康?哪些疾病與它息息相關?今天希望能透過這篇文章讓你對新陳代謝有更深一層的了解。

國際大胃王競技 常勝軍小林尊

甚麼是新陳代謝

        剛出生的小狗不需經過教導會自然而然地尋找母狗哺乳；少年PI在海上漂泊數天，在極度飢餓的情況下失去理智誤食了自己母親的屍體，這些都是始自於最原始的動物本能"填飽肚子而生存"，其背後的意義在於攝食並轉換成能量和物質供生命所需。
        新陳代謝就是生物體為了維持生命，進行物質和能量交換的化學反應過程。代謝中的化學反應，需要通過一系列酵素的作用，將一種化學物質轉化為另一種化學物質。一條巨蟒吃掉一大頭活生生的牛或羊的故事我們一定都聽過，沒有咀嚼能力的巨蟒其實是難以消化掉大型動物，而透過酵素的參與來加快反應，可以驅動一個難以進行的反應，使巨蟒能將大型動物『分解』為身體可以利用的能量來源與小分子，再經由其它酵素的參與將小分子『合成』為身體需要的物質。

       這之間含蓋了『分解』與『合成』兩個途徑。分解代謝是指大事化小的過程，細胞藉由呼吸作用將大分子有機物分解成小分子以獲取能量；合成代謝則是指小材大作的過程，生物使用小分子來構建合成細胞所需的物質，如蛋白質和核酸。

人體內需要分解甚麼物質?合成甚麼能量和原料?

        動植物和微生物大部分的組成結構是由三類基本生物分子所構成：胺基酸、醣類和脂質。由於這些分子是維持生命所必需的，生物體代謝及製造這些分子以用於構建細胞和組織，又在攝入食物後進行分解代謝，將食物中的這些分子消化降解以提供維持生命所需的能量。

        人類最普遍的代謝反應可以被分為三個主要步驟：

1. 大分子被消化分解為小分子：澱粉、蛋白質和纖維素等有機化合物大分子不能很快被細胞所吸收，需要先被分解為小分子單體然後才能被用於細胞代謝。有多種消化酵素參與降解這些多聚體，如蛋白水解酶可以將蛋白質降解為多胜肽或胺基酸，糖解酶可以將多糖分解為單糖以供細胞產生能量，脂解酶可促使脂肪分解成脂肪酸。
2. 小分子被細胞攝入並被轉化為更小的分子，通常為乙醯輔酶A，此過程中會釋放出部分能量
3. 輔酶A上的乙醯基團通過檸檬酸循環和電子傳遞鏈被氧化為水和二氧化碳，並釋放出能量ATP，這些能量可以通過將NAD+還原為NADH，而以化學能的形式被儲存起來

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下方將針對三類基本生物分子中的兩類：醣類與脂肪代謝，

人體葡萄糖代謝途徑

        我們常在醫院看到一些因疾病所苦或昏迷而不能進食的患者，醫生為了讓這些患者能有最基本維持生命的水分和能量，會為患者吊點滴，裡面裝的就是生理食鹽水和5%葡萄糖。葡萄糖是自然界分布最廣且對人類來說最為重要的一種單糖，它能自由進出細胞迅速供給身體各個器官肝腎腦養分，因此成為最強而有力的快速能量來源。
        然而，醣類是以各種的形式存在於自然界中，人每天攝食的醣類可能會以多醣、雙糖或單糖的形式攝入，需在糖解的作用下分解為單糖小分子(葡萄糖、半乳糖、果糖)才能由小腸進入血液供進一步使用。
       當糖類進入血液中(血糖)，會開始隨著全身血液循環輸送到各細胞之間使用，產生能量ATP。人體血糖的濃度通常會被控制在一個很窄的範圍內(800-1200毫克/升)，只有在飯後一段時間內會暫時升高(1200毫克/升)。過高的血糖會對器官造成嚴重傷害，因此消耗不完的血糖需要被轉化為成其它能量儲存起來；當血糖濃度低時，先前儲存的能量就可以被細胞使用。儲存的形式包含肝糖與脂肪。
        肝醣時是由葡萄糖所形成；脂肪則是由三酸甘油之所形成。在人體感到飢餓時，會優先選擇使用醣類來供給熱量，因此肝臟中的肝醣會先被提取使用，回到葡萄糖的形式並馬上供給細胞能量，肝醣是除了飲食外第二個調控血糖的來源；如果耗用肝醣2、3天後，肝醣的存量不敷使用了，才會改以提取肝臟或脂肪中的三酸甘油脂或是肌肉生成的乳酸透過糖異生做為第三個熱量來源。

        下方就以富含醣類和脂肪的鮮奶油小蛋糕再次說明整個醣類代謝途徑與去路。以鮮奶油小蛋糕為例，從嘴巴吃進去後，蛋糕中的醣類會先經過唾液酵素的作用，將大分子如澱粉轉變成小分子，而後經過食道、胃、十二指腸最後來到了小腸，成為小分子的果糖和葡萄糖。
        果糖雖為單糖，但無法馬上為細胞所使用，只能透過肝臟來轉換成三酸甘油脂，最後經過脂肪合成代謝轉換成脂肪儲存在內臟和皮下。
        同樣身為單糖的葡萄糖則走完全不同的代謝路徑，葡萄糖由小腸進入血液中使血糖上升，促使胰臟釋放出胰島素和瘦體素(飽足激素)。瘦體素會透過腦下視丘產生飽足感，讓我們停止進食以避免過高的能量攝取，也因次瘦體素曾經被藥廠相中，希望能發大量生產成為減肥聖品，但最後因只有對少部分肥胖者產生作用而作罷；胰島素則透過與各細胞表面上的胰島素受體作用間接促使血糖進入全身各組織細胞中被利用，將葡萄糖氧化分解成二氧化碳和水，同時釋放出大量能量ATP，供人體利用消耗。血液中細胞未使用完的葡萄糖同時會進入儲存階段。胰島素可加速葡萄糖直接進入肝臟，或間接使葡萄糖進入肌肉細胞合成肝醣和抑制肝醣分解，達成降低血糖濃度的功用。此外，胰島素會加速胺基酸運送入細胞，提高蛋白質的合成；也可抑制脂肪的分解代謝作用，並間接促進脂肪細胞攝取葡萄糖以便用於合成脂肪酸，促使肝臟內三酸甘油酯合成。這些儲存能量均可以在低血糖和缺乏能量時，透過胰臟釋放的升糖素轉換為能量來源，抑制肌肉和脂肪細胞使用葡萄糖，並促使脂肪及肝醣分解為葡萄糖進入血液中而提高血糖。缺乏能量的身體同樣會激發我們的飢餓激素Ghrelin，刺激我們的食慾，告訴我們大大腦該進食了，於是我們可能很快地於下一餐又吃下了下一塊奶油小蛋糕。

 

        從上面的小蛋糕例子來看，醣類顯然不是唯一的能量來源，絕大多數組織在缺乏葡萄糖時可改用脂肪酸供能，那是不是不吃醣類就可以減肥了呢?

人體脂肪代謝途徑

        奶油小蛋糕中除了多於的血糖會進入脂肪代謝途徑外，奶油吃下肚後也會進入脂肪代謝途徑。奶油因分子量太大不能為人體所吸收利用，須先經胃部蠕動攪拌，分解成脂肪油滴；脂肪油滴接著進入十二指腸，經膽囊分泌的膽汁酸作用被乳化成中性脂肪，也就是三酸甘油脂，而後再迅速為胰液中的脂肪分解酵素分解成脂肪酸；脂肪酸是可以進入細胞並被細胞利用的小分子，進入小腸與腸黏膜接觸時，可自由通過細胞膜，在胞內會被分解成乙醯輔酶A並釋放出能量供細胞所需。
        在合成代謝分面，乙醯輔酶A三酸甘油脂再於細胞內轉化為「乳糜脂粒」的微小粒子，然後經由血液送到肝臟合成三酸甘油脂。同時，肝臟也會將部分脂肪合成為製造細胞膜和荷爾蒙所需的重要物質膽固醇。肝臟不斷進行脂肪合成的工作，並將三酸甘油脂及膽固醇構成的極低密度脂蛋白(VLDL)經由血液運送到全身皮下脂肪組織細胞，進行脂質交換，再將膽固醇含量相對較高的低密度脂蛋白(LDL)，帶回肝臟代謝、利用。在這樣的循環代謝過程中，也會產生高密度脂蛋白(HDL)，它會在身體脂肪細胞間循環，把周邊組織的膽固醇及少量的三酸甘油脂帶回肝臟代謝掉，角色像是血管油脂清道夫，這也就是為什麼HDL高的人，比較不會有膽固醇沉積在血管壁，造成動脈硬化的原因。
        在分解代謝分面，胰臟分泌的升糖素可以活化脂肪酶(HL lipases)，將三酸甘油酯分解成游離脂肪酸和甘油，被分解的脂肪酸會再進入肝臟以利脂肪進行能量的代謝作用；而甘油會進入糖質新生的循環中轉變為葡萄糖和糖原，進入葡萄糖代謝途徑。而肝臟被「提」出脂肪後，又會再讓高密度脂蛋白去全身脂肪組織索取膽固醇回來合成代謝，這也就是為什麼持之以恆的少吃多運動，可以達到瘦身兼改善血脂與脂肪肝的效果。

       

異常代謝疾病

        
        攝取果糖及過多的葡萄糖會造成非脂肪組織的肝臟和肌肉堆積脂肪，會使細胞出現不再對胰島素反應的「胰島素耐受性」，進而使細胞對葡萄糖的利用能力降低，血糖濃度提高，並造成第二型糖尿病。當血糖大於180mg/dL時，腎臟開始排出多餘的葡萄糖，糖分的存在升高尿液的滲透壓，使得腎臟比往常排出更多的水分和鈉離子等電解質。因排尿量增多，糖尿病患者常會感覺口渴並出現脫水的症狀。同時，由於體細胞無法獲得足量的葡萄糖，細胞開始對脂肪做較多的運用，脂肪用量增多會造成循環血液中的脂肪酸濃度昇高，會干擾血液的流動，導致動脈硬化。      
        而過量的脂質攝取飲食，血液中的脂蛋白就變多，形成高脂血症；促使肝臟合成的脂蛋白變多，送出去到全身皮下組織堆積的脂質愈堆愈多，就形成了肥胖；而再從脂肪組織回送到肝臟的脂蛋白也相對變多，若超過肝臟所能正常合成、代謝的量，就會儲存在肝細胞中，形成脂肪肝。

       現在看得出來為什麼肥胖、高血壓、高血脂、糖尿病幾乎是形影不離的損友，而又為什麼帶著動脈硬化、心臟病、腦中風來到身體裡了嗎?

新陳代謝症候群所衍生出來的疾病
國人十大死因中就占了前兩名

　    新陳代謝症候群在中國古代泛稱為「 帝王病 」(大魚大肉太好命)。它是一種內科疾病綜合症，如肥胖、血脂異常、血糖代謝異常(胰島素抗性)、高血壓代謝疾病的泛稱。一般來說，新陳代謝症候群造成的原因，然而，有時也與代謝基因異常有關。
　　國民健康局針對新陳代謝症候群的診斷標準為：下列5項因子中，包含 3項或以上者就屬新陳代謝症候群： 

（1）腹部肥胖：男性腰圍90公分以上、女性腰圍80公分以上。 

（2）高血壓：收縮血壓130 mmHg以上或舒張血壓85 mmHg以上。 

（3）高血糖：空腹血糖值125mg/dL以上。 

（4）偏低的高密度脂蛋白膽固醇：男性低於40 mg/dL、女性低於50 mg/dL。 

（5）高三酸甘油酯血症：150 mg/dL以上。 

        新陳代謝症候群會導致體內慢性發炎反應、動脈粥狀發炎與硬化、並增加心肌梗塞與腦中風的風險，罹患糖尿病機會上升等病症。

粥狀動脈硬化形成

        新陳代謝症候群的在台灣有289萬人罹患新陳代謝症候群，所衍生出來的心肌梗塞和腦中風占國人十大死因前三名。而在新陳代謝症候群五項診斷依據中，有四項都與脂質代謝相關，脂肪似乎對我們國人造成極大的困擾。然而，脂肪真的是壞東西嗎?如果是的話，為什麼人體不發展將脂肪通通排出體外的代謝機制，反而堆積脂肪使其成為對自己有害的物質呢?透過『演化醫學』帶你破解脂肪是壞東西的迷思。

古老身體面對新興文化 你的身體經得起挑戰嗎

文明病 : 腰圍油滋滋 健檢紅通通

     62歲的C先生，於去年做了身體健康檢查，發現三酸甘油脂高達233mg/dL、血糖高達179 mg/dL、胰島素高達40 mU/mL、身體質量指數為29.06，超出正常範圍，而總膽固醇與低密度膽固醇也瀕臨臨界值。

醫生能為你做的事

        C先生因新陳代謝症候群，及可能罹患第二型糖尿病，被建議進一步至專門科別診斷治療。 醫生會建議C先生調整生活作息、少坐多動，調整飲食習慣、柴米油鹽糖能少則少、多吃蔬果，並可能為C先生開立降血糖、三酸甘油脂等藥物。這些藥物可以為C先生帶來立即性的緩解，但長遠來看C先生的狀況會因此而改善嗎?這些藥物有沒有甚麼背後的隱憂呢?還有C先生的中廣腰圍又該如何處置呢?

醫生沒告訴你事

         國人飲食因受到西方文化的影響，以高熱量高油脂為主，且長期久坐不動，導致新陳代謝症候群的族群日益增多。這些族群往往也是心血管疾病、腦中風、糖尿病、腎衰竭的高危險族群。我們接受到的衛教知識教導著我們著要多吃蔬果、多運動來維持健康的身體。然而，為什麼我們的身體需要均衡飲食、適量運動來維持健康、避免肥胖，而北極熊卻可以帶著厚厚的脂肪冬眠3-6個月也沒有任何問題? 這些身體病亂的本源到底是甚麼? 

        
        醫學界有一個新誕生的視野來回答這個問題，就是"演化醫學"。它是一門賦予疾病演化意義的新學科，以幫助我們了解現代文明病的根源。演化，就是指生物族群裡的基因表現，隨著時間在世代之間的變化。所有生物都有兩個偉大的使命：生存與生育。生物在廣大族群中因自然突變，存在不同的遺傳特質，造成個體間的差異。某些遺傳特質能幫助生物在當下的環境中生存，維持身體健康，也就是我們常聽到的適者生存，因此也提高適者繁衍生育更多後代的機會，並自然老化死亡。

        不適者就會產生疾病。疾病產生的原因勝多，有可能是因內生基因突變(如地中海型貧血)所造成的，或是外在環境(包含細菌感染、高油飲食)所造成的。演化醫學所探討的，是我們人類隨著長久時間演化的內在遺傳因子，與快速發展的外在環境因子衝擊所造成的疾病。

       人類的演化可以從舊石器時代開始算起，從兩足直立行走的猿人在經過基因與環境的相互作用，與自然選擇的過程演化成現代人，中間歷經超過300萬年的演化時間。

我們的身體究竟適應了甚麼?

　　
        舊石器時代人口少密度稀、物資糧食缺乏，使得人類覓食相當不易，肚子經常挨餓。人類需要長途跋涉採集果葉、耗費大量體能打獵動物才能尋得食物，食物種類多元豐富。對於可能尋不到下一餐的對策，身體會將多餘的能量，以可以轉換更多能量的脂肪型式儲存在體內以備用，並在飢腸轆轆時，將脂肪分解作為能量來源。能夠適應"長走長跑耗費體能"，以及"儲存脂肪作為能量備用來源"的基因特徵，在舊時器時代是較具有生存優勢的族群，相對地，這些族群也提高繁衍生育的優勢，並將這些基因特徵，遺傳給後續世代。這樣的生活環境與文化維持了約200-300萬年，直到1萬2000年前，農業革命使得人類的生活型態進入另一個里程碑。
     

        農業革命就是人類由大自然採集狩獵者的依賴角色，變成糧食栽種者的生產角色。人類靠著密集勞動相繼培育出大麥、小麥、豌豆、稻米、小米等農作物，以及羊、豬、牛、貓、雞、鴨等家畜。穩定的農耕和畜牧文化，使得社會人口數量增加，促成以物易物的商業模式與定居群聚的社會模式。分立的群聚地區分別各自發展出特定的農作物和家畜，造就"數量充足而種類固定的飲食文化"，與舊石器時代的"糧食缺乏而種類多元"的飲食文化大相逕庭。適應舊石器時代的後代，因基因演化與飲食文化的差異導致營養素缺乏，疾病產生，如Vitamin C缺乏造成的Scurry壞血病、Vitamin B1缺乏造成的Beriberi (糙皮病)、Vitamin B3缺乏造成的Pellagra (腳氣病)、碘缺乏造成的Goiter (甲狀腺腫大)及鐵缺乏造成的Anemia (貧血症)。另外，人口密集、交換糧食與衛生環境不佳致使傳染病肆虐，如1346年至1353年的黑死病、結核、麻風、梅毒、天花及脊髓灰質炎。

面對200萬年的演化
我們享受了甚麼好處?

身體需要付出甚麼代價?

        
        1760年工業革命迄今，人口據增，也為人類文化史揭開新的一面。這段期間，不論是在食、醫、住、行、育、樂各方面都大大炯異於舊石器時代與農業社會生活。在飲食方面，工廠量產與精製加工食品取代自耕農作物；在醫療方面，科技醫療進步與抗生素、疫苗的發現，改善衛生環境，延常人類平均壽命；在居住方面，工廠大樓林立形成新的城市景象；在行動方面，久坐少動成為主要的生活型態；在教育方面，公共衛教的普及使得傳染病發生率大幅降低；在娛樂方面，開始講究生活品質。

        

　　

　　然而，快速發展的文明使我們的身體面對了極大的挑戰。歷經200多萬年舊石器時代的生活，我們的身體早已適應並演化成適合密集勞動與饑荒挨餓的古老身體，而面對僅僅發展200多年，這種過量肉食及久坐不動的新興文化，導致無法適應環境者，罹患文明病及現代疾病，如肥胖、新陳代謝症候群、動脈硬化、胃酸過多 、阿茲海默氏病 、焦慮 、窒息 、哮喘 、癌症、氣胸慢性、疲勞綜合徵、肝硬化 、便秘（慢性）、冠狀動脈心臟疾病 、克羅式病 、憂鬱 、糖尿病（1 /2型）、肺氣腫、脂肪肝綜合徵、青光眼、高血壓 、慢性失眠、 腸躁綜合徵、多發性硬化症、骨質疏鬆 、軟骨症等等。

我們的身體，想念原始的野蠻

        異於農業時代的傳染病是單純的外在環境因素所導致的，文明病是進化太快的外在環境與演化太慢的內在基因交互作用所產生的的負產物。這些不適應新興文化的疾病通常是潛伏而緩慢的在體內發展，長年累積，造成慢性發炎，以致於老了越來越受病痛所困。我們的身體，想念原始的野蠻，惟有回到舊石器時代的生活方式，多運動、均衡多元飲食與食不過量才能幫助我們預防疾病，健康的老化。