挨餓的長征路上，大腦是如何挺過來的？

博超同學，神經電生理碩士在讀

柏拉圖曾言：我為身體和大腦更高效而禁食。

挨餓，也許是大腦最擅長的事情之一。什麼？你不信？大腦這個脂質含量超過 50%、名副其實的大胖子，統領著人體吃喝拉撒睡，行動坐卧走等一切行為，竟然擅長挨餓？

好啦，我知道你不相信。就讓我用科學的證據來說服你吧。

早在幾千萬年前，我們的祖先——原始人逐水草而居，過著採摘狩獵的生活，每天睜開眼就聽到肚子咕咕地叫，想到的第一件事應該就是：今天吃什麼？那時候還沒有農業文明，動物也遠未被馴化，所以能吃的東西還真的不多，樹上的野果子熟了，摘幾個拿回去吃，水裡活蹦亂跳的魚看著就美味，逮兩條回去給老婆孩子嘗嘗鮮，草原上奔跑的羚羊跑得歡快，一群人圍上去把它拿下，又是幾天的口糧。食物種類雖然豐富多樣，但分到每個人嘴裡的東西卻少的可憐，明明剛吃過飯，肚子卻還在咕咕地叫。所以說，飢腸轆轆是大腦和身體最深的記憶。

那麼飢腸轆轆的年代，大腦又是怎麼熬過來的呢？

哈佛醫學院的 George F. Cahill 教授在他的文章 Fuel Metabolism in Starvation（飢餓狀況下的能量物質代謝）里揭開了這個謎題。

葡萄糖作為生物體主要的能源物質，為我們提供著充沛的能量，當葡萄糖供應充足時，大腦只以葡萄糖作為能源物質。而飢餓狀況下，體內胰島素含量較低，糖原分解緩慢，葡萄糖供應不足，不能作為長期的能源物質為大腦提供能量，此時酮酶開始分解代謝酮為機體提供能量，肝臟能吸收體內游離的脂肪酸，分解代謝為β- 羥丁酸和乙醯乙酸為大腦提供超過 60% 的能量，同時肝臟也吸收甘油，轉化為葡萄糖為大腦提供少量的能量。有趣的是，研究發現β- 羥丁酸是一種比葡萄糖更高效的超級燃料，它主導的能量代謝能改善中風、疲勞時大腦的缺血導致的能量不足，起到保護腦內的神經元的功能。

長期飢餓（1-2 周）後人體的β- 羥丁酸大致維持在 4-7mmol/L 的水平，身體會出現輕微的酮症反應，例如：四肢乏力、口渴、疲勞。而由於進化過程中長期以β- 羥丁酸作為能源物質，大腦不會受到酮症的困擾。當然挨餓的日子並不好過，長期的飢餓會導致骨質疏鬆、生長遲緩和營養不良，大腦的挨餓只是短期策略，為的還是更好地吃飽肚子。

從開源節流的角度看，用大腦用β- 羥丁酸和乙醯乙酸代替葡萄糖確實做到了廣開財源，那在勤儉節約上大腦又想到了什麼辦法呢？

下丘腦是大腦控制飲食和能量代謝的大管家，其神經元能整合外周神經系統傳遞到神經中樞的能量信號，控制人體日常的攝食行為和能量消耗，使機體處於能量平衡的狀態，保持身體健康。飽食狀態下，脂肪細胞分泌的leptin（瘦素）、胃分泌的 peptide YY（食慾肽）、胰腺分泌的胰島素會作用於下丘腦神經細胞從而抑制食慾，飢餓狀況下，下丘腦會釋放進食信號，促進胃分泌飢餓素從而激發食慾，刺激進食。

腦源性神經營養因子 /BDNF可以和酪氨酸激酶受體 B/Trkb結合，調節細胞間信號轉導，促進神經元分化和突觸形成，此外它能調控阿爾茲海默、帕金森氏病、癲癇等神經疾病的發生。BDNF 和 TrkB 在下丘腦中均有大量表達。

1995 年，Pelley mounter 向大鼠大腦中樞中灌注了 BDNF，大鼠食慾顯著減低，採食量下降，體重減輕。此後，研究者對大鼠進行了 Bdnf 基因突變、敲除實驗，大鼠採食量顯著提升，導致了肥胖，實驗還發現大鼠患上了 leptin 抵抗、胰島素抵抗和高血糖等併發症。Bdnf 基因缺失導致神經元樹突無法合成 BDNF，導致神經元突觸難以生成，除了影響學習與記憶之外，還使得瘦素和胰島素這些抑制食慾的化學物質，不能通過突觸傳遞將抑制食慾的信號傳遞到大腦相關區域，無法起到抑制食慾的功能。

從進化的角度來看，瘦素、胰島素、BDNF 這些調控著攝食與能量代謝的化學物質，是大腦在飢餓狀況下進化出來的一套神經調控機制，一方面它們使我們控制住食慾，從而節省了食物，另一方面它們也與神經元間建立反饋機制，將體內多餘的葡萄糖轉變為脂肪貯存起來，以備不時之需。

所以，忍飢挨餓的年代裡，我們的大腦確實進化出這樣一套擅長挨餓的方法。一方面，它廣開能源通路，將體內的脂肪通過酮代謝轉化為能量，另一方面，它省吃儉用，分泌各種各樣的激素讓我們少吃，提高對能源物質的利用效率，使我們度過了忍飢挨餓的艱難歲月。

文章的最後，給想要減肥的同學們一點建議吧。

脂肪這種東西，是我們進化路上適者生存的法寶，身體會無條件地保留。高脂、高蛋白的飲食方式推薦你試一下，這樣或許能激活我們體內的酮代謝通路，達到消耗脂肪的目的，最終使你變瘦。

高碳水化合物的飲食方式會使得體內的胰島素含量升高，這對脂肪的消耗其實是不利的。所以要儘可能減低飲食中對碳水化合物的依賴。

瘦素、腦源性神經因子在睡眠中會大量地分泌，如果飲食不規律、經常熬夜，那變胖的風險無疑會升高很多，這樣的生活方式要盡量避免。

參考文獻

:

George F.Cahill, Jr. 2006.Fuel metabolism in starvation.Annual Review of Nutrition

穀物大腦：神經發生和控制主控開關的禮物——如何改變基因中註定的命運

穀物大腦：有利於大腦達到最佳狀態的飲食習慣——禁食、脂肪和必要的補劑

Liao GY, An JJ, Gharami K, Waterhouse EG, Vanevski F, Jones KR, Xu BJ.2012.Dendritically targeted BdnfmRNAis essential for energy balance and response toleptin. Nature Medicine

楊海麗.2016.腦源性神經營養因子(BDNF)及其受體(TrkB)對小鼠體重和能量消耗的調控作用.博士學位論文

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