解讀丨聶萌、胡澤平（清華大學）

點評丨李小英（復旦大學附屬中山醫(yī)院內(nèi)分泌科主任、主任醫(yī)師，教授）

碳水化合物是生命細胞結(jié)構(gòu)的主要成分及主要供能物質(zhì)，并且有調(diào)節(jié)細胞活動的重要功能。

然而，研究人員在關(guān)于碳水化合物對人體健康影響的“利弊”問題上一直存在爭論。近日，來自廈門大學的林圣彩教授在Cell Metabolism雜志上發(fā)表了題為Carbohydrates: Not All that Bad?的評論文章，提出了關(guān)于碳水化合物與人類健康之間關(guān)系的最新觀點，指出碳水化合物并不都是有害的。

近期一項開創(chuàng)性研究，揭示了有關(guān)葡萄糖代謝的新通路及其全新的生物學功能：糖酵解產(chǎn)物丙酮酸可經(jīng)過氧化脫羧反應(yīng)生成醋酸，具有重大意義【1】（關(guān)于這篇文章，BioArt有過詳細的報道，特特別邀請了林圣彩教授進行點評，高度評價了該工作，認為“這項研究顛覆性地擴展了細胞中的葡萄糖代謝路線圖，發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)過剩的碳源在轉(zhuǎn)化為丙酮酸以后，還可以通過兩種代謝途徑生成乙酸。該研究很大程度上拓展了當前學術(shù)界對葡萄糖代謝途徑的認識，對豐富葡萄糖的生物學功能具有重要意義”，詳見：Cell亮點丨劉曉靜博士等發(fā)現(xiàn)新的醋酸合成路徑以及丙酮酸的抗氧化功能——林圣彩點評）。此外，一項長期的臨床隨訪研究則顯示長期低碳飲食相較于合理碳水化合物攝入可導致更高的死亡率【2】。鑒于此，林圣彩教授指出：碳水化合物絕不僅僅只“干壞事”，而“平衡膳食有益健康”這一觀點，為人們建立健康的飲食習慣提供了重要指導建議。

該評論指出，由于過去的研究證明葡萄糖代謝，尤其是糖酵解在為腫瘤細胞快速增殖中提供生物材料，以及肥胖和糖尿病等代謝性疾病的發(fā)病率升高，因此碳水化合物一直被“妖魔化”，特別是高碳水化合物飲食被認為是有損人體健康，并且與代謝型疾病（例如肥胖癥與糖尿?。?/span>密切相關(guān)。也因此，低碳飲食曾一度被廣為推崇，風靡一時。著名的阿特金斯飲食法（Atkins diet，通常指只吃肉類、魚類、蛋類等高蛋白、高脂肪食品，而不吃米面、蔬菜和水果等碳水化合物食品，也就是通常所謂的生酮飲食習慣）就是通過控制碳水化合物的攝入量，使人體的代謝模式由碳水化合物代謝轉(zhuǎn)變?yōu)橹敬x，以供給機體對能量的需求。

眾所周知，低碳飲食如此流行是因為它能在短期內(nèi)有效降低體重，但同時也伴隨了易疲勞，腎臟負擔加重，機體酸平衡被破壞等副作用【3】。值得注意的是，我們似乎還忽視了長期低碳飲食對人體有何影響。而在2018年7月發(fā)表在Cell Metabolism雜志上的一項研究中，中科院遺傳發(fā)育所的John R. Speakman團隊進一步證明，是膳食中的脂肪，而并非蛋白質(zhì)或者碳水化合物，在小鼠模型中導致了肥胖【4】（1000只小鼠10萬例數(shù)據(jù)，確認只有脂肪才會導致肥胖——遺傳所在Cell Metabolism發(fā)表重要成果）。

葡萄糖代謝生成乙酸的路徑。圖片引自：Cell Metabolism，Lin et al., 2018

目前，越來越多的證據(jù)表明盲目追求低碳飲食確實有失偏頗。2018年9月，美國杜克大學的Locasale團隊在Cell雜志上率先開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)葡萄糖參與細胞內(nèi)自身醋酸合成新途徑【1】。該研究利用結(jié)合穩(wěn)定性同位素示蹤實驗和液相色譜-高分辨色譜儀的代謝流分析技術(shù)，首次揭示了糖酵解產(chǎn)物丙酮酸可經(jīng)過氧化脫羧反應(yīng)生成醋酸，并且新生成的醋酸還可進一步被轉(zhuǎn)換為乙酰輔酶A中的乙?；?，展現(xiàn)了由糖向脂轉(zhuǎn)化的新途徑。同時，丙酮酸被氧化成醋酸這一過程消耗了內(nèi)源性過氧化物，揭示了丙酮酸具備體內(nèi)天然的抗氧化劑的功能【1】。林教授在評論中指出，該研究證明葡萄糖代謝在細胞抗氧化中起到關(guān)鍵作用。過去在一些體外細胞培養(yǎng)或者糖尿病模型中的研究表明高糖可能導致ROS產(chǎn)生增加，從而造成細胞毒性。然而這些研究通常忽略了組織與細胞間的葡萄糖濃度差異性，而這與葡萄糖所發(fā)揮的功能密不可分。目前Locasale團隊的這項研究僅局限在于腫瘤細胞，正常細胞是否存在這一現(xiàn)象仍需進一步確認。但總體來說，該研究進一步豐富了人們對于葡萄糖生物學功能的認知，特別是葡萄糖可能在此過程中“發(fā)揚了利他主義作用（altruistic role）”，消除了ROS從而起到保護細胞的作用。這些提示或許日常飲食中的碳水化合物對人類健康的益處遠比我們想象的要多。

令人驚喜的是，來自美國波士頓布萊根婦女醫(yī)院和哈佛醫(yī)學院的研究人員于2018年8月在Lancet Public Health發(fā)表了一項題為Dietary carbohydrate intake and mortality: a prospective cohort study and meta-analysis最新研究，全面的揭示了飲食中不同含量碳水化合物對人群死亡風險的影響，有助于回答日常飲食中不同成分的組合對人體健康的長期影響。具體來說，研究人員首先對來自美國四個社區(qū)的15482名被測試者進行了膳食調(diào)查問卷，隨后又結(jié)合了來自北美，歐洲和亞洲等多個國家的43萬名被測試者數(shù)據(jù)進行了薈萃分析，最終發(fā)現(xiàn)總體碳水化合物攝入量與預期壽命之間存在著“U形關(guān)聯(lián)”。也就是說，過高或者過低的碳水化合物攝入量均與壽命縮短有關(guān)，而中等碳水化合物攝入（碳水化合物占總熱量的50%到55%）與早期死亡風險的相關(guān)性最低。這一結(jié)論推翻了“碳水化合物有害”這一論調(diào)（最近，Cell雜志推出了一篇題為Carbotoxicity—Noxious Effects of Carbohydrates的文章特別提出了“碳食毒性（Carbotoxicity）”的概念，看上去有些危言聳聽）。此外，值得注意的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)飲食中蛋白質(zhì)和脂肪來源也與壽命相關(guān)。相較于動物性蛋白質(zhì)和脂肪，植物性蛋白質(zhì)和脂肪與死亡風險相關(guān)性更低【2】。這也提示，不同來源的碳水化合物對于人體健康或許也具有不同的意義?？偟膩碚f，該研究提示長期過高和過低的碳水化合物攝入均對人體健康無益，保持適量碳水化合物攝入，平衡膳食才有益健康。

值得高興的是，已經(jīng)有研究表明食物的類型和來源對人體具有重要影響。例如近期發(fā)表在JAMA Internal Medicine的研究基于“碳水化合物-胰島素模型”給出一定的飲食指導建議：少吃糖負荷高的碳水食物，多吃低糖負荷的碳水食物，特別是全谷類食物【5】。

綜上所述，林圣彩教授在評論中提出，面對飲食中的碳水化合物，我們要回歸理性，重新審視碳水化合物在人體內(nèi)的功能，只有做到平衡膳食才能真的有益健康。這或許也與中國傳統(tǒng)儒家哲學的“中庸之道”不謀而合。但是什么才是真正的平衡膳食，如何才能做到合理而平衡的飲食，也是未來我們?nèi)孕枥^續(xù)探究的重要問題。

李小英（復旦大學附屬中山醫(yī)院內(nèi)分泌科主任、主任醫(yī)師，教授）

碳水化合物的攝入與肥胖、糖尿病和心血管疾病的關(guān)系一直受到關(guān)注，也備受爭議。近年，由于低碳水化合物飲食，甚至生酮飲食（碳水化合物占總熱卡<10%）在減重治療中十分流行，許多人甚至談“糖”色變。因此，有必要澄清一些有關(guān)碳水化合物的事實真相。美國健康營養(yǎng)調(diào)查（nhanes）數(shù)據(jù)顯示（https:>碳水化合物攝入量與糖尿病患病率呈顯著負相關(guān)關(guān)系（見下表）。中國健康與營養(yǎng)調(diào)查（CHNS）數(shù)據(jù)也顯示（https://www.cpc./projects/china/data），從1997年到2011年期間，中國人碳水化合物攝入量由62.0%減少到52.3%，然而，期間糖尿病患病率（自報）從1.53%增加到3.85%，碳水化合物的攝入量與糖尿病患病率也呈現(xiàn)負相關(guān)。因此，人群數(shù)據(jù)并不支持碳水化合物攝入增加與糖尿病風險增加有關(guān)。流行病學研究顯示，含糖飲料攝入與糖尿病和心血管疾病風險增加有關(guān)（JAMA.2004;292:927-934，Circulation.2010;121:1356-1364），其中主要為含糖飲料中的果糖引起的一系列代謝紊亂。2017年柳葉刀（Lancet）雜志發(fā)表了一項前瞻性城鄉(xiāng)流行病學研究（PURE），包括42,152名中國人，結(jié)果顯示碳水化合物的攝入量增加與死亡風險增加有關(guān)（Lancet.2017;390(10107):2050-2062），實際上這種風險只在碳水化合物攝入量占總熱卡的60%以上時才顯著增加。然而，目前中國人碳水化合物攝入量約為50-55%。最近，制糖業(yè)面臨大量指責，認為制糖業(yè)支持的研究，隱瞞了碳水化合物與心血管疾病的關(guān)系?！犊茖W》雜志最近撰文澄清，迄今并無充分證據(jù)表明制糖業(yè)有意干預科學研究（Science 2018;359(6377):747-750）。大量人群研究表明，適當?shù)臄z入碳水化合物（占總熱卡的50-55%）對健康起到十分有益的作用。

參考文獻

1    Liu, X. et al. Acetate Production from Glucose and Coupling to Mitochondrial Metabolism in Mammals. Cell 175, 502-513.e513, doi:10.1016/j.cell.2018.08.040 (2018).

2    Seidelmann, S. B. et al. Dietary carbohydrate intake and mortality: a prospective cohort study and meta-analysis. Lancet Public Health 3, e419-e428, doi:10.1016/S2468-2667(18)30135-X (2018).

3    Adam-Perrot, A., Clifton, P. & Brouns, F. Low-carbohydrate diets: nutritional and physiological aspects. Obes Rev 7, 49-58, doi:10.1111/j.1467-789X.2006.00222.x (2006).

4    Hu, S. M. et al. Dietary Fat, but Not Protein or Carbohydrate, Regulates Energy Intake and Causes Adiposity in Mice. Cell Metabolism 28, 415-+, doi:10.1016/j.cmet.2018.06.010 (2018).

5    Ludwig, D. S. & Ebbeling, C. B. The Carbohydrate-Insulin Model of Obesity: Beyond 'Calories In, Calories Out'. JAMA Intern Med 178, 1098-1103, doi:10.1001/jamainternmed.2018.2933 (2018).