每周，大约有20人到美国匹兹堡大学医学中心进行减肥手术评估。他们告诉护士自己的医疗史，并进行常规身体检查。然后，他们会与外科医生探讨治疗方法。在过去25年里，该中心微创肥胖治疗学和常规手术部负责人Anita Courcoulas已经进行了无数次这种谈话。期间，她与患者分享的信息出现了戏剧性变化。多亏临床试验，她能够告诉患者要有信心，手术不仅对减肥功效显著，也能大幅降低心脏病、中风、癌症和死亡风险。
一种最流行的手术——胆肠吻合胃旁路手术能将胃缩小到鸡蛋大小——帮助超过60%的患有糖尿病的患者在至少7年里症状有所缓解。但她的论述中也存在缺陷：成本（约2.5万美元）；手术并发症风险低（与胆囊移除相当）以及有几率出现营养不良或对某种食物感到厌恶。但对于患者而言，最大的难题是不确定性。手术并非对每个人都有效，减重可能是暂时性的。
实际上，医生目前尚不清楚为何胃旁路手术和其他类似手术能控制糖尿病和其他疾病。传统观点认为，这些效力主要来自于患者减去的重量——通常是他们体重的1/4。但在上世纪80年代，一些患者发现在手术后，自己的新陈代谢出现快速变化，这显示其他因子也在发挥作用。现在，大量高调动物实验正在识别肠道适应新结构的潜在机制：彻底改变菌群种类、胆汁酸、激素分泌和组织生长。
人们还希望更多针对减肥手术术后情况的研究能帮助内科医生判断哪些患者手术效果会更好，甚至找出不用动刀就能改变新陈代谢的方法。1952年，减肥手术在瑞典初次登台，当时外科医生Viktor Henrikson从一位女性患者身上移除了105厘米小肠。但这一过程未能帮助该女性减去体重，但却治愈了便秘，并加速了她的新陈代谢。Henrikson的医疗报告显示，她“十分满意，并感觉自己更健康且更有能量了”。
在过去20年里，美国外科医生细化了手术流程。他们切掉接近每个末端的小肠，然后重新绕过约40厘米。这种所谓的空肠回肠旁路术能非常有效地减轻体重，但同时也会引起大量恼人的副作用，包括腹胀、腹泻、肛门灼烧和脱水等。旁路肠道内的菌群可能持续增加，而且肝脏也开始发炎。“每个人都意识到，在接受这种手术5年后，你失去了自己的肝脏。”华盛顿大学内分泌学家David Cummings说。
胃旁路手术可以说是目前的黄金方法。1977年，医生会在患者胃部顶端制作一个小袋状物，然后改变小肠的位置与其相连。旁路部分重新与小肠连接，形成一个“Y”形，因此它仍能排除液体和细菌，降低化脓风险。即便在胃旁路手术早期阶段，外科医生也注意到手术对新陈代谢的快速作用：患者的血糖水平在1周左右达到正常标准。一份1987年的研究报告称：“我们对这种迅速改善感到惊讶，即便患者可能仍呈现病态肥胖。
”患者表示，自己不再像手术前那么饥饿，他们吃的东西也较少。随着时间的推移，他们的食物偏好也发生了改变：他们常选择色拉而非甜点和油腻食物。而Cummings表示，这些改变将无法单以胃部尺寸的减小来解释，如果这些结果是无意识的，那么患者可能只是吃得更少。2002年，Cummings及其同事识别出了与旁路有关的首个生化基因位点。
他们追踪了数十位参与者血液中的胃饥饿素水平，这种“饥饿激素”由胃肠道细胞制造。通常，在胃被清空后，胃饥饿素会急剧上升，在大吃一顿后，就会下降。而Cummings发现，胃旁路手术会抑制这些变化。另外，麻省综合医院体重中心主任Lee Kaplan与来自希腊的外科医生Nicholas Stylopoulos研究发现，胃旁路手术能够稳定葡萄糖水平、推动新陈代谢以及引导动物选择低脂食物。
一个可能的解释就是寄生在肠道内的亿万微生物。2009年，亚利桑那州立大学Rosa Krajmalnik-Brown及其同事，分析了3位接受过胃旁路手术的患者粪便中的细菌基因。通过比较肥胖者和正常体重者发现，这些人肠道内的厚壁菌门相应较少，而γ-变形菌的水平较高。“即便样本较小，我们仍然能获得统计学上的显著差异，因为微生物发生的变化非常明显。”Krajmalnik-Brown说。
研究人员尚不清楚为何会出现这些特殊变化，但他们认为原因可能是厚壁菌门在接触氧气后死亡，而且缩短的胃肠道意味着充满小肠的氧气也会到达结肠。或者是食物消化速度加快导致了这些变化。进行胃旁路手术的老鼠肠道菌群也出现类似变化。不过，菌群变化是否会带来健康方面的改变还难以下结论，但有证据表明细菌有助于新陈代谢变化。Kaplan及其同事对肥胖小鼠施用了胃旁路手术。
结果显示，这些接受手术的老鼠不再肥胖，术后减去了约5%的体重。相关研究得出的证据表明，新陈代谢调节始于肠道，它也能将信息送到大脑、肝脏、胰脏、肾脏和免疫系统。“认为许多信息始于肠道的理论相对比较新颖。”Kaplan说。例如，研究人员目前发现胆酸类在信号传递方面发挥作用。这些液体能够乳化脂肪，以便其更有效地被新陈代谢掉。
密歇根大学神经系统科学家Randy Seeley及其同事，为变异和控制组老鼠提供了过多的食物，直到它们变胖，然后为它们实施了袖状胃减容术。手术1周后，两类老鼠都减掉了大量体重。但到第5周，只有控制组老鼠保持了减肥效果，基因变异老鼠出现反弹。离开法尼酯X受体（FXR）和胆酸类携带的信息，减肥手术最终失败。
有趣的是，控制组老鼠体内的罗氏菌属出现了显著增长，这种细菌在糖尿病患者身上出现被压抑的情况，该结果暗示，FXR及其相关的生物学路径可能变成治疗这些疾病的药物作用靶点。那么，这些发现如何被转化到人身上？“这些是高雅研究。”美国华盛顿大学医学院人类营养学中心主任Samuel Klein说。但他也反问道：“针对啮齿类动物的减肥手术也适用于人体吗？
”Klein认为，就像啮齿类动物一样，接受旁路手术几天后，患者的血糖有明显改善。但这可能是因为他们每天摄取的能量从大约4000卡路里降到了仅400卡路里，他说：“接受腹部手术的人，术后都不会非常饿。”胃旁路手术后，糖尿病缓解率远高于胃囊带手术——这种手术利用硅胶带挤压胃部以限制食物流动。
动物研究显示，这是因为旁路能在某种程度上改变新陈代谢，但Klein却认为，这只是因为接受旁路手术的人能减掉更多的重量。为了探索该问题，Klein将那些接受胃旁路手术减掉1/5体重的人，与胃囊带手术后减了同样体重的人进行了比较。所有患者在葡萄糖耐量、胰岛素敏感性和胰岛β细胞机能方面都有显著改善。他说：“我们并未发现”不同分组间有差异。
不过，他同意，啮齿动物的研究提供了一个相对快速的方法来调查特定生物路径以及检测为何只有一些手术能控制糖尿病、为何一些患者术后效果远好于另一些人。通过测试单个路径，研究人员希望他们可以开发个性化的治疗——无论是药物、益生菌或生活方式的改变，以改变特定患者体内失调的路径。“重要问题是，预测患者手术成功的因素是什么？”Courcoulas说。
而Courcoulas指出，唯一清晰的事情是需要更好地鉴定生物学标志。“我的那些基础科学领域的同事正在作出更大的贡献。”（张章）《中国科学报》 (2014-07-23 第3版 国际)