大多数人都知道，肥胖是一个能量平衡的问题。如果一个人摄入的能量超过实际消耗的能量，根据热力学定律，这部分多余的能量必然要有个去处，通常是储存到脂肪中。然而，尽管能量摄入和能量支出的不匹配对于理解肥胖现象至关重要，但这一点还不足以解释肥胖症到底是如何发生的。我们需要首先了解的是，究竟哪些因素能够引起能量摄入和能量支出的不平衡。
有一个很有趣的问题特别值得思考：为什么人类没有进化出一个调控体系，来保证能量摄入精确匹配身体所需而不是过多？理解这一点，或许可以对想控制自己体重的人们有所帮助，也或许能帮助政府找到一些控制肥胖流行的解决方案。
目前有几个观点试图解释人们为什么有时会过多摄入能量。这些观点通常围绕饮食中常量营养物的含量进行阐释。常量营养物包括脂肪、蛋白质和碳水化合物。各种食物含有的这些成分的量是不一样的。
例如，肉类含有大量的蛋白质和脂肪，却只有很少量的碳水化合物；而米饭则含有大量的碳水化合物和一点点蛋白质，但几乎不含脂肪。解释人类过度摄入热量的学说之一叫做“蛋白质杠杆”假说。这个观点认为，人类摄入食物主要不是为了摄入能量，而是为了摄入蛋白质，因为身体不仅对热量有需求，对蛋白质也有需求。如果蛋白质摄入量相对于脂肪和碳水化合物的摄入量来说偏低，那么为了满足蛋白质的需求，我们必然会过度摄入能量。
因此，肥胖可能是食物中蛋白质水平降低导致的。
另外，还有一个学说叫做“碳水化合物-胰岛素”理论。这个观点认为，碳水化合物使人变胖，因为身体摄入的碳水化合物能刺激胰岛素的分泌，胰岛素能促进碳水化合物以脂肪的形式储存，还能引起饥饿感导致摄入更多的食物。有几本书引发了“高脂肪低碳水”运动，此后这一观点在西方日益流行。这些书包括盖里·陶比斯（Gary Taubes）的《我们为什么会发胖？
》、尼娜·泰柯兹（Nina Teicholz）的《令人大感意外的脂肪》等。这些书极力强调摄入脂肪对身体有益。然而，传统的观点恰恰相反：饮食中过多摄入脂肪使人们变胖，可能的原因是脂肪能刺激大脑的奖赏中心，促使人们过度摄入食物。这个观点被叫做“享乐过度”假说。我们的身体里之所以存在这样一种过度的机制，可能是因为食物中含有某些我们所需要的脂肪——被称为必需脂肪酸。
也许，在远古时代，人类获取这些脂肪非常困难，因此，大脑进化出一种调控机制，使得我们在此类食物丰富时充分摄入它们能得到奖赏。但是到了现代社会，这一机制就对人体有害无益了，因为含有必需脂肪酸的食物已经过于丰富，而人体还在奖赏摄入它们。因此，当人们选择摄入脂肪时，通常会过度摄入能量。
读者或许以为验证这些假说会很简单——只需要让人们摄入不同组成的食物，并持续足够长的时间，看谁变胖了。
但主要的问题是，这种以人群为研究对象的随机对照试验根本不可能得到伦理委员会的批准，因为对人们进行预期结果是过度肥胖因而会导致健康受损的饮食干预，这是不可接受的。此外，即使有奇迹发生，伦理委员会批准了试验，还会有现实问题——招募受试者参加这样的研究也几乎是不可能的。你会愿意参与一项被告知吃一些东西从而让你变得肥胖的研究吗？
最后，即使得到伦理委员会批准并且也招募到一些受试者，控制他们的饮食并持续足够长的时间以得到结果可以说是颇具挑战性的，因为肥胖发展得相当缓慢。因此，你可能需要对受试者的饮食进行长达几年的控制，才能找到问题的答案。
显然，这样的“决定性研究”是不可能在人类身上完成的。因此科研人员最多也只能对动物比如小鼠（和人类同为哺乳动物，并且都能适应不同的饮食）进行试验，并观察它们发生什么。
我们刚刚完成了这样一项研究，总共用了1000只小鼠，用30种不同成分配比的食物来饲喂3个月（相当于人类的9年），2018年7月论文发表在《细胞代谢》(Cell Metabolism）上。我们为这个研究设计的食物包括两个系列的6种食物，其中蛋白质含量在5%～30%，脂肪含量固定在20%或60%；还有两个系列的6种食物，脂肪含量在8.3%～80%，而蛋白质含量固定在10%或25%。
所有上述食物中，蔗糖的含量是恒定的5%。在最后6种食物中，脂肪和蛋白质含量固定，蔗糖含量在5%～30%之间变化。
所有种类食物的其他成分是由深度处理的碳水化合物如玉米淀粉和麦芽糖糊精来配平的。我们对5种不同品系的小鼠重复了同样的研究，包括传统意义上认为对肥胖易感和对肥胖抵抗的小鼠品系。小鼠的体重和食物摄入都是每天监测一次，每周用小型的磁共振成像（MRI）仪器测定小鼠的身体脂肪含量。
这项大规模实验的结果非常清楚。首先，蛋白质含量在5%～30%之间的变化对总的能量摄入影响极小，而且对身体脂肪水平也没有显著影响。因此，本研究并不支持蛋白质杠杆假说。食物中的脂肪是导致肥胖的唯一因素？实际上，这一发现与中国的肥胖和食物摄入的变化情况也是吻合的。50年前，中国人几乎不知道肥胖为何物，人们也很少吃肉。然而，与肥胖的暴发相一致的是，肉类（即蛋白质）的摄入大量增加。
食物提供的能量中，蛋白质的高占比似乎在某种程度上刺激了中国人变胖，而不是保护中国人免于肥胖。其次，当食物中蛋白质和脂肪含量固定时，蔗糖含量从5%到30%的变化对小鼠的肥胖也没有明显的影响。
第三，较高水平的总体碳水化合物平均来说能防止体重增加。这一点不支持非常流行的碳水化合物-胰岛素模型，但是再一次与中国几十年前的情况相吻合，那时候人们主要的食物是碳水化合物，而且绝大多数人都很瘦。
实际上，导致小鼠肥胖的唯一因素就是食物中的脂肪含量。但是，二者之间的关系是非线性的。食物中脂肪含量在50%～60%左右时，小鼠摄食量增加，体重也增加。然而，食物中脂肪含量继续升高时，小鼠的体重反而增加得较少。取食脂肪含量为80%的食物和取食脂肪含量为30%的食物的小鼠，体重的增加差不多是一样的。
那么，为什么中等程度脂肪含量的食物能引发如此严重的问题呢？通过研究小鼠大脑，我们可以测定大脑中一个被称为下丘脑的控制区域中所有基因的表达。我们发现，下丘脑中与奖赏（比如内源性的阿片肽和多巴胺通路）有关的基因表达都显著上调了，并且与过度摄食和身体肥胖的水平相关。这些结果支持享乐过度假说。基本上，使得小鼠肥胖的唯一原因就是摄入脂肪，而小鼠之所以这么做是因为摄入脂肪让它们感到愉悦。
自我们的文章2018年7月份在线发表以来，对这项研究有许多负面的评论，绝大多数来自相信碳水化合物-胰岛素假说并践行（有时能取得令人难以置信的成功）低碳高脂（low carb-high fat, LCHF）饮食的人们。然而，重要的是要知道，我们的研究目的不是为了筛选一种能够控制肥胖的饮食。我们选取了一组瘦小鼠，观察饲喂何种饮食的小鼠体重会增加。
我们并没有选取一组肥胖小鼠，看何种饮食能使它们体重下降——正如大多数低碳高脂饮食者所做的那样。当然，有人可能会认为这只是同一件事的正反两面。其实并不尽然，因为魔鬼在细节中。前文提到，我们的实验中，食物脂肪含量50%～60%左右的小鼠最为肥胖。
因此，如果你现在很瘦，通过高脂（50%～60%）饮食让你变胖，这是很可行的；但是你可以通过将食物中的脂肪含量提高到80%、碳水化合物降低到5%左右，来逆转这个趋势。
小鼠的实验结果和人们摄入低碳高脂饮食的结果的差别，可能不像人们普遍认为的那么大，至少不像某些新闻报道的标题渲染的那么夸张。然而，还有一种可能的解释是，小鼠和人类对不同种类食物的反应可能并不相同。
如前所述，我们完全不可能开展一个基于人群的决定性实验来揭示其中的真相。此外，这项研究中有许多其他的局限之处也是需要强调的。比如，受经费限制，我们只能研究单一年龄、一种性别的小鼠。或许，这些研究结果在另一种性别或者更老的小鼠身上就重复不出来了。另外，尽管我们设计了30种不同配比的食物，但也仅限于脂肪、蛋白质和碳水化合物组分的变化。
最后，我们只通过饲喂食物的方式让小鼠摄取蔗糖，但有一些研究提示，通过饮水来让小鼠摄入蔗糖会有不一样的效果。更高的蔗糖水平可能也和肥胖有关，但我们并没有对其进行研究。
但总的来说，如果你相信我们能从这种对小鼠的研究中得到一些有用的信息，那么我们的研究显示，对于瘦体型的人来说，预防肥胖最好的策略是将饮食中的脂肪限制在不超过总热量的20%。我们的研究还发现，食物中糖类提供的热量超过30%并不是变胖的主要因素，但其他研究显示，饮料中的糖类则可能是。