胡里奥·特谢拉（Julio Teixeira）医生身着蓝色手术服、口罩和帽子，站在一个特大号手术台旁。南希·鲁比奥（Nancy Rubio）的球状腹部从无菌蓝色手术单的矩形开口中凸起。他握着两根长金属杆，看起来像是准备玩桌上足球，但他的动作有条不紊且轻柔，眼睛则专注地盯着鲁比奥身体两侧的两块大型平板屏幕之一。特谢拉是这种微创手术的专家，他正在进行胃旁路手术，这是美国最常见的手术之一。但他也有可能在一夜之间治愈患者的2型糖尿病。
鲁比奥身高不到五英尺，体重208磅，属于肥胖，几乎是她这个身高健康体重（120至130磅）的两倍。这位52岁的厄瓜多尔人早在二十多年前生完孩子后就患上了2型糖尿病。随着快餐饮食导致体重增加，她的病情恶化：披萨和中餐是她的最爱。肥胖会增加2型糖尿病的风险，而且两者往往相伴而生。
多年来，鲁比奥的身体将她高热量的饮食分解成葡萄糖（一种糖），葡萄糖被吸收到血液中。她的胰腺产生胰岛素，胰岛素打开她的细胞，使葡萄糖进入并产生她正常运作所需的能量。如果身体不能产生胰岛素（1型糖尿病患者就是这种情况），或者细胞忽视或抵抗胰岛素（2型糖尿病患者常见），血糖水平就会升高，引发糖尿病的致残性并发症。在鲁比奥的案例中，这些并发症包括关节炎性膝盖疼痛（因为她的关节承受着她的体重）、高血压、胆固醇升高和高血糖。
2型糖尿病在全美有超过2500万病例，是美国75岁以下成年人失明、肾衰竭和截肢的主要原因。它还增加了神经损伤、心脏病和中风的风险。2007年，美国糖尿病治疗和间接医疗费用高达1740亿美元。随着肥胖症在这个国家和全球蔓延，这些成本正在迅速上升。
传统上，医生们认为对抗2型糖尿病的最佳方法是通过饮食和运动引起的体重减轻，这有时可以缓解胰岛素抵抗。但许多患者从未设法长期保持这些改变，而且改善可能需要数月或数年，如果真的有的话。当生活方式改变失败时，患者必须通过定期注射胰岛素或口服药物来控制血糖。糖尿病患者的医疗费用通常是非糖尿病患者的2.3倍。在她手术的前一天，鲁比奥告诉我她尝试过节食，但无法减重，尽管她明白后果。“我担心糖尿病会影响我的脚，导致坏疽，”她通过翻译解释道，眼中噙满了泪水。
绝望之下，鲁比奥选择了旁路手术：这是减轻多余体重、或许能挽救生命的捷径。Roux-en-Y胃旁路手术——以19世纪首次进行小肠改道手术的瑞士外科医生César Roux命名——被证明在生理上是有效的。现代版的Roux-en-Y（读作roo-en-why）涉及将胃缩小成一个小囊，以抑制进食和食欲，然后将该囊连接到肠道的较低部分。通过使用较少的肠道，吸收的营养物质减少，患者体重减轻。
这个手术几乎肯定会让鲁比奥迅速减肥。但现在很明显，胃旁路手术的效果可以深入得多。那一次相当常规的手术很可能也会根除鲁比奥的糖尿病。
去年三月，国际糖尿病联盟认可减重手术作为肥胖患者2型糖尿病的治疗方法，并引用研究表明该手术可使约85%的患者病情缓解。减重手术是所有针对肥胖患者的减肥手术的总称。胃旁路手术是这些手术中的一种，它首先将胃分成小囊和大囊，然后将小胃囊连接到小肠下部；Roux-en-Y是该组中最受欢迎的胃旁路手术。
该联盟的认可，是对数十年研究和医学经验的非凡肯定，这些研究和经验表明，减少食物摄入的手术可以改变整个身体的生物化学。它也标志着对糖尿病进行重大新攻势的开始。
美国每年进行的20多万例胃旁路手术，对于仅在这个国家就有2500万糖尿病患者来说，帮助是有限的。在全球背景下，挑战甚至更大：国际糖尿病联盟估计，到2030年，全球将有约4.39亿人患有2型糖尿病。缺乏保险和患者不愿接受手术也使得旁路手术不太可能成为万能药。但现在，研究人员开始理解特谢拉所称的胃旁路手术的“魔力”，他们正致力于寻找一种能达到同样效果的化学疗法。
东卡罗来纳大学布罗迪医学院外科主任沃尔特·波里斯说：“我们也许能准确地找出减重手术为何能引发疾病缓解，并开发出阻止糖尿病的药物。”他首次证明了这种手术后疾病的消失。“那样我们就不需要手术了。”
一些研究人员已经确定了某些对2型糖尿病至关重要的激素和氨基酸。今天南希·鲁比奥不得不在纽约市圣路加-罗斯福医院接受手术。明天像她这样的人也许能够服用一片药，从而摆脱糖尿病和胰岛素注射的双重痛苦。
也许关于旁路疗法最令人惊讶的是，医学界对它的理解仍然如此贫乏。特谢拉亲眼看到，只需重新连接消化道，他就能重新编程身体的荷尔蒙，重置其新陈代谢。手术三天后，三分之一的糖尿病旁路患者在体重尚未减轻一磅的情况下，出院时不再需要胰岛素，或只需较低剂量。手术能够影响糖尿病的事实早在1955年就已被注意到，当时布鲁克林退伍军人医院的外科医生默里·弗里德曼（Murry Friedman）观察到，他的三名因溃疡而接受胃切除术（切除部分或全部胃）的患者也从糖尿病中康复了。但他的发现发表在一本鲜为人知的外科杂志上，并在尘封的医学图书馆档案中被遗忘了。
二十年过去了，波里斯才首次认识到旁路手术在消除糖尿病方面的潜力。波里斯是一名普通外科医生，1977年抵达布罗迪医学院后不久，他被要求专注于利润丰厚的肥胖领域；Roux-en-Y最终成为他首选的技术。当一位同事要求他尝试对一位肥胖的糖尿病患者进行手术时，他勉强同意了，并指出手术风险会更大，因为糖尿病患者通常更容易感染，需要更严格的胰岛素调节。
“手术后我们为各种麻烦做好了准备，但没有糖尿病的证据，”波里斯回忆道。病人恢复良好，他的糖尿病似乎消失了。接下来三名肥胖糖尿病病人也发生了同样的事情。波里斯对这种变化感到非常惊讶，以至于他最初怀疑他的同事可能误诊了病人。当时糖尿病被认为是一种无法治愈的慢性疾病——它不可能凭空消失。即使他重新检查了医学检查，波里斯仍然不相信。
为了他们的第五位患者，波里斯和其他医生寻找他们能找到的最严重的糖尿病病例。她的血糖高达495（正常值约为100），每天服用90单位高剂量胰岛素。手术后，这名女性的血糖水平骤降。“手术后第二天，她需要八单位胰岛素，第六天只需要四单位。那是她最后一次需要任何胰岛素，”波里斯说。“起初我们很震惊，然后只是高兴，天哪，这意味着糖尿病可以逆转。”他回忆说，这是一个“如此疯狂的想法”，他的团队在接下来的几年里又进行了几次手术，然后于1982年发表了他们的结果。
即便如此，医学界也没有太大的反应。三十年前，旁路手术风险很大，涉及大切口、大量出血以及机械金属臂撑开厚重的脂肪腹壁并固定它们，而外科医生则手臂深埋肠道进行手术。患者恢复时间长，并发症可能很严重。波里斯潜心研究，继续收集数据并建立自己的论点。1995年，他发表了一项为期14年的随访报告，表明旁路手术对五分之四的糖尿病患者来说是长期解决方案。
这次波里斯的非凡发现开始引起关注。研究人员已将肥胖视为一种疾病，而非行为问题。到21世纪的第一个十年，肥胖的迅速增长——1980年至2008年间，美国成人肥胖率翻了一番，儿童肥胖率翻了三番——使其成为一个不容忽视的流行病。为此，医疗器械行业开发了新的手术器械，具有超长手柄，以方便对肥胖患者进行微创、无血手术。日益普遍的旁路手术是有效的，但研究人员仍在努力弄清楚它们为何有效。
布兰丁·拉费雷尔（Blandine Laferrère）是这项工作中的关键科学家之一，她是一位在法国出生和受训的内分泌学家，当时正在圣路加医院纽约肥胖营养研究中心研究调节食欲的激素。当身体需要食物时，胃上部和胰腺产生的生长素释放肽激素水平升高，向大脑发出信号并引发食欲。饭后，小肠壁中的特殊内分泌细胞释放其他激素（如胆囊收缩素、胰高血糖素样肽-1和催产素调节素），发出饱腹信号。拉费雷尔知道，在肥胖个体中，这些信号网络功能失调，使他们长期处于饥饿状态。当她看到圣路加医院的旁路手术患者在一次手术后如何减轻体重——以及他们的糖尿病——时，她产生了浓厚的兴趣。
“内分泌学家没有宣布，‘让我们找出肠道在2型糖尿病中的作用，’”拉费雷尔说。“只是外科医生进行了这种减肥手术，结果对2型糖尿病的缓解产生了惊人的效果。”
在研究糖尿病缓解背后的机制时，拉费雷尔重点关注了肠促胰素，这是一组在进餐期间刺激约一半胰岛素产生的激素。“我阅读了20世纪70年代中期和80年代早期来自欧洲的这些精彩论文，”她说。德国医生维尔纳·克罗伊茨费尔特（Werner Creutzfeldt）研究了调节胰岛素的肠道激素，他描述了一种“肠促胰素效应”，即部分消化的食物从健康人的胃中排出并进入小肠，引发肠促胰素的产生。肠促胰素反过来又促使胰腺分泌胰岛素，使血糖保持在正常水平。但在糖尿病患者中，肠促胰素效应减弱，因此胰岛素产生减少。
受克罗伊茨费尔特研究的启发，拉费雷尔决定测量餐后以及胃旁路手术前后肠促胰素水平和胰岛素分泌。在研究了仅仅三名糖尿病旁路患者后，她发现手术正在引发激素水平的剧烈变化。胃部缩小和小肠改道重新启动了肠促胰素效应，在一个月内提高了身体的胰岛素产生。与此同时，糖尿病症状也减弱了。“我震惊了，”拉费雷尔说。“我从未见过如此巨大的效果。”她的发现登上了2007年《糖尿病护理》杂志的封面。
然后，为了确定这种变化是否仅由体重减轻引起，拉费雷尔将一组对照组患者与胃旁路手术患者进行配对，匹配年龄、糖尿病病程和种族。对照组被安排了一种旨在使他们减轻与旁路患者相同体重的饮食，从而使她能够有意义地比较两组之间的身体化学成分。两个月后，所有患者都至少减轻了22磅，拉费雷尔开始测量他们血液中的肠促胰素和胰岛素含量。令她惊讶的是，节食者体内的肠促胰素水平及其影响都没有上升。比较结果表明，旁路手术本身似乎启动了激素网络：手术患者获得了饮食引起的体重减轻无法提供的代谢优势。
旁路手术的额外作用是胡里奥·特谢拉长期以来一直怀疑的。大约15年前，在纽约医学院的一次进修期间，他观察到重度肥胖患者接受开放式减重手术——一种老式的Roux-en-Y，采用巨大的切口，常导致可怕的并发症。1998年完成培训后，他开发了一种简化的、微创的Roux-en-Y版本。2001年，他搬到纽约阿尔伯特·爱因斯坦医学院，开始向其他外科医生传授他的方法，使用为肥胖患者进行手术而开发的更长柄工具。四年间，特谢拉完善了他的技术，并开设了为期六周的训练营，供外科医生学习他的手术程序。
“到2005年，我们意识到我们所做的不仅仅是肥胖手术；我们实际上是在调节这些患者的新陈代谢，”特谢拉说。他注意到血液化学和糖尿病、高胆固醇和高血压等临床状况的显著改善。“这些患者在一个月内就停用了所有药物。”由于这些变化发生得太快，无法仅仅归因于体重减轻，他感到困惑，于是七年前决定加入圣路加医院的拉费雷尔团队。
“胃肠道中有200多种激素，”特谢拉在圣路加医院的办公室里和我们聊天时解释道。所有这些激素都在争夺控制你的饮食行为。饥饿激素会驱使你进食。胃中的牵张感受器会发出信号，指示何时停止。这个硬连接系统对我们不断努力寻找足够食物以求生存的狩猎采集者祖先来说运作良好。在现代世界——廉价、高热量的食物随处可见——味觉、嗅觉、情感、学习、记忆和食物成瘾往往会压倒我们的生物信号，诱使我们在没有必要时也进食。“我们生活在一个物质极大丰富的时代，我们天生就倾向于储存这些卡路里。这就像一个陷阱，”特谢拉说。
像特谢拉这样的外科科学家正在寻求有助于我们摆脱困境的生物操作。他的工作重点是改变胃的结构并重新连接小肠，这是一个极其复杂的器官——绝非像人们曾经认为的那样，是一根将食物从胃输送到大肠的同质、23英尺长的管道。小肠有三个部分，每个部分都衬有独特的细胞，这些细胞分泌自己的激素并发挥不同的作用。因此，如果你切除或绕过某些部分，特定的激素就可以减少或消除。
小肠的第一部分，也是最短的部分，长度不足一英尺，是十二指肠，它直接连接到胃。十二指肠将部分消化的食物与胆汁混合，胆汁是一种由肝脏产生的苦涩的黄绿色液体，有助于消化脂肪。食物从那里通过小肠八英尺长的中间部分——空肠，那里有指状突起吸收重要的糖类、氨基酸、维生素和小蛋白质。小肠的最后一段，回肠，分泌肠促胰素并吸收更多营养，然后排入大肠进行排泄。通过将这些肠道连接重新组合成新的配置，特谢拉可以深刻地重塑身体的化学成分。
现在在手术室里，在视频摄像头和高能灯的引导下，他站在南希·鲁比奥上方，通过五个“钥匙孔”进行手术——半英寸的切口，作为整洁、无血的入口。特谢拉用剪刀、缝合器和针线缝合，操纵着一对两英尺长的杆子，这些杆子是为肥胖患者设计的，因为他们的体型使得外科医生需要保持超过一臂的距离。肠道并不像教科书上整洁的线条图。它看起来像一堆松散的淡粉色香肠，上面覆盖着黄色布丁。在一个健康个体中，这层脂肪毯厚度不到八分之一英寸，呈蕾丝状，几乎透明。鲁比奥的肠道覆盖着一英寸厚的脂肪沉积，这使手术更加复杂。
特谢拉计划将鲁比奥的胃从一个拳头大小的袋子缩小成一个拇指大小的囊，大大限制她进食的量。他还打算将其重新连接到消化道更远下方的一段小肠。他抓住鲁比奥的胃，研究了一个大约两英寸宽的区域，“足以容纳四盎司食物”——大约半盒果汁的体积，不到其正常容量的十分之一。他剪开胃，胃的稠度像香蕉皮一样，将器官一分为二，然后将两侧缝合。他将迷你胃囊缝合到空肠，大约在十二指肠后面两英尺处。（旁路越长，吸收的营养越少，患者减掉的体重也越多。）然后特谢拉将悬挂在大胃囊上的肠道连接到小肠的最后一段，形成Y形连接，这便是该手术名称的由来。这使得胃中重要的消化液可以排入肠道。
特谢拉缝合鲁比奥新的迷你胃时，他朝我瞥了一眼。“这对我来说是好玩的部分。我能建造出明天就能实际运作的东西。”
手术对糖尿病造成一石二鸟的效果，首先是结构上的，其次是荷尔蒙上的。在结构上，鲁比奥的胃只有原来的十分之一大小。只需几盎司的食物就能撑大她的胃囊，刺激胃壁中的牵张感受器，然后向大脑发送饱腹信号。由此带来的热量摄入严重减少将加速她的体重减轻。
第二种，激素的效应如何实现并不那么明显。当食物从胃囊排出时，它直接射入中肠，大部分未消化，直到到达Y形连接处并与胃液的酸性混合物结合。“关键在于未消化的食物直接进入小肠，”特谢拉解释说，“我们认为它在那里释放了一系列新的激素系统。”这种激素的洪水被认为通过增加胰岛素产生来使糖尿病进入缓解期，然后触发血液中葡萄糖的吸收。
胃旁路手术之所以在治疗糖尿病方面如此有效，可能是因为小肠的第一部分十二指肠功能障碍导致了这种疾病。这个仍有争议的假说来自另一位糖尿病外科先驱，纽约威尔康奈尔医学院胃肠代谢外科主任弗朗切斯科·鲁比诺（Francesco Rubino）。他认为，当十二指肠暴露于来自胃的营养物质时，其化学分泌物会阻碍胰岛素的产生或导致胰岛素抵抗。无论哪种情况，绕过十二指肠的旁路手术都可能阻止这种功能障碍。
鲁比诺的假设基于他在2004年对糖尿病大鼠进行的一系列实验。他将一个不透水的硅胶套缝合在大鼠胃的下缘，阻止食物与十二指肠接触。这种方式隔离十二指肠使得大鼠可以在不提高血糖的情况下摄入含糖液体，最终改善了它们的糖尿病症状。当鲁比诺用穿孔的套筒重复实验时，大鼠的糖尿病复发了。此后，波士顿麻省总医院体重中心和胃肠科的一个团队复制了这些结果，表明胃袖套手术模拟了胃旁路手术的效果，促进了体重减轻和血糖控制。鲁比诺的实验启发了一种人类胃袖套，目前正在智利和荷兰进行临床试验，荷兰团队报告了成功的体重减轻和糖尿病改善。
另一个解释胃旁路手术为何能治愈糖尿病的著名假说集中在肠道的另一端：回肠，该区域富含刺激胰岛素产生的肠促胰素细胞。Roux-en-Y手术缩短了肠道，使食物在消化过程的早期就进入回肠。特谢拉说，这种变化可能是旁路患者手术后肠促胰素和胰岛素水平上升，从而稳定血糖的原因。
理解旁路手术的潜在机制是一个紧迫的目标，因为手术的费用和复杂性使其超出了大多数肥胖糖尿病患者的能力范围。识别催化2型糖尿病缓解的化学物质和网络将是更具变革性的进展，因为它将有助于引导制药公司开发新的抗糖尿病药物。全球研究团队已经加入了这场探索。
在这种思路下，拉费雷尔尝试用旨在模拟肠促胰素作用的标准药物治疗她的患者。但是，尽管增加肠促胰素水平的糖尿病药物看起来有帮助，但“它们不如手术那么强大，”她说。复杂的胃部手术涉及肠道的许多区域，可能产生许多荷尔蒙后果，所以“认为改变肠促胰素是胃旁路手术后唯一的反应，那将是愚蠢的。”
2010年，拉费雷尔遇到了杜克大学医学中心萨拉·W·斯特德曼营养与代谢中心主任、生物化学家克里斯托弗·纽加德（Christopher Newgard）后，开始了另一个研究方向。纽加德的研究表明，胃旁路手术后，血液中三种必需的支链氨基酸（BCCAs）——亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸（存在于鱼、鸡蛋和豆类等食物中）——的水平显著下降。早在1969年，当时耶鲁大学医学院内分泌科主任菲利普·费利格（Philip Felig）就观察到，肥胖者、糖尿病患者和胰岛素抵抗者血液中BCCAs水平都高于正常水平。将这两部分信息结合起来，拉费雷尔想知道这些氨基酸是否可能与肠促胰素协同作用，以促进旁路手术后糖尿病的缓解。
靶向糖尿病药物可以利用旁路效应的最佳方面。
于是拉费雷尔将节食者和胃旁路患者的血液样本送给纽加德。与假说相符，纽加德发现胃旁路手术患者的BCCA水平下降了40%，而节食者则保持不变。是氨基酸水平下降导致了糖尿病缓解，还是缓解导致了BCCA水平下降？纽加德尚不能确定。为了探讨这个问题，他计划给肥胖、胰岛素抵抗的大鼠喂食缺乏BCCA的饮食，以观察减少这些氨基酸的膳食来源是否能改善血糖水平。如果有效，他将进一步研究活细胞中的BCCA化学网络，以确定新药的有希望的靶点。
在2011年完成的补充研究中，麻省总医院心脏病专家罗伯特·格尔茨滕（Robert Gerszten）表明，高水平的BCCA以及另外两种氨基酸（酪氨酸和苯丙氨酸）可以预测患者患糖尿病的几率。“这些BCCA水平在患糖尿病前12年就开始上升，”格尔茨滕说，“尽管胰岛素和葡萄糖水平保持不变。”但他也无法回答是化学变化先发生还是糖尿病缓解先发生的问题。“我们不知道你是摄入了过多的氨基酸，还是氨基酸代谢不良，从而导致了糖尿病，抑或是糖尿病以我们尚不知道的方式扰乱了氨基酸代谢。”即使这些氨基酸的高水平不是导致糖尿病的原因，但有证据表明它们是预测风险人群的有用生物标志物，使这些人能够在生病前调整生活方式。一个可能的生活方式改变可能是转向低蛋白饮食——例如，少吃肉、坚果、豆类和扁豆——这些是BCCA的主要来源。
手术两天后，南希·鲁比奥在圣路加医院的病房里等待出院。她摆脱糖尿病了吗？“她没事了，”特谢拉自信地回答。拉费雷尔不会称旁路手术为治愈；它可能是一种终身缓解，也可能只是一时的改善。“但它仍然是一件了不起的事情，”她说。“除非患者自行减掉100磅，否则我们无法通过药物治疗做到这一点。”她梦想着有一天能够通过靶向药物，利用胃旁路效应的最佳方面来实现这一切。
不到一个月后，鲁比奥和我坐在圣路加医院的候诊区，体重减轻了23磅，对现有手术所能达到的效果心存感激。“得了糖尿病后，我什么都怕。他们说心脏病发作，截肢，说器官受损，肝脏、肾脏。现在我更平静了，”她说。“我也不再因为想吃东西而焦虑。内心感觉像卸下了重担。”她仍然每天监测血糖三次，每次都为正常的葡萄糖水平而高兴：“现在我好多了，我已经忘记曾经使用过胰岛素。”
