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运动为什么会让我们健康呢? 今天不只讨论运动和血糖的关系， 也讨论为什么人会变胖变瘦。
也顺便介绍人体运动时使用的能源状况，并在文末讨论最近减脂常被提及的生酮饮食
在文章最一开始，我们就要介绍身体最重要的能量来源—糖。
糖，这个酉字边的糖，代表的是广泛的碳水化合物们，
主要就是饮食里的糖、淀粉，还有身体里面的肝糖。为什么是最重要的呢？
因为神经细胞只能使用他，缺少的时候大脑就会大吵大闹，轻则饥饿、头晕、颤抖，重则失神甚至昏迷。
这些症状，
其实都是"自私"的大脑，为了保护自己的食物而启动的机制，
目的就是节省葡萄糖(glucose sparing)。
http://imgur.com/LGvunuA
Glucose sparing，就是希望身体能不要用糖的时候就不要用，
虽然前面提到的目的是把糖留下来给大脑，但其中也有很大的意义是使用身体储存最多的能源—脂肪。
用很简单的数学就可以知道一个50公斤，体脂肪25%的女生，有12,500公克的脂肪可以提供超过110,000大卡的能量；
相反地，糖类只能提供约2,000多大卡的能量。
这其中的原理其实跟人类的演化有很大的关系：因为人类的饮食习惯与迁徙特性，
比起需要大量水分(约3倍的重量)才能储存每公克产能4大卡的糖类，
每公克能产生9大卡的脂肪是最佳的能量储存方式(还能御寒呢)。
http://imgur.com/YYCj4gB
而一般我们日常生活中的行走、呼吸、产热，脂肪其实都也负责了很大比例的能量支出，
无奈我们现在都吃太好了，收入大于支出的情况下，呼吸就会瘦是很难做到的。
不过在上面的图，我们可以发现在最大摄氧量(VO2max)65%的运动强度下(在这里我们就说有氧运动好了)，
身体会消耗很多的脂肪，这也是以前的人总是说要减脂就要做有氧运动的原因。
在运动强度提升的时候，因为脂肪提供身体能量的速率小于身体消耗的速率，
我们就开始使用糖类作为能量的燃料来源
(因为产生ATP的速率，糖解>柠檬酸循环>脂肪降解, β-oxidation)。
http://imgur.com/NeItfx7
燃烧糖类虽然可以补偿能量的快速消耗，但是别忘记我们身体里的糖真的没有很多，
所以当糖快用完的时候大脑就告诉你：我不行了，哭哭。
但是发现因为高强度运动整体消耗的能量更多，对肌肉成长的刺激也更大，
而且当肌肉量增加时基础代谢率也会随之提升，所以高强度运动现在是减肥运动的主流。
糖类在血液系统的一个浓度指标就是血糖，糖类平常以肝糖的形式储存在身体各处肌肉组织以及肝脏，
在需要的时候借由血液输送到身体各处。
而血糖的调整主要就是由大家耳熟能详的胰岛素和升糖素来控制。
这个关系其实很简单，胰岛素就是靠着叫细胞们(主要是肌肉肌细胞)摄入多一点葡萄糖到细胞内堆积成肝糖；
而升糖素则是叫细胞把糖吐出来到血液里，就是这么简单。
http://imgur.com/Wh9yREK
在我们吃饭以后，食物被消化、吸收，血糖就会随之上升。
而上升的幅度，就和食物的GI值(Glycemic Index)有关了：
高GI质的食物，就是被消化得快、被吸收得也快，所以吃完之后血糖一下子就升上去了，
常见的代表就是加工过的精致食物；相反地，低GI的食物就是会比较慢被消化，
慢慢释出糖类、慢慢地被吸收。
高低GI的摄取并没有绝对的对与错，要注意的是吃的时间：
在运动前两个小时会建议低GI饮食(绿灯)，为了是避免高GI造成高血糖时，
产生大量胰岛素发挥效果正要降低高血糖的时间点(这也是吃饱想睡的原因)
我们刚好又在高强度运动中消耗血糖，最后会造成能量不足的提早没力；
而在运动的当下或运动之中，我们就可以吃高GI的食物或饮料来补充能量。
http://imgur.com/rKOrkBD
而降血糖的胰岛素失调，就是糖尿病。
当没有胰岛素或胰岛素没有办法发挥功能叫细胞把血糖吃进去的时候，
在血液中的葡萄糖就会持续增加，过高的血糖会因为代谢压力(oxidative stress)的关系，
造成血管细胞很大的伤害，所以会有心血管疾病、脑中风、视网膜血管出血等并发症。
另外，因为肌肉细胞的养分摄取不足，肌肉量就会逐渐减少，
这和在糖尿病初期就会有明显的体重减轻是有直接相关的。
http://imgur.com/nyB7t8Z
那运动跟血糖有什么关系呢？
其实后天的糖尿病(第二型糖尿病)和身体的不活动(physical inactivity)有很大的关系。
虽然第二型糖尿病的直接病因科学家还在研究当中，
但是目前的实验证据都显示肥胖与不运动是糖尿病的高度危险因子。
后天的糖尿病换一个角度来看就是胰岛素抵抗(Insulin resistance)，
细胞不接受胰岛素的讯号传递。
原因呢？很大的可能就是细胞认为自己已经有很多的肝糖(下图)储存能量了，
无法再吃下更多血中的葡萄糖。
最后在始终无法控制上升血糖的恶性循环里，胰岛素的量持续升高，
而细胞的反应就更加冷漠(抵抗)，终于胰脏的胰岛因工作过量而坏死，
悲惨的不可逆伤害就越来越严重。
所以，从减少危险因子的角度来说，运动是可以减少糖尿病的发生机率。
因为运动可以帮助细胞提升对胰岛素的反应，而摄入血中的糖类到细胞内，
维持正常的身体运作。
不论是肥胖的人或是糖尿病患者，
肌肉细胞摄取葡萄糖的能力都在运动之后有显著的增加，
并且在实验里发现是因为胰岛素依赖型(insulin dependent)的
葡萄糖运转蛋白4(Glucose transporter type 4, GLUT4)的数量增加，
所以细胞在感受胰岛素的刺激下产生更多的葡萄糖摄取通道，
达到控制血糖、储存能量的结果。
http://imgur.com/A3z1pRN
回到Glucose sparing，自私的大脑感觉快要没饭吃就会叫你停，
这其实是一个好的机制，不然你会跑到死掉。
但是随着运动的强度提升，身体使用的能量就是会由脂肪转变成糖，
那运动员为什么可以维持看似体力无限的高强度运动呢？
答案是训练，身体在经过训练的刺激之后，
在摄氧能力、心肺功能输出、粒线体的数量提升等，
巨观、微观的层面都会有明显的提升。
可以借由观察常见的无氧代谢产物—乳酸，
了解身体对有氧/无氧的功能：有氧与无氧不是一个非黑即白的分界，
是比例的分配。
http://imgur.com/S4cPeSE
因为糖脂的碳氧比例不同，可以由呼吸转换比率RER, respiratory exchange ratio求出能量比例分配，
RER=0.7代表消耗的能量以脂肪为主；RER接近1.0则代表消耗葡萄糖为主。
一位长跑健将在80%VO2max强度的时候，能量的分配可能是糖50：脂50；
而篮球选手在强度80%的时候，能量分配可能是糖80：脂20。
这中间的差异就是长跑选手可以在这个强度下维持较久；
而篮球选手可能在这样相同的强度下能有相对更强的肌力、爆发力。
在上图的研究当中(由Lactate Threshold的提升)，
我们了解到这个有氧/无氧的比例是可以随着训练提升的，
说明了长跑选手的有氧能力比较强也是这么一点一滴地训练出来的。
在有氧能力比较强的情况下，燃脂的比例提升，体脂就会普遍更低；
另外在运动时间的表现上，
也因为比较晚或者较少使用葡萄的glucose sparing情况下，
能够在同样强度(速度)下更持久而不会累。
但在优秀的有氧能力下，运动员依然还是需要些许的糖类提供燃脂产能的不足，
这是也是为什么当低糖饮食后在比较高强度的运动时会心有余而力不足。
在只要不是100%的燃脂产能，
人都还是会需要糖类来提供能量(因为糖烧起来就还是比较快)。
况且，最极端的有氧运动：马拉松，在最后冲线的时候还是需要无氧燃料给予的支持。
说到低糖饮食，人体在极端的恶劣环境下(长期饥饿)
我们肝脏细胞会代谢储存的脂肪产生酮体，以供神经系统应急，
此时会减少糖类的使用，并消耗大量的脂肪，甚至是某种形式的浪费脂肪。
当我们以低碳水化合物、中量蛋白质与高量脂肪来模仿这样的饮食环境，
就是生酮饮食。过去常使用于治疗药物无法控制的癫痫孩童，
但现在尝试此饮食用于减脂的人也不在少数。
不过在低糖的前提下，已经大大限制了高强度运动的表现，
所以一般追求表现成绩的时候，此类的方法不是一个好选择。
延伸阅读：
低氧运动环境提升有氧与燃脂的能力
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乳清蛋白不能帮助增长肌肉? !
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