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崔略商的博客

学书未成先习剑,用剑无功再读书

 
 
 

日志

 
 

这种脂肪会燃烧  

2009-04-23 00:00:00|  分类: 医学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文发表于《瞭望东方周刊》,有删改。感谢姬十三起的标题。

 

2008年,美国哈佛大学的科学家发现,棕色脂肪组织与肌肉存在着“亲戚”关系,甚至可能比它与白色脂肪组织的关系更近。这个发现被美国《科学》杂志评为2008年十大科学进展之一。

2009年,科学界再接再厉。49日出版的《新英格兰医学杂志》一口气发表了三篇有关棕色脂肪组织的论文,还外加一篇社论。这次,科学家们发现了棕色脂肪组织存在于正常成年人体内的直接证据,而在不久之前,人们还认为棕色脂肪组织主要存在于新生儿体内,随年龄增长而退化,到成年时几乎完全消失。

棕色脂肪组织是两种脂肪组织中的一种(另一种是白色脂肪组织)。它的作用是燃烧体内的葡萄糖和脂肪酸,将能量转化成热能,从而在低温环境下能够保持体温。正是由于它的这种“燃烧”作用,所以不少人寄希望于通过对棕色脂肪组织的研究,能够开发出新的减肥药物。

 

什么是棕色脂肪组织

  人和哺乳动物体内的脂肪组织可分为白色脂肪组织和棕色脂肪组织。前者就是我们通常认识的那种脂肪,广泛分布于皮下组织和内脏周围。棕色脂肪组织存在于人和所有哺乳动物体内,但主要是在新生儿和幼小的哺乳动物体内。

  这两种脂肪组织与白色脂肪组织既然都叫“脂肪组织”,它们的共同点当然就是细胞内都含有脂肪。它们的区别在于,棕色脂肪组织的细胞体积较小,细胞中脂肪颗粒较小,却含有大量线粒体,细胞周围有丰富的毛细血管,交感神经纤维直接到达棕色脂肪组织的细胞膜上。

  外表不同、结构不同,它们在能量代谢中所起的作用也截然相反。白色脂肪组织是能量仓库,它的作用是将多余的能量以脂肪的形式储藏起来;棕色脂肪组织则是通过它细胞内大量的线粒体将食物中的能量转化成热能。棕色脂肪细胞的线粒体有一种称为解耦联蛋白1UCP1)的物质,这种物质使得葡萄糖和脂肪酸分解产生的能量不能转化为ATP(为生物体直接供能的物质),而只能转化为热能。这就是为什么棕色脂肪组织较多存在于新生儿和幼小哺乳动物体内的原因:因为小家伙们刚生出来,身体的调节功能还比较差,不能通过“打哆嗦”(肌肉颤栗)这种方式产热来抵御外界的寒冷,所以需要棕色脂肪组织的帮助。打个比方来说,白色脂肪组织就好比被子,可以起保暖的作用;棕色脂肪组织就好比电热毯,通过产热来帮助机体抵御寒冷。

 

棕色脂肪组织与肌肉是近亲

  刚才已经说了,棕色脂肪组织虽然挂了个“脂肪”的名号,但它和我们一般认识的“脂肪”——白色脂肪组织在结构和功能方面不太一样。2008年夏天,哈佛大学的帕特里克·希尔(Patrick Seale)和同事们发现,在细胞的亲缘关系方面,棕色脂肪细胞和白色脂肪细胞也没有原来想象的那么近。

  研究发现,棕色脂肪细胞可以产生于表达Myf5基因的前体细胞,而这种Myf5基因以前被认为只能在肌细胞系表达。研究还发现,一种名为PRDM16的调控蛋白可以象开关一样控制前体细胞向肌细胞或是向棕色脂肪细胞分化,当这种调控蛋白存在时,前体细胞分化为棕色脂肪细胞,当这种调控蛋白缺失时,则分化为肌细胞,而不是原来设想的那样分化成白色脂肪细胞。这些现象说明,棕色脂肪细胞和肌肉细胞具有共同的前体细胞,也就是说,棕色脂肪组织在细胞来源上,可能反而跟肌肉更加亲近,难怪它和一字之差的白色脂肪组织有那么大的区别呢。这种细胞发育方面的关系也说明了为什么棕色脂肪组织会象肌肉那样消耗能量,而不是象白色脂肪组织那样储存能量。

 

最新研究:棕色脂肪组织在正常成年人体内也存在

  对于一些肥胖的朋友来说,也许他们很希望自己能够多一些这种棕色脂肪组织,好把多余的能量消耗掉,而不至于变成白色脂肪组织储存下来。然而,虽然人在当出生的时候体内有较多的棕色脂肪组织,但随着年龄的增长,棕色脂肪组织就越来越少了。甚至人们一度认为棕色脂肪组织一般不存在于正常成年人体内,只有那些长期在寒冷地区生活的成年人或者某些过度分泌肾上腺素类物质的疾病(如嗜铬细胞瘤)患者体内才有(这个很好理解,因为这些人需要更多热能)。

  近年来,这种旧的认识受到了怀疑。有一种称为正电子发射计算机断层扫描(PET)的医学技术,是用放射性标记的葡萄糖类似物作为显像剂,通过病灶对显像剂的摄取来反映其代谢变化,从而为临床提供疾病的生物代谢信息。有时在做PET检查的时候,会发现被检查者的颈部等区域会出现不应该有的假阳性图像,使检查结果受到干扰;如果提高室内温度或使用肾上腺素受体阻断药的话,就能减轻这种干扰。这种特征跟棕色脂肪组织很象,于是人们开始认为正常成年人体内可能也存在棕色脂肪组织。

  今年,哈佛大学的阿伦·塞佩斯(Aaron Cypess)和同事们利用PETCT的整合技术(PET-CT),对1972位准备接受颈部外科手术的成年患者进行扫描,并对手术切下的标本进行形态学检查和分子标志物分析,发现5.4%的患者确实拥有棕色脂肪组织,其中女性患者的比例高于男性。他们还发现,棕色脂肪组织的活性与年龄、体重指数、空腹血糖水平呈负相关,也就是说,棕色脂肪组织与这些衡量身体健康良好与否的指标有关。来自北欧的一个研究小组也证实了健康成年人体内确实存在相当数量具有代谢活性的棕色脂肪组织。

  荷兰马斯特里赫特大学的乌特·范·马尔肯·李赫腾贝尔特(Wouter D. van Marken Lichtenbelt)等人的研究发现低温下在96%受试者(24位受试者中的23位)中观察到棕色脂肪组织的活性,并且其活性与年龄和体重呈负相关,没有观察到棕色脂肪组织活性的正好是最胖的受试者。

 

棕色脂肪组织:“燃烧”减肥法?

  我们知道,肥胖是由于摄入的能量超过消耗的能量而造成的。从上面介绍的研究可以看出,棕色脂肪组织可以燃烧多余的能量,而肥胖者却偏偏缺少活性的棕色脂肪组织。那么我们能不能通过人为增加棕色脂肪组织或其活性的方法来达到燃烧能量而减肥的目的呢?

  看了上述研究的结果,不知道读者能不能猜到对于增加棕色脂肪组织活性来说,什么是最简单的方法?对了,就是挨冻。低温能够增加棕色脂肪组织的活性,消耗多余的能量。如果您是一位环保主义者或是一位冬泳爱好者的话,那么恭喜您,您具备了这个条件。如果您能做到天冷的时候室内不开暖气,并且坚持冬练三九,相信您的棕色脂肪组织活性就能增加,帮助您消耗掉多余的能量。不幸的是,可能很多人没有这个勇气和毅力。还有一个问题是,在寒冷环境下消耗的能量,人们往往会通过多吃来弥补,如果不改掉饕餮的爱好的话,您的减肥大计恐怕还是会功亏一篑。

  科学家们有更加高科技的点子,比如药物、基因治疗,等等。比如利用前面讲过的PRDM16调控蛋白促进前体细胞分化为棕色脂肪组织,另外有一种称为BMP7的蛋白也具有调控作用。如果人为增加这些调控蛋白,那么就能促进棕色脂肪组织的生成。但是,这些高科技的点子目前还都处在构思阶段,为了对人类的健康负责,要先把这些蛋白的来龙去脉、利弊得失搞清楚,否则如果仓促上马,搞得不好会酿成大祸。

  再报告一个令人沮丧的消息:“燃烧”减肥法曾经有过失败的先例。上世纪30年代曾经有过一个叫做2,4-二硝基苯酚的减肥药。它和棕色脂肪组织一样,能够阻止葡萄糖和脂肪酸分解产生的能量转化为ATP。正是这些能量不能转化为ATP,而是通过“燃烧”释放了热量,非常容易导致服药者体温过高,超过40,出现抽搐、昏迷,甚至死亡。再加上它的其他一些副作用,到1938年,2,4-二硝基苯酚就被禁用了。由此可见,如果我们要通过药物、基因治疗等手段人为增加棕色脂肪组织来燃烧脂肪的话,如何掌握“火候”可能也会是一个难点。

  假如有一天,棕色脂肪组织真的能够被利用来作为减肥的药物,那么无疑我们多了一种对抗肥胖的武器。但是不要忘了,武器能不能发挥作用,关键还是要看人,如果不能改变高热量高脂肪的饮食结构,不进行适当的体力活动,那么再好的药物也起不了根本性的作用,就好比一个从不打球的乒乓球菜鸟,拿再好的球拍也赢不了经常打球的高手。

 

除了减肥还有什么

  看起来,棕色脂肪组织从现在的研究到成功开发出减肥药之间还有很长的路要走,就开发新药而言,有可能会成功,也有可能会失败。

  当然,不能因为存在失败的可能性就放弃研究。何况,除了减肥以外,棕色脂肪组织还具有其他的研究价值。

  如前所述,阿伦·塞佩斯的研究发现,棕色脂肪组织的活性与年龄、体重指数、空腹血糖水平呈负相关,这其中的互相因果关系和具体的发生机制还有待进一步的研究来澄清。考虑到肥胖、衰老、糖尿病之间的关系本来就很密切,我们有理由相信,把棕色脂肪组织在这些过程中的作用搞清楚,对于我们认识这些疾病和状态并进而寻找有效控制手段有很大好处。


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