让人变瘦的脂肪真的存在!这种脂肪,可通过3种方式抵御肥胖

左侧为棕色脂肪组织未激活状态,右侧肩胛部位的棕色脂肪组织被激活。(图片来源:罗格斯大学


棕色脂肪组织(BAT)内含有大量线粒体,可以高效地“燃烧”糖类和脂质,并以热能的形式产出。因此它一直被视为自身解决肥胖和糖尿病的最佳组分。今日发表在《自然》上的研究,再次印证了BAT的强大防肥胖功能,其同样能够解决肉蛋奶食物代谢中的肥胖元凶——支链氨基酸。


撰文丨杨心舟



帮助减肥的脂肪


随着生活水平提升,全世界的肥胖人口正在迅速增加。许多人一边毫无节制地摄入能量,却又一边希望自己逐渐变大的肚子能瞬间消失。但是,脂肪作为一种功能性的代谢产物,它本身只是人类用来储能和抵御寒冷的,无论你摄入的是糖、蛋白质还是油脂,只要体内能量过剩,它们就会经过生化循环变成脂肪储存起来。脂肪对远古时期食物来源不足、生存环境恶劣的人类来说,是一种完美的身体组分。


而像平时肉眼可见,聚集在腹部的主要是皮下脂肪,属于白色脂肪组织(WAT),白色脂肪组织中会含有一些大的脂肪液滴,它的作用也是收集、储存着来自身体各处多余的脂肪。这些聚集在腰腹部的脂肪的确已经被研究证实会提升患心脏疾病、糖尿病的风险。而同样属于白色脂肪组织的内脏脂肪的威胁更大,附着在内脏器官上的脂肪过多,会给器官的正常运作带来额外负担。


但是,人体所有的脂肪组成中,还有一类被称作棕色脂肪组织(BAT)的类型,它的作用恰恰相反,主要是通过消耗糖和其他分子来为身体供能。因为BAT中聚集着许多含铁的线粒体,其才呈现出棕色,这也是它与白色脂肪组织最明显的区别。


身体内几种脂肪组织类型,棕色脂肪组织(左)、白色脂肪组织(中)、米色脂肪组织(右)


很长一段时间,科学家都认为棕色脂肪只存在在一些小型哺乳动物和新生儿体内。上个世纪初期,一些解剖学家从成人的肩膀和脖子附近发现了一些“腺体”,其形态学特征就与动物中的棕色脂肪组织一样。只不过科学家一直苦于没有方法能直接在成人体内证明BAT的存在,直到2002年,才诞生了一种放射性示踪剂,人们终于可以追踪BAT储存的具体位置并探究BAT的功能。


随着年龄增长人体内棕色脂肪组织会减少

随着之后对BAT的深入研究,科学家已经将BAT定义为一个重要的产热器官。它运作的方式不是类似于打寒颤的物理产热,而是一种通过燃烧多余能量的生化产热方式。这是人类在演化过程中用来抵御寒冷的机制。例如,婴儿刚出生时颤抖行为还没有发育成熟,必须依靠BAT来维持低温时的体温。而随着年龄增长,体内的BAT含量也会下降,这一定程度上也能解释为什么人进入中年后会有“发福”的现象。



耗能产热的棕色脂肪


现在科学家已经发现,棕色脂肪主要是通过其中线粒体内膜上的解偶联蛋白1(Uncoupling protein 1,UCP1)来发挥作用。UPC1可以让脂质和碳水化合物在氧化分解后,不走向ATP合成,而只是单纯地向周围散发热量,因此UPC1也被称作产热素。这是所有恒温动物细胞都存在的一种温度维持机制,特殊的是,UCP1在棕色脂肪组织中的表达量非常高,因此BAT产热能力也远高于普通水平。


在2009年发表在《新英格兰医学杂志》的研究中,科学家已经通过含放射性元素的糖分子确认,棕色脂肪组织是糖类和脂肪酸的代谢中心区域。同时他们也发现棕色脂肪组织会在18~19℃的环境温度中开始发挥作用。


2012年的一项研究中,科学家让6名男性自愿者在不能活动的情况下,连续3小时穿着冰凉的外套——外套里循环流动着18℃的水,这个温度足以降低他们的体温,又不至于让他们不断打颤。与正常室温相比,这6名男子在3个小时内多消耗了250千卡的热量。如果每天都多消耗250千卡的话,那么只需两周他们就能多减掉大约1千克的赘肉


现在,BAT分解糖和脂质分子的机制已经研究得比较清楚了,但是除了这两类分子,饮食中蛋白分解产生的氨基酸也是主要的代谢产物。大量摄入肉蛋奶类食物,会显著提升身体内支链氨基酸(BCAAs)的水平甚至在一些运动补剂中为了保证肌肉增长也会添加许多BCAAs。而在人体必需氨基酸中,亮氨酸、异亮氨酸和结氨酸都属于BCAAs。


现有的研究已经发现,过量的BCAAs与许多代谢综合征有着直接联系,血液中BCAAs水平过高会显著提升肥胖和心血管疾病的风险今年6月发表在《糖尿病》上的研究,就指出控制BCAA的代谢过程,是解决肥胖和糖尿病的重要措施。


那么棕色脂肪组织有没有可能也能担任起清除BCAAs的重任呢?



分解支链氨基酸


今日发表于《自然》的研究给出了肯定的答案。在研究中,来自加州大学旧金山分校的Shingo Kajimura选取了BAT活性不同的自愿者,分别检测了他们在不同温度条件下体内代谢分子的变化情况。结果Kajimura意外发现那些体内BAT活性较高的人,在低温时血糖浓度没有变化,但是血清中结氨酸的含量显著下降了。在进一步的分析中,他发现不光是结氨酸,包括亮氨酸和BCAAs总体的水平都和棕色脂肪组织呈负相关的关系。


为了排除这些BCAAs被身体吸收,他检测了对BCAAs吸收率很高的骨骼肌,但也没有发现肌肉比例随着温度发生了明显变化。那么这些BCAAs去哪了?他们使用了类似追踪糖类分子的方法,通过放射性示踪剂追踪了亮氨酸的走向,结果最终在棕色脂肪组织中找到了大量从血清中消失的亮氨酸


并且,这些棕色脂肪组织中用于催化BCAAs的支链氨基酸转氨酶的表达水平非常高,最终这些氨基酸进入了线粒体中被分解,释放出热量Kajimura团队还发现了,这些氨基酸是如何进入线粒体的。SLC25A的蛋白家族承担了这项重要任务,而在人类中SLC25A44是主要的转运把关蛋白。在小鼠中将该家族的蛋白失活后,棕色脂肪组织也无法再处理这些支链氨基酸,因此BAT也会变得比正常小鼠更大。


SLC25A失活的小鼠,棕色脂肪组织要更大(右)


文章的共同作者,罗格斯大学的Labros S. Sidossis教授表示:“这项研究首次发现了棕色脂肪组织更多有意思的作用,而许多支链氨基酸补剂并不适用于那些年长的或已经有肥胖迹象的人群。”



保证BAT高活性并不难


既然棕色脂肪组织有如此多的作用,如何增加棕色脂肪的含量呢?大部分研究都已经确认,低温会激活BAT的活性。也就是大约19℃的环境,能够让人感觉到凉意却又不至于冷到发抖时,棕色脂肪组织就会帮助你燃烧体内的各种代谢分子产热。在2013年的一项研究中,当受试者连续6周每天都在一间17.2℃的房间里待2小时。只需要6周,他们会消耗比常人更多的卡路里。


如果不想过冷,同样可以选择加入让身体“过热”的锻炼活动中,在锻炼后身体会产出一种被称作鸢尾素的激素,可以诱导白色脂肪组织发挥和棕色脂肪组织一样的作用,这些脂肪不仅会帮助减轻体重,还能控制血糖水平。


另外还有研究指出不充足的睡眠会扰乱体内激素水平,并且会抑制住棕色脂肪组织的活性,因此每日保持8小时的充足睡眠也能够助力BAT发挥作用。总之,我们只需要稍微付出一点努力,连身体里的脂肪都会帮助你减肥,那还有什么理由不赶快行动起来呢?


原始论文:

BCAA catabolism in brown fat controls energy homeostasis through SLC25A44

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1503-x


想了解更多关于棕色脂肪组织的信息,可以阅读原载于《环球科学》的文章“棕色脂肪真的有潜力帮助我们减肥”



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