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译者：瓶子     另外两篇作品请见这里，和那里。原文在此
有一种神奇的组织，它能毫不费力地燃烧卡路里，它能让人轻松减肥。调查人：乔·惠兰（Jo Whelan）

为了拥有好看的腰型，没人不痛恨可恶的脂肪。是的，就是那些肥肉，或者称为脂肪组织的，让我们鼓着啤酒肚，背着后腰赘肉，让男人挺着女人般的胸脯，让我们上半身肥大得像个松饼。整形外科大夫帮我们重塑美丽身段的时候，就把那些脂肪组织吸出来，然后和医疗垃圾一起扔出去。
让人啧啧称奇的是，还有一种脂肪组织，它可是控制体重的关键因素。那不是普通的白色脂肪，而是一种叫做“褐色脂肪”的特殊组织。
从这张显微照片可以看出，褐色脂肪中有大量参与了产热代谢的线粒体。图片摄影：劳拉·奥斯汀（Laura Austgen）和R·鲍文（R. Bowen）
有些哺乳动物的褐色脂肪可以把食物中的能量转化成热量，从而轻而易举地消耗卡路里。人们一度认为成年人类体内没有褐色脂肪，这个观点已经被大量的证据推翻了，至少有些成人的体内的确存在功能性的褐色脂肪。不同人身体内的褐色脂肪含量不同，所以有的人苗条，而有的人就肥胖，而且有些人随着年龄的增长会越来越胖。
通过实验，学者们正试图利用药物或手术的方法，来增加人体内褐色脂肪的数量或活性。吸脂手术抽出来的白色脂肪，可以被转换成褐色脂肪，然后将其回灌进人体。某些人类个体体内的正常褐色脂肪含量是50克，而这区区50克的褐色脂肪却能每天代谢掉大约500卡路里的热量。“我在健步机上锻炼身体，也很难消耗掉500卡路里”，哈佛医学院乔斯林糖尿病中心肥胖研究的负责人罗纳德·卡恩（Ronald Kahn）这样说，“如果我每天都不用做功就能消耗卡路里，那该多好哇”。
褐色脂肪的产热作用，或者叫做生热反应，已经被动物生理学家广泛研究过了。结果表明，褐色脂肪细胞里的线粒体很不寻常。线粒体是一种存在于大多数细胞内的结构微小的细胞器，它主要负责将营养物质转化成能量。在大多数普通细胞里，这些能量要不就是被储存起来，要不就是用于维持细胞正常代谢。然而，褐色脂肪里的线粒体含有一种叫做“产热蛋白（thermogenin）”，或者叫“解偶联蛋白1”的蛋白，这种蛋白能让能量变成易消散的热量。“这个细胞器的唯一用处就是消耗能量”，美国国立卫生研究院的研究人员弗朗切斯科·塞利（Francesco Celi）说道。
你也许也想到了，这种产热类型可以有效御寒，因此它可能是哺乳动物进化历程中的一个里程碑（详见后面的“哺乳动物的中央供暖机制”说明）。对人类婴儿而言，自身产热是一项很有用的功能，因为婴儿身体体积小，比表面积（即表面积与体积之比）较大，而且婴儿的体温调节系统还不完善——他们甚至都不会颤抖，因此他们的体温更容易散失。婴儿皮肤下的褐色脂肪堆积物清晰可见，主要分布在背部、肩膀和颈部。
然而成年以后，情况就全然不同了。尸体解剖显示，成年人体内不但没有明显的褐色脂肪，就连白色脂肪里也鲜见褐色脂肪的踪影。人们由此推断，其他身体组织必然承担起了在必要的时候产热的功能。比如说，人体可以通过肌肉颤抖以及非颤抖性的生热作用，来暖和自身。
2002年，一种叫做“断层CT扫描（PET-CT）”的新技术开始被用于窥视人体内部器官，并得出了一些非常奇怪的实验结果。此项技术就是对已注射放射性示踪剂的受试者进行X射线扫描，示踪剂可以标记出人体内代谢的活跃区域，而这往往是癌变的迹象。然而，图像会偶尔拍到一堆堆的干扰亮点，这些亮点分布于锁骨、肩部和后背。当时患者只穿了病号服，他们在扫描的过程中会瑟瑟发抖。一旦病房暖和起来，那些烦人的亮点就不见了。于是放射科医生怀疑，他们看到的那些亮点是由于冷空气调动了褐色脂肪所引起的。
褐色脂肪现在越来越火啦，一些机构在志愿者的配合下已着手系统地寻找这个组织。最近几个月发表的一系列研究结果表明，有些人的体内具有小而分散的、轮廓清晰的褐色脂肪组织，每个组织都有专属的密集供血管道和神经网络。取样分析显示，这些组织含有发热蛋白（thermogenin），而这正是褐色脂肪的分子特征。
“现在没人会怀疑成年人是有褐色脂肪的，而且褐色脂肪可以在正常环境下被激活。”撰写过相关论文的罗纳德·康恩（Ronald Kahn）这样说(The New England Journal of Medicine, vol 360, p 1509)。然而不是人人体内都有褐色脂肪。鉴于目前为止接受测试的人数不多，研究人员打算初步确定一下究竟哪类人的体内褐色脂肪最多。
年龄是一个考察因素。最近一份调查指出，年龄在23~35岁的受试者里面大约有半数人具有褐色脂肪，而在24名年龄在38~65岁的受试者里面只有2个人具有褐色脂肪(Diabetes, vol 58, p 803)。该研究还发现，体内褐色脂肪含量低的人更容易发胖。
我们能说褐色脂肪可以预防发胖吗？长年在瑞典斯德哥尔摩大学研究褐色脂肪的简·内德歌德（Jan Nedergaard）这样说：“褐色脂肪是否存在和发胖与否，我们无法断定这中间的因果关系”。他还指出，肥胖也可能通过某种机制降低人体褐色脂肪的含量。
然而，动物实验验证了褐色脂肪的缺失导致了肥胖这个观点，而不是相反的情况。例如，经过遗传修饰而缺乏发热蛋白的小鼠，则更有可能发胖(Cell Metabolism, vol 9, p 203)。康恩（Kahn）说：“我们认为骨瘦如柴很可能是人体具有更多的有活性的褐色脂肪的结果。”
在这场事关代谢的博弈游戏里，我们中的一些人幸运地具备了能合成褐色脂肪的基因，而其他人则不得不与变胖作终生斗争。“我们知道，有些动物的不同个体之间，用来调控可激活褐色脂肪合成量的基因是不同的”，康恩（Kahn）说，“所以我认为这个道理也适用于人类”。
这就带出了一个至关重要的问题，我们是否可以利用褐色脂肪的神奇力量，来帮助那些肥胖症患者重塑腰身？理论上这是可行的，如果我们能增加褐色脂肪的数量，或在普通的环境温度下提高它们的活性，当然最好能双管齐下。
激素替代法,图中的黑色阴影部分为断层CT扫描拍下的褐色脂肪。右图为受试者在挨冻的情况下拍的扫描照片；左图为室温下该受试者体内的褐色脂肪踪迹，可以看出此时的褐色脂肪活性不明显。(摄影:W·范马肯·李彻谭博 (W. Van Marken Lichtenbelt))

内德歌德（Nedergaard）认为问题的重点，在于如何防止人体内的褐色脂肪随着人年龄的增长而衰减。他还说，“大多数发胖现象都是人到中年或者稍晚的时候出现的，这也正是褐色脂肪的活性开始减退的时候”。或许我们可以找到褐色脂肪衰减的原因，然后通过补充缺失的激素等手段来逆转这个过程。而这个激素究竟是什么，目前还是一个谜。
一些现有的格列酮类或噻唑类的糖尿病药物，在实验阶段即被证实能够提高大鼠体内褐色脂肪的数量，同时还能在实验室条件下刺激合成人的褐色脂肪细胞。然而，当这些药物用来治疗糖尿病的时候，它们并没有促进褐色脂肪的合成，更没把人变瘦。
另一条研究思路是考察动物体内褐色脂肪在冷环境中被激活的机理。在动物以及成年人类的体内，褐色脂肪细胞的激活是靠释放去甲肾上腺素激素来实现的，这种激素能与细胞表面的叫做β-3的肾上腺素受体相互作用。如果给啮齿动物和犬类服用能够刺激这种受体的药物，这些动物就会体重减轻。然而当人类试图以相同方法来实现减肥的时候，却收效甚微。这可能是因为大多数人的体内现存的褐色脂肪的活性太低了。
如果人体内的天然褐色脂肪已经衰退了，那我们恐怕需要采用一种更彻底的办法。这方面的研究工作才刚起步，目前已有两个小组正尝试实验室培养褐色脂肪细胞，然后将其手术注入人体。
康恩（Kahn）的小组正致力于研究一种名为骨形态发生蛋白7的蛋白，它还有两个名称分别叫做BMP-7或成骨蛋白1。这种蛋白最著名的功能是促进骨骼和软骨形成，该蛋白经过遗传改造后已经广泛用于骨外科手术。去年，该小组研究发现，如果把小鼠胚胎干细胞分化出来的细胞用BMP-7处理以后，这些细胞就会转变成褐色脂肪细胞。把这些褐色脂肪细胞移植到一种不会对非亲缘组织产生排异反应的小鼠体内以后，这些小鼠的体内就会出现一些分散的褐色脂肪（Nature, vol 454, p 1000）。
为了验证人体是否也适用于上述方法，这个小组正尝试用BMP-7蛋白处理通过吸脂得到的人类白色脂肪细胞。然后再将由此方法得到的褐色脂肪细胞回注到原来的捐赠者体内。康恩（Kahn）说：“这个办法的研究前景还是很好的。”。
吸脂术并不是唯一的能够获取褐色脂肪细胞原材料的办法。《科学》杂志上有篇文章列举了2008年十大科学突破，其中有一项就是哈佛医学院的一个小组发现，胚胎发育过程中，褐色脂肪细胞不是从脂肪细胞分化出来的，而是来自肌肉前体细胞(Nature, vol 454, p 961)。这个小组还发现了一个被称为PRDM16的指令基因，这个基因可以在褐色脂肪细胞形成过程中让肌肉前体细胞和褐色脂肪细胞相互转换。该研究的带头人布鲁斯·斯皮格曼说：“这个基因是褐色脂肪的主要调控因子”。
上个月，这个小组描述了这样一个实验，他们从小鼠体内获取了上皮细胞，并且激活PRDM16和另一个基因，然后将改造过的小鼠上皮细胞重新移植回同一只小鼠体内。经过断层CT扫描，研究人员发现这只小鼠体内的移植组织已经转化为细小而分散的褐色脂肪组织了(Nature,DOI: 10.1038/nature08262)。这个研究小组目前正在探索把这个方法复制到人类身上的可能性，同时也在筛选潜在的候选药物，以便开启人体内的PRDM16基因。斯皮格曼（Spiegelman）说：“显然，人体内是具备这些代谢途径的”。
然而，利用药物或手术手段来操纵褐色脂肪，也不是毫无风险的。塞利（Celi）指出，一旦能量消耗加剧，人体内就会出现高代谢通量的状态。随之而来的后果是，人体会受到代谢产物——自由基的潜在威胁，而自由基是公认的致癌或加速衰老的元凶。
如此说来，既然人为地激活褐色脂肪可能引发副作用，那为什么不可以通过多受冻或者降低供暖温度而达到同样目的呢？这样激活褐色脂肪多简单啊！乍看之下，后者既帮我们拯救了腰围，又保护了地球，前景很诱人是不是！
可我们还没意识到，为了实现这个看似有意义的想法，人们还得忍受令人不爽的室内低温。还有，人们也不知道低温激发出的褐色脂肪活性是否会给身体带来什么意想不到的连锁反应。正如内德歌德（Nedergaard）说的那样，我们抵御寒冷的自然反应是多吃点，或者多披上件衣服。
尽管还有许多悬而未决的问题，不过人们已经知道成年人体内是具备褐色脂肪的，而且它们是能够发挥作用的。这可能为人类开辟一个全新的控制体重的备选方案。是否有那么一天，有种能增强褐色脂肪的药物得到准许，并用于肥胖症的治疗呢？如果这些药物被验证为安全和有效的，那么它们最终可以给那些体重正常却追求完美身材的人服用吗？
全球性的肥胖症是一个非常复杂的问题，这涉及到生理、社会、经济和心理的诸多因素。我们并不是要说这些因素可以靠神奇的小药丸统统解决，但是我们会一点一滴向目标努力。正如施皮格尔曼（Spiegelman）所说：“我们有潜力开发出一种全新的减肥方法”。
哺乳动物的中央供暖机制
瑞典斯德哥尔摩大学的简·内德歌德（Jan Nedergaard）和芭芭拉·坎农（Barbara Cannon）认为，褐色脂肪很可能是生物在进化过程中适应环境的结果，它曾经帮助首批哺乳动物开拓全新的生态位。
他们推测说，突变可能产生了一种叫做产热蛋白（thermogenin）或者解偶联蛋白1的蛋白，继而赋予组织产热的能力。而这个过程可能发生在哺乳动物进化的早期(Physiological Reviews, vol 84, p 277)。产热蛋白（thermogenin）可以把食物中的能量转化成热量。
与其它一些让我们成为恒温动物的进化适应一起，产热蛋白使得第一批小型哺乳动物可以夜间活动，还能让它们生活在更加寒冷的环境中，从而降低了与那些冷血的爬行动物直接争夺食物的概率。
内德歌德（Nedergaard）说：“褐色脂肪的存在为哺乳动物们开辟了新的生态位，使它们可以在夜间活动。当其它动物感觉寒冷难耐时，这些动物仍然能到处活动和捕食，这无疑是一种优势。”。
乔·惠兰是常驻英国牛津的作家