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肥胖是很多慢性病(如糖尿病、心脏病、非酒精性脂肪肝病)的高危因素,肥胖者总是希望在最短时间内毫不费力地减肥。那么,减肥有什么好的方法呢?我们知道,除去家族性肥胖遗传倾向外,肥胖的根本原因还是“多吃少动”,因此减肥的有效措施就是“少吃多动”。
可是,这类办法说起来容易做起来难啊!你让肥胖人士每次看到令人嘴馋的食物都忍住不吃,而且让他(她)成天拖着笨重的身体累到疲惫不堪,不仅减少生活情趣,而且降低生活质量,几乎没人有恒心坚持下去。
还有一种听得较少的减肥方式,那就是寒冷锻炼,因为这样可以“燃烧”脂肪,产热保暖。可是,如我们亲眼所见到的,那些生活在高寒地区的人并非个个瘦削。相反,很多人不仅身材高大,而且长得很肥胖。这是因为高寒地带的人热量消耗越多,食欲也更旺盛,反而运动欲望却减弱。
为了帮“馋人”和“懒人”减肥,科学家一直在设法查明肥胖发生的机理,并尝试开发减肥药物。不过,到目前为止,药物减肥的效果似乎都不太理想,倒是最近几年有关脂肪组织代谢的一些新发现,尤其是人体内促进脂肪分解代谢的天然蛋白质因子的发现,又让人们心中重新“亮起”了用药物治疗肥胖的“曙光”,因为人体内源物质的应用不会带来副作用。
这些新发现都是基于对脂肪组织特性及功能的认识,由此已将其分为白色脂肪组织(white adipose tissue, WAT)、褐色脂肪组织(brown adipose tissue, BAT)和浅褐色脂肪组织(Beige adipose tissue,BeigeAT)。其中,只有WAT才是从脂肪细胞前体发育而来,而BAT来源于肌肉细胞前体,BeigeAT则是由WAT在环境因素(如寒冷)刺激下转变而来的。
WAT与BAT的区别就在于前者无线粒体,不能自主分解脂肪,后者有线粒体,能主动降脂。BeigeAT介于WAT与BAT之间,含有少量线粒体,可部分降解脂肪。然而,BAT多存在于婴儿体内,用于生热御寒,到成年阶段几乎消失贻尽,唯一可以利用的只有由WAT转变而来的BeigeAT。
既然WAT可以转变成BeigeAT,那么减肥药物研制的“攻坚战”就是寻找能让WAT高效转化为BeigeAT的天然因子或化学药物。因此,减肥的关键是如何将WAT变成BeigeAT!“忍饥挨饿”(饥饿)可行,“餐风露宿”(寒冷)也可,“体育锻炼”(运动)更好,问题是难以长期坚持。
也许有人寄希望于科学家尽快研制出减肥效果好又没有副作用的减肥药,以下就简单介绍人体内目前已发现的几种促进WAT转化为BeigeAT的蛋白质因子。
1、Irisin
在小鼠中,运动产生的PGC1-α可上调肌肉细胞中FNDC5的表达,FNDC5随后经过分子切割后就以Irisin的形式分泌出来。Irisin可作用于WAT,上调解偶联蛋白1(UCP1)表达(使能量转变成热而不合成ATP),促进其向BeigeAT发育。人体像小鼠一样,Irisin也可通过锻炼不断产生。
如果适当提高小鼠血液中Irisin的含量水平,即使不运动或不进食,其能量消耗也会增加,从而达到减肥及维持血糖稳定的作用。因此,Irisin对人类代谢性疾病及其他需要通过运动才能得到改善的疾病都有治疗作用。这个新发现不禁让人产生一个“乐观”的联想:那些不想运动的肥胖“懒人”,今后是否只需要注射一针Irisin就能轻松减肥呢?
不难理解,运动可以导致Irisin的分泌,而Irisin又可以促进脂肪的消耗,其中的关键环节乃是无线粒体的WAT转变成有线粒体的BeigeAT,这就为“运动减肥”的分子机理提供了一个合理的解释。也就是说,PGC1-α表达上调不仅可以促进肌肉中的线粒体增殖,而且也能促进脂肪中的线粒体增殖!
参见:Bostrom P. et al. A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis. Nature, 2012, 481: 463-468
2、FGF21
冷颤(shivering)能刺激人体中Irisin的分泌,而非冷颤性寒冷暴露可提高WAT中FGF21含量;Irisin和/或纤维母细胞生长因子21(FGF21)可促进BeigeAT发育。锻炼可能是对冷颤动作的一种模拟,它能放大肌肉与脂肪在产热过程中的信息交流。当SIRT1缺失时,FGF21便不能合成,肥胖也就发生了。
这项新发现意味着“热”运动(如跑步、健身)与“冷”运动(冷水浴或冬泳)一样能促进Irisin/FGF21的分泌,从而使WAT发育成BeigeAT。假如利用重组DNA技术生产出Irisin/FGF21,肥胖者只要注射一针就能轻松减肥了,这样既不强迫你运动,也能解你的嘴馋。
Lee P. et al. Irisin and FGF21 Are Cold-Induced Endocrine Activators of Brown Fat Function in Humans. Cell Metabolism,2014, 19,302-309
3、Metrnl
无论运动还是寒冷暴露,都会促进肌肉细胞和脂肪组织产生一种称为Meteorin-like(Metrnl)的蛋白质因子,它可以作用于嗜酸性细胞分泌抗炎细胞因子——白细胞介素4/13(IL4/13),由此激活脂肪组织巨噬细胞产生儿茶酚胺及抗炎细胞因子,最后使WAT转变成BeigeAT。
这项发现有助于将Metrnl开发成减肥药,但也许直接利用IL4/13作为减肥药会更好,因为这样可以利用免疫系统的功能轻松将WAT变成BeigeAT。
Rajesh R. Rao, Jonathan Z. Long, James P. White, Katrin J. Svensson, Jesse Lou, Isha Lokurkar, Mark P. Jedrychowski, Jorge L. Ruas, Christiane D. Wrann, James C. Lo, Donny M. Camera, Jenn Lachey, Steven Gygi, Jasbir Seehra, John A. Hawley, Bruce M. Spiegelman. Meteorin-like Is a Hormone that Regulates Immune-Adipose Interactions to Increase Beige Fat Thermogenesis. Cell, 2014; 157 (6): 1279 DOI: 10.1016/j.cell.2014.03.065
Yifu Qiu, Khoa D. Nguyen, Justin I. Odegaard, Xiaojin Cui, Xiaoyu Tian, Richard M. Locksley, Richard D. Palmiter, Ajay Chawla. Eosinophils and Type 2 Cytokine Signaling in Macrophages Orchestrate Development of Functional Beige Fat. Cell, 2014; 157 (6): 1292 DOI: 10.1016/j.cell.2014.03.066
当然,化学减肥药物的研发仍然是今后努力的方向之一,但应注意重点考虑肥胖的病理机制,尤其是WAT缺乏线粒体这一重要特征。事实上,早就发现一氧化氮能促进线粒体增殖,而且已知一氧化氮是通过作用于线粒体导致呼吸链解偶联而发挥作用的。同时,也发现热量限制和锻炼都能促进内皮型一氧化氮合酶(eNOS)表达产生一氧化氮。因此,凡是可以引起线粒体解偶联的化合物,理论上都具有开发成减肥药的潜力。
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