如果你融化英国成年人的平均体重,你会发现大约 22 公斤(48.5 磅)的奶油黄色脂肪,相当于大约 88 块猪油,足以装满一个小手提箱的三分之二或浇注到 446 根晚餐蜡烛中。融化后,它很容易就能将一间大卧室涂成半透明的蜡状光泽。
这是一个令人恶心的想法。几个世纪以来,我们一直将身体脂肪视为一种惰性的、类似猪油的物质。我们随身携带它,并且经常鄙视它——然而,这种苍白、油腻的组织正在经历彻底的重新评估。它绝不是一种惰性的麻烦,而是一个器官——一个活生生的器官,具有惊人的沟通能力,有自己的记忆,能够影响从食欲和新陈代谢到生育能力、情绪和免疫力的一切事物。
事实证明,脂肪并不是一回事。它有白色、棕色、米色甚至粉红色的形式——每种形式都有不同的功能,并且存在于不同的位置——并且包含有助于其力量的免疫细胞、神经和血管的混合物。
保罗·科恩说:“如果你声称脂肪是一个器官,就像你的肺、肝或脾是器官一样,你今天就不会受到反对。” 在纽约洛克菲勒大学,他研究与肥胖相关的代谢疾病和癌症。这种思维转变正在重塑我们对身体脂肪的看法以及对肥胖的理解。它挑战了我们如何摆脱脂肪,甚至促使一些科学家探索如何重新编程——不仅是为了解决肥胖问题,而且是为了改善我们更广泛的健康。
直到最近,身体脂肪(也称为脂肪组织)在很大程度上被视为多余卡路里的被动储存库、一层防寒隔热层和简单的填充物。这些功能显然很重要:身体脂肪的进化可能帮助人类走出非洲并在寒冷的气候中生存。即使在今天,稍微超重也会降低老年人生病时死亡的可能性。
兰迪·西利 (Randy Seeley) 表示:“我认为人们首先没有意识到的是,能够储存燃料是多么有价值的进化步骤。” 他在密歇根大学研究能量平衡和新陈代谢。 “如果你做不到这一点,那么你就是一个滤食者:你必须在食物中游泳。”
西利说,虽然许多生物体都拥有某种形式的身体脂肪,但在哺乳动物中,它已经进化成比一种肉质泡沫包装更复杂的东西。 “它现在也融入了血糖、体温和其他生理功能(包括骨骼健康)的整体调节中。”
控制饥饿
我们低估身体脂肪的第一个线索出现在 20 世纪 90 年代,瘦素的发现。这种由脂肪细胞分泌的激素作用于大脑,抑制食欲并增加能量消耗。另一方面,当人们快速减掉脂肪时,瘦素水平会下降,大脑将其解释为能量储存可能不足的信号。它通过增强饥饿信号和减少能量消耗来做出反应,帮助您恢复失去的脂肪。
瘦素的发现破解了脂肪与身体其他部位之间隐藏的通讯网络。从那时起,我们发现脂肪细胞释放更多的激素和其他信号分子,其中一些与附近的组织通讯,而另一些则传播到更远的地方。它们一起被称为脂肪因子。
更重要的是,这种通讯不仅是化学通讯,而且是电通讯。我们现在有证据表明神经纤维网络深入脂肪组织内部,在大脑和脂肪之间形成直接的双向通讯线。
克里斯蒂·汤森德说:“脂肪组织中的神经供应能够与大脑建立双向且快速的通讯途径。”是俄亥俄州立大学研究脂肪的神经科学家。除了发送有关能量和新陈代谢的信息外,神经还允许脂肪快速传达其健康状况,例如是否受伤或发炎。
脂肪和免疫健康
免疫细胞也可能加入这些对话,传递有关炎症或损伤的信息,并释放有助于神经存活和生长的分子。 “如果你观察所有脂肪细胞之间的组织,你会发现几乎有你能想象到的所有免疫细胞——所以脂肪也是一个免疫器官,”汤森德说。
简而言之,脂肪不仅能储存能量,还能储存能量。它会说话。这些脂肪因子、免疫细胞和神经纤维共同构成了一个意想不到的复杂器官的词汇。
脂肪的深远影响现在才被人们认识到。它最有记录的作用是在能量平衡中(参见下面的“你不被重视的器官”),告诉大脑储备何时已满或耗尽。但脂肪与大脑的交流似乎也延伸到了我们的情绪。虽然抑郁或焦虑等情绪障碍很复杂,而且耻辱或不良的身体形象也可能导致这种情况,但越来越多的证据表明肥胖(尤其是代谢不健康的肥胖)与这些状况有关。
虽然其机制仍在研究中,但主要观点是脂肪组织内的炎症会引发脑部炎症,这反过来又改变神经递质的平衡并引发行为变化。瘦素水平的改变也可能影响大脑奖励回路和情绪调节。
我们的脂肪对于生育能力也起着至关重要的作用。例如,如果身体脂肪没有达到最低水平,月经就不会开始或停止,这是有道理的,因为在没有足够的能量来维持胎儿发育的情况下进入怀孕期,对母亲和孩子来说可能都是灾难性的。
“人们忘记了脂肪对于新陈代谢来说非常重要。没有脂肪,我们就会面临荷尔蒙控制、感染等问题。 [and] 免疫力,”路易丝·托马斯说伦敦威斯敏斯特大学代谢成像教授。
当脂肪变质时
那么,如果脂肪对我们的健康如此重要,为什么它却受到如此不好的评价呢?第一个问题是它的位置。白色脂肪占人体总储存量的 95% 以上,存在于皮下(皮下脂肪)和包裹内脏器官(内脏脂肪)的地方。 “我们的器官经常位于脂肪海洋中,”托马斯说。
内海可能会变得有毒。内脏脂肪过多 与 2 型糖尿病、高血压、心脏病和某些癌症的较高风险有关。越来越多的证据还表明它可能会影响大脑功能 并导致阿尔茨海默病等疾病。
是什么引发了从合作机构到流氓国家的转变,这是研究的一个主要焦点。虽然皮下和内脏沉积物中的白色脂肪细胞可以根据身体的储存需求而膨胀和收缩,但那些周围的内脏器官似乎特别容易受到过量脂肪的有害影响。
在肥胖症中,这些脂肪细胞会增大,一旦达到临界尺寸就很容易死亡。部分问题在于他们的血液供应跟不上他们的生长。在压力和窒息的情况下,它们会释放炎症分子作为求救信号,吸引免疫细胞清除死亡或垂死的细胞。
以蓝色显示的脂肪细胞可能会释放加剧炎症的求救信号
史蒂夫·格施迈斯纳/科学图片库
这些免疫细胞会加剧炎症,其影响远远超出了脂肪本身。化学信号干扰胰岛素 – 调节血糖的激素 – 增加患 2 型糖尿病的风险。它们还与肥胖引起的认知变化有关,例如记忆和注意力问题,并可能创造促进肿瘤生长的条件。肥胖是多种癌症的危险因素,而且肥胖的人往往会出现更糟糕的结果。
死亡或过度填充的脂肪细胞也会向周围环境释放脂肪酸或脂质,过量时,这些可能对周围细胞有毒。随着时间的推移,这种脂毒性应激会损害穿过脂肪的神经网络,这种情况被称为脂肪神经病。肥胖、2 型糖尿病和衰老都与周围神经的丧失有关,周围神经的丧失会损害大脑和脂肪之间的通讯,从而进一步扰乱新陈代谢。
保护骨骼健康
脂肪信号失灵也会对我们的骨骼造成严重破坏。大多数时候,脂肪组织产生的雌激素可以帮助防止过度的骨吸收——旧骨组织分解得更快,然后新骨可以取代它。然而,越来越多的证据表明,过多的脂肪,特别是内脏脂肪和骨髓内的脂肪堆积,会损害骨质量并增加骨折风险。部分原因是脂肪组织释放的炎症细胞因子可以刺激破骨细胞,这种细胞负责骨吸收,进而促进骨质流失。
尽管功能失调的脂肪有很多缺点,但脂肪本身并不是敌人——我们需要它。摆脱它的努力可能会适得其反。吸脂术研究一种去除目标脂肪的美容手术表明,提取的脂肪可能会重新出现在其他地方。 “你可能想从某些部位去除脂肪,但你可能更不喜欢后来得到脂肪的地方,”西利说,他参与了部分这项研究。 “如果你去除皮下脂肪,从长远来看,你最终可能会产生更多的内脏脂肪,这可能会让你的处境比以前更糟糕。”
并非所有肥胖者都是不健康的。 10% 至 30% 之间 根据体重指数被归类为肥胖的人似乎逃脱了通常的健康影响,例如胰岛素抵抗、高血压和不健康的胆固醇水平——至少在短期内是这样。这种所谓的代谢健康肥胖引起了马蒂亚斯·布吕赫(Matthias Blüher)等研究人员的兴趣 在德国莱比锡大学。
大约 15 年前,布吕赫和他的同事开始比较脂肪组织 来自出现胰岛素抵抗(通常是 2 型糖尿病发展的先兆)的肥胖者和没有出现胰岛素抵抗的肥胖者。他们发现,多余脂肪存在的位置及其行为方式都至关重要:内脏和肝脏脂肪较多的人往往在代谢上不太健康,而那些脂肪组织含有较小脂肪细胞、较少免疫细胞和更健康的脂肪因子分泌模式的人似乎受到更多保护。
不同类型的脂肪
最近,研究人员将这项研究深入到细胞水平,分析了数十名健康和不健康肥胖者的不同脂肪沉积中哪些基因活跃。他们今年早些时候发表的研究结果证实,并非所有内脏脂肪都是平等的。 “即使在内脏腔内,脂肪的位置也会有所不同,”布吕赫说。最高的风险与肠道外的脂肪有关,尽管目前他们还不确定为什么会出现这种情况。
内脏脂肪与 2 型糖尿病和高血压等疾病的风险增加有关
GUSTOIMAGES/科学图片库
健康肥胖者的脂肪看起来也有所不同:他们的脂肪细胞代谢更加灵活——能够在储存和燃烧能量之间有效切换——发出更少的炎症信号并容纳更少的免疫细胞。它们的内脏脂肪还含有间皮细胞,可以转化为其他细胞类型,也许可以使它们的脂肪更顺利地扩张,而不会引发过度的炎症。为什么有些人拥有更多代谢健康的细胞,可能取决于遗传因素,尽管饮食和锻炼等生活方式因素也可能发挥作用。
不管怎样,布吕赫认为这些见解可以帮助医生确定哪些肥胖症患者出现并发症的风险最高,然后相应地调整治疗方案。
重新编程脂肪以促进健康
他的长期梦想是找到一种方法来恢复脂肪的健康功能——甚至可能将“不健康”的肥胖转变为永久更良性的形式。令人鼓舞的是,这可能不需要大幅减肥。布吕赫说,现代减肥药物和减肥手术的许多好处似乎不是源于减轻的体重,而是源于改善脂肪分布和功能。 “在减肥手术中,即使人们没有减掉很多体重,健康益处也几乎立即开始显现。”
实现这一目标将是革命性的,尤其是因为它将促使人们重新思考健康的体型是什么样的。
如果脂肪能够被重新编程,使其表现得更健康,或者消除其臃肿全盛时期的细胞记忆(参见下文的“溜溜球效应”),那么我们中的更多人可能会活得更长久、更健康,而不必过分关注体型。
肥胖究竟是从脂肪组织还是大脑开始仍有争议,但很明显,当两者之间的沟通出现问题时,整个系统就会失去平衡。
西利将这种情况比作管弦乐队:“所有这些器官系统——你的肝脏、胰腺、脂肪组织、肌肉和胃肠道——都在与你的大脑对话,而你的大脑也在与所有这些器官对话。如果你的交响指挥做得不好,那么即使你所有的乐器都很好,听起来也不会很棒。”
换句话说,脂肪不一定是问题所在;问题在于脂肪。它是一种在误导的交响乐中演奏得稍微跑调的乐器。我们中的许多人都习惯于尝试缩小、去除或隐藏体内脂肪。但真正的任务是理解它——让这个柔滑、健谈的管风琴重新与管弦乐队的其他部分和谐相处。因为当它演奏得好时,它有助于保持整个身体的协调。
并非所有脂肪都是生来平等的。我们携带的大部分是白色脂肪,主要由白色脂肪细胞组成,白色脂肪细胞是大而圆形的细胞,每个细胞都含有一滴脂肪,占据了其大部分体积。
白色脂肪是人体的主要能量储存——将多余的热量以甘油三酯的形式储存起来,并以脂肪酸的形式释放出来作为燃料——但它也发挥着重要的信号作用,提供绝缘和缓冲作用,保护内脏器官免受机械冲击。
在我们的脖子、肩膀和其他一些地方,有较小、颜色较深的棕色脂肪沉积物,里面充满了称为线粒体的细胞能量工厂,它们通过燃烧脂肪酸产生热量。当被激活时,每克棕色脂肪燃烧的热量比体内任何其他组织多数百倍。
美国国立卫生研究院研究棕色脂肪的亚伦·赛佩斯 (Aaron Cypess) 表示,这两种脂肪都可能塑造了人类历史的进程。 “白色脂肪组织是文明建立的主要贡献者之一,因为如果你不必把所有时间都花在吃饭上,你就可以腾出时间来做其他事情,”赛佩斯说。 “棕色脂肪以不同的方式提供帮助,因为它可以让我们保持温暖。因此我们可以适应许多不同的环境。”
脂肪也有其他颜色。散布在白色脂肪中的米色脂肪细胞在运动或长时间暴露在寒冷中后可以呈现出类似棕色的特征,从安静的仓库转变为燃烧能量的小熔炉。与此同时,在怀孕和哺乳期间,乳房中的白色脂肪细胞会转化为粉红色脂肪,支持产奶。
意大利安科纳马尔凯理工大学的 Saverio Cinti 解剖了小鼠和人类的整个“脂肪器官”,即所有相互连接的脂肪叶和脂肪垫,他认为这种彩虹色的脂肪叶和脂肪垫网络(在颈部和骨盆的底部连接)形成了一个单一的集成系统。
“脂肪组织作为结缔组织的旧概念绝对已经过时了,”他说。 “没有人质疑胃是一个器官:它是一个定义明确的、解剖学上可分割的结构,由不同的组织组成,相互配合进行消化。”
脂肪器官也类似,他说:“它是一个统一的结构,由两种组织类型——白色和棕色脂肪——组成,它们合作管理身体的能量,根据有机体的需要平衡储存和热量的产生。”
减肥很难,但保持体重更难。即使使用 Wegovy、Ozempic 和 Mounjaro 等重磅 GLP-1 药物,一旦治疗停止,体重也常常会回升,这表明脂肪可能有自己的顽固记忆。
这具有进化意义。 “在食物不足的环境中,如果你减掉脂肪,可能有助于身体保持饥饿,”瑞士苏黎世联邦理工学院的费迪南德·冯·梅恩 (Ferdinand von Meynn) 说。
直到最近,肥胖和随之而来的健康并发症还很少见,因此还没有强大的进化压力来制定应对策略来防止食物供应过多带来的负面后果。
冯·梅恩和他的同事一直在研究节食时常见的有问题的“溜溜球”效应的分子基础。他们怀疑脂肪细胞基因上的化学标记或“表观遗传”标记可能是关键。
其中一些见解来自对从接受减肥手术的人身上采集的脂肪样本的研究。当他们将这些样本与瘦人的样本进行比较时,他们发现各种基因的活性存在差异,即使人们体重大幅减轻后,这种差异仍然存在。
对体重增加然后减轻的小鼠进行的进一步实验显示了类似的模式。接下来,冯梅恩和他的同事们研究了他们的表观基因组——基因上的化学标记,影响基因的开启或关闭。他们也发现肥胖留下了明显而持久的影响。
具有这些表观遗传模式的小鼠在重新接受高脂肪饮食时体重也会增加得更快,并且当它们的脂肪细胞在体外生长时,它们似乎准备在脂肪细胞中储存更多的脂肪和葡萄糖。
冯梅恩警告说,这些表观遗传变化尚未被明确证明会导致溜溜球效应。即使确实如此,包括大脑在内的其他器官也可能同样存储肥胖记忆。
目前还不清楚脂肪细胞能保留这种记忆多久。
迄今为止的实验表明,这些表观遗传变化可持续长达六个月,但还没有人研究过这个变化。 “我们还发现,动物保持肥胖的时间越长,对表观基因组的影响就越明显,”冯梅恩说。
如果表观遗传记忆是问题的一部分,他认为找到一种方法来消除这些标记最终可能有助于防止体重反弹:“如果人们真的想的话,它可能不会阻止人们再次肥胖,但它可能会消除许多人经历过的暴饮暴食的冲动。”
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