【人體奧妙】燒傷可以使白色脂肪組織轉變為棕色

皮下白色脂肪組織。圖片來源:wiki
皮下白色脂肪組織。圖片來源:wiki

撰文|葉綠舒

燒傷的病人需要比一般人多攝取40%的卡路里,其中有一部份固然是為了復原,但也有一部份是為了保溫。為什麼呢?因為大面積燒傷後,失去了皮膚的屏障,病人便會有失溫的危險;為了防止失溫,燒傷的病人會啟動肌肉以及棕色脂肪組織(brown fat tissue)的產熱作用(thermogenesis),保護自己免於失溫。

所謂棕色脂肪的產熱作用,是將原本要用於產生能量(ATP)的氫離子(H+)直接經由棕色脂肪特有的產熱蛋白(UCP1)送回粒線體。如此,氫離子所攜帶的能量全部用於產熱,大量的熱能便釋出了。

棕色脂肪的產熱作用,對嬰幼兒的體溫維持非常重要;正常狀況下,成人的體溫也有一部份來自於它。當然,大面積燒傷後,體溫的維持便需要棕色脂肪的大力支持了。

UCP1(圖下方紫色橢圓)的作用機制。圖片來源:wiki
UCP1(圖下方紫色橢圓)的作用機制。圖片來源:wiki

但是,成人的棕色脂肪組織只有數百克,主要集中在鎖骨周圍與頸部,如何能產生足夠的熱呢?德州大學(University of Texas)的研究團隊收集了42名兒童與6名成人燒傷病患的組織進行研究後發現,在燒傷初期(一週內)的病人,的確是依靠肌肉與原本的棕色脂肪組織產熱;但是從第二週開始,病人的皮下白色脂肪組織(subcutaneous white adipose tissue,sWAT)便開始慢慢轉為棕色脂肪組織,加入產熱保溫的行列。

這些病患都是大面積燒傷的患者,兒童平均有54%的總體表面積(TBSA,total body surface area)燒傷,且平均約有37%的總體表面積為三度灼傷。大人則有69%的總體表面積燒傷,其中有64%的總體表面積為三度灼傷。兒童有31位男性、11位女性,成人則有4位男性、2位女性。同時也徵求了19位志願者(10位兒童、9位成人)做為控制組。

皮下白色脂肪組織則分別在燒傷後5天到一週內,以及一週以後直到離開加護病房前採集。結果發現,燒傷病患的皮下白色脂肪組織,在燒傷一週後開始出現細胞變小,以及UCP1產熱蛋白(thermogenin)表現量升高的現象,顯示皮下白色脂肪組織正在慢慢轉變為棕色脂肪組織。

UCP1產熱蛋白不是唯一在燒傷病患的皮下白色脂肪組織中表現量升高的蛋白質,另外還有檸檬酸循環的檸檬酸合成酶(citrate synthase)的表現量也逐步升高,代表皮下白色脂肪組織已經由單純的脂肪儲存組織轉變為燃燒脂肪產熱的棕色脂肪組織;同時,棕色脂肪的組織標記ZIC1也出現了。所有的這些轉變,都意味著皮下白色脂肪組織已經逐漸地轉變為棕色脂肪組織了。

為什麼燒傷會使皮下白色脂肪組織轉變為棕色脂肪組織呢?研究團隊認為,可能與燒傷後腎上腺素(epinephrine)與正腎上腺素(norepinephrine)分泌上昇有關。過去的研究發現,齧齒動物長期暴露在低溫環境下,會使牠們的(正)腎上腺素分泌增加,從而使皮下白色脂肪組織轉變為棕色脂肪組織。雖然長期低溫環境並不能使人類皮下白色脂肪轉變為棕色脂肪,但是低溫僅能使人的(正)腎上腺素分泌微量上昇。

相對的,在人類的燒傷病人的研究上卻發現,燒傷後一週,腎上腺素的分泌上昇了10倍,而正腎上腺素的分泌上昇了6倍;且維持了至少三週。或許低溫無法使人體的皮下白色脂肪轉變為棕色脂肪,反而燒傷才能,正是因為(正)腎上腺素濃度提升的程度不同。

最近這些年,研究如何使皮下白色脂肪轉變為棕色脂肪,已經成為熱門的題目。為什麼呢?因為減肥最難減的就是皮下白色脂肪!雖然這篇研究主要是針對燒傷病患,但如果能夠在一般的狀況下,使(正)腎上腺素提高到可以使我們的皮下白色脂肪組織轉變為棕色脂肪組織,減肥就易如反掌了不是嗎?畢竟每個人身上頂多只有幾百克的棕色脂肪,但卻都有十幾到幾十公斤的皮下白色脂肪呢!

參考文獻:Sidossis L.S. et. al., 2015. Browning of subcutaneous white adipose tissue in humans after severe adrenergic stress. Cell Metabolism. http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2015.06.022

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作者:葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授,科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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