『低溫』與『運動』有助於消耗熱量

上一篇文章提到了寒冷的天氣有助於提昇人體基礎代謝率、增加熱量消耗、減少脂肪 (因為身體為了產熱維持恆溫的自然生理反應) 之後,這次要提的是,科學家們發現了低溫引發脂肪產熱增加的重要因子:Irisin與FGF21!研究結果發表在 2014年二月份 國際期刊 細胞代謝《Cell Metabolism》中。

人體內主要有兩種脂肪,分別是白色脂肪組織 (white adipose tissue)與棕色脂肪組織 (brown adipose tissue),白色脂肪就如同一般所認知的,是儲存能量的所在,當我們攝取的熱量 > 消耗的熱量,多餘的熱量便儲存在白色脂肪組織,這也是肥胖者最困擾、最想努力去除的;相反地,棕色脂肪雖然也稱為脂肪,但它是用來消耗能量產熱的,在冬眠的哺乳動物中含量多,而人類則是嬰兒體內含量較多,這樣有利於嬰兒的體溫維持,因為嬰兒體表面積相對於身體體積比大人高,熱量容易散失,而且不像大人會主動穿衣服保暖、會躲到屋內避寒。然而隨著年紀增長,棕色脂肪便逐漸減少,白色脂肪逐漸增加成人體內幾乎都以白色脂肪為主

“如果成人體內多一點棕色脂肪,那就不容易胖,該有多好?” 的確,因為棕色脂肪會幫忙消耗熱量,而不是儲存熱量讓人變胖。近年來研究發現,成人體內雖然只剩下少量棕色脂肪 (主要存在於頸部及軀幹上半部),但是,棕色脂肪是可以被誘發產生的!沒錯!白色脂肪可以轉變為類棕色脂肪(brite or beige adipocyte),這個過程我們叫做脂肪棕化(fat browning),類棕色脂肪跟棕色脂肪一樣都是可以消耗熱量產熱的,而目前發現,運動低溫都可以促使脂肪棕化的發生!

運動時體內會分泌irisin (一種荷爾蒙激素) 促進脂肪棕化,有趣的是,美國學者在實驗中透過人為控制,讓人暴露於低溫環境,結果發現,當低溫導致肌肉發抖時,體內也會分泌出irisin,就跟運動產生的irisin一樣會促使脂肪棕化,脂肪棕化的結果就是產生(類)棕色脂肪消耗熱量產熱,所以寒冬發抖會消耗熱量;但如果溫度只是稍低不至於發抖,體內會產生另一荷爾蒙激素FGF21,一樣會促進脂肪棕化的發生。

總之,運動、低溫 (不論有無發抖)會促進脂肪棕化 (透過irisin及FGF21),而其中發抖跟運動的效果是類似的,另外,實驗室中發現,若在脂肪組織中同時給予irisin+FGF21,則棕化效果會更大。不過棕化效果在頸部的脂肪組織 (就是出生時人類棕色脂肪分佈的位置)最明顯,其他部位的皮下脂肪較少,至於影響健康甚鉅的內臟脂肪則幾乎沒有脂肪棕化的反應。

脂肪組織對於健康影響重大,因為脂肪組織會分泌許多激素,所以甚至被認為是內分泌器官;棕色脂肪對於健康是有正面影響的,2009年在喊水會結凍 的世界權威 臨床醫學雜誌 新英格蘭醫學雜誌《New England Journal of Medicine》也討論了棕色脂肪,除了發現成人體內有棕色脂肪外,也探討了與代謝問題的相關性,結果發現:

1.女性體內棕色脂肪較多;年紀輕的成人比年紀長的成人有較多的棕色脂肪。

2.溫度越低,棕色脂肪越多。

3.棕色脂肪較多的人,有較低的BMI血糖值也相對比較正常

肥胖糖尿病盛行率不斷攀升的時代,科學界努力希望能夠找到更多解決的辦法,隨著越來越多的研究,脂肪的神秘面紗逐漸揭開,或許有一天,能夠發明出像irisin與FGF21一樣的物質作為臨床治療肥胖及糖尿病之用,讓無法持之以恆運動及怕冷的人,也能夠因此得到運動及低溫所帶來的好處。

(The article photo via Cell Metabolism Graphical Abstract)

參考資料:

1.Paul Lee et al. Irisin and FGF21 Are Cold-Induced Endocrine Activators of Brown Fat Function in Humans. Cell Metab. 2014 Feb 4;19(2):302-9

2.Cypess AM et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. N Engl J Med. 2009 Apr 9;360(15):1509-17