生命科學

肥胖天註定?

在食物充足的世界,人類身體將能量儲存於脂肪的能力,似乎是個毛病。了解體內複雜的能量調節系統為何出錯,就能為減肥指出新方向。

撰文/弗萊爾(Jeffrey S. Flier)、馬拉特斯–弗萊爾(Eleftheria Maratos-Flier)
翻譯/潘震澤

生命科學

肥胖天註定?

在食物充足的世界,人類身體將能量儲存於脂肪的能力,似乎是個毛病。了解體內複雜的能量調節系統為何出錯,就能為減肥指出新方向。

撰文/弗萊爾(Jeffrey S. Flier)、馬拉特斯–弗萊爾(Eleftheria Maratos-Flier)
翻譯/潘震澤

在人類出現的早期及大部份歷史之中,人基本上都是逮著什麼就吃什麼。由於人類是在食物供應不穩定的世界裡演化出來的,生存之道就是把吃進肚裡的能量給儲存起來,以備挨餓之需。俗稱肥油的脂肪組織,就是專門來從事這項任務的。

如今,身體儲存脂肪的能力仍是存活所必須,可以讓人挨餓數月之久而不死。然而在晚近的人類歷史裡,以脂肪儲存的能源量卻在許多族群當中不斷增加。當脂肪存量到達一定程度而危及健康時,我們就稱之為「肥胖」。

造成這股潮流的原因之一,是人類科技的進步。在食物充足以及體能活動減少的情況下,人很容易就攝取多於身體所需的能量。然而比起其他人,有些人在這種豐裕的環境下似乎更容易變胖,顯示生理的個別差異也可能影響人對能量的吸收、利用,以及以脂肪儲存起來的能力。

人體內許多重要的變因,好比血壓、體溫、血糖以及水份平衡等,都有自動的機制嚴密調控;至於體重是否也受到類似的調節,則一直爭辯不休。直到最近,科學家才發現一些細胞的傳訊及活性途徑,可能是脂肪調控系統的一部份,這方面也才開始有顯著的進展。

曉得身體如何感知並回應能量的需求與儲存,有助於研究人員了解遺傳的基因變異,如何能以細微或強力的方式影響這些機制,以及這些機制又怎麼樣受到環境及過多的脂肪所影響。隨著新發現越來越多,科學家對於參與控制脂肪堆積的諸多複雜生理系統以及能夠介入的新目標,有更清楚的認識;後者也可幫忙減肥人士取得更多優勢。

體內可有脂肪計?

任何生理調節系統都需要有某種方法,以偵測特定物質的含量,以及將該訊息轉譯成行動,以維持該物質的量在一定的範圍內,例如人體細胞對能量無時無刻的需求,是由血液循環中的葡萄糖供應,葡萄糖則由食物轉化生成。一般而言,身體會將血中葡萄糖量維持在相當狹窄的範圍。當血糖上升,胰臟的特化細胞會偵測到這種變化而分泌更多胰島素,引起肌肉及脂肪細胞將多出來的葡萄糖吸收利用;而肝臟則會減少葡萄糖的生成。

脂肪組織會將吸收的多餘能量轉變成三酸甘油酯,也就是脂肪酸產物。當食物供應不繼、體內胰島素量下降時,脂肪細胞會將三酸甘油酯釋出,進入血液循環。肝臟會吸收三酸甘油酯,之後再分解成酮類,可做為肌肉及腦部的能源。

長久以來,不論動物或人體實驗都顯示,哺乳動物體內有某些機制,可監測以脂肪形式儲存的能量,並將其維持在特定值上下。譬如說,某隻體重穩定的動物如果大幅改變能量的攝取值,那麼牠的體能及行為活動也將朝恢復原先體重的方向改變。好比突然限制某隻動物的食物供應量,牠的活動量及細胞的代謝量就會減少,以降低能量消耗,而使得體重下降的速率減緩。一旦食物供應恢復正常,該動物的飢餓感將會提高,比先前吃得更多,直到恢復原先體重為止。同樣的,動物在刻意過度餵食之後,也會開始增加其能量消耗,並且食慾不振,直到體重下降至原先的程度為止。

要是缺少控制體重的調節系統,後果將十分嚴重,就算攝取的能量只比消耗量多出1%,30年下來會讓中等身材的人多出27公斤體重。問題是,人類是否擁有維持儲存能量平衡的系統,例如人體是否擁有控制血糖含量的機制?這個問題的答案是肯定的,人體確實擁有這種系統,但並不完美。包括本文作者在內的研究人員,對於該系統組成已有令人振奮的發現。

隨著系統的全貌逐漸拼湊完成,我們可以得出個概論:人體能量調節機制看起來稍微偏向脂肪的儲存,而非消除。對於努力想要減肥的人來說,這個結論可能會讓人失望,但也不令人意外。只要曉得脂肪對生物存活所具備的價值,那麼會有這樣的傾向,也就有演化的道理。時間更長,演化甚至還偏好相關基因的稍許變異,而對寶貴的能量儲存有「最經濟」的管理。

人類的各個族群對於肥胖有不同的表現,也可能與特定基因的變異有關。例如不久前有個研究,掃描了全球將近四萬名受試者的基因組,發現有個FTO基因的變異與肥胖有關。在每個參與研究的國家當中,帶有某種FTO基因版本的人,要比族群中其他人平均重了三公斤,出現肥胖的風險也多出一倍。目前,FTO基因的功能以及導致肥胖的可能原因,還完全未知,但該基因與體重增加的關聯,顯示它與體重的調節有關。

然而,基因並非單獨運作;再者,人類的基因在過去幾十年間,大抵上也沒有改變。因此,要為近年來這波肥胖的流行尋求解釋,得更了解基因的變異如何與個人的環境互動而影響體重。某些重要的環境因素顯而易見,好比為了生存而消耗的活動變少了,食物的質與量都增加。至於許多其他的環境變數,就不是那麼明顯,我們的了解也還不足,譬如胚胎發育時期的營養對成年後體重的影響,還有壓力、睡眠不足,甚至病毒感染以及體內良性微生物群落的組成等,都屬於可能影響人體對脂肪調節的額外因素。

不論如何,確認正常狀況下參與體重調節的基因,也讓研究人員弄清楚一些基本的運作機制。此外,追蹤這些基因所負責的蛋白質訊息,通常都會指向許多生理過程的主要控制中樞:腦部,這也不意外。…

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2007年第68期10月號】