健身與脂肪（2），脂肪細胞的數量在青春期後真的不變嗎？——脂肪細胞和脂肪存儲綜述

　　脂肪的內容比較雜，我覺得分成不同的獨立文章來介紹，會脈絡清晰一些。這是第二篇。

　　朋友昊哥，很愛健身，也很好學，前兩天跟我聊起脂肪細胞。

　　「丸子，網上很多文章都說，人在青春期後，脂肪細胞數量固定不會少，也有人說，脂肪細胞一出生就固定了，我總覺得不合理，但是他們都說這是真的，你給說說。」

　　昊哥感覺這個話題有點不合理，其實是因為這個知識點符合傳說中的網路謠傳定律之一——太絕對。到底對不對呢？

　　「丸子，生活中我們常常見到一些朋友，吃飯的時候總是滿頭大汗，汗流浹背，熱一點的天氣里，就更加嚴重，簡直汗如雨下。這是為什麼呢？」

　　你說我又不是醫生，他怎麼會問我這個問題呢？好吧，一個健身者，對正常人體的認識，未必比醫生差。這問題嘛……

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　　脂肪組織主要由大量群集的脂肪細胞構成，聚集成團的脂肪細胞由薄層疏鬆結締組織分隔成小葉。網路脂肪細胞的網狀纖維非常發達（細胞間膠原物質）。

　　脂肪組織的主要特徵是可以大量儲存脂肪，然後它們還有其他重要作用。

　　比如，某類脂肪組織還能高速產熱，比肌肉還快。

　　再比如，脂肪組織能夠以自分泌、旁分泌和遠距分泌方式產生生物活性因子或因子樣分子（激素或類激素），稱為脂肪因子。它們影響胰島素敏感性、血壓水平、內皮功能、纖溶活動及炎症反應，參與多種重要病理生理過程。

脂肪細胞的分類

　　脂肪細胞按結構可以分有兩類，單泡脂肪細胞和多泡脂肪組織。單泡脂肪細胞，細胞中央有一大脂滴，胞質呈薄層，位於細胞周緣，包繞脂滴、核扁，在邊緣，細胞呈空泡狀。多泡脂肪組織的細胞核在中心位置，外圍包裹很多顆脂滴，線粒體大而豐富。

　　脂肪細胞按功能，可以分為白色脂肪組織（也稱黃色脂肪細胞）、褐色脂肪組織（也稱棕色脂肪組織）和米色脂肪組織（也稱淺棕色脂肪細胞）三個大類。

　　皮下脂肪、內臟脂肪，都屬於白色脂肪。白色脂肪細胞是人體的主要脂肪細胞，占所有脂肪細胞數量的90%以上。

　　褐色脂肪組織的外觀呈褐色，細胞內含有大量的脂肪小滴及高濃度的線粒體，細胞間含有豐富的毛細血管和大量的交感神經纖維末梢。褐色脂肪組織具有高效的產熱效應，是機體在面對身體環境變化時的主要緊急溫度調節系統。

　　褐色脂肪細胞跟肌肉細胞來源於一種表達（myf5）的前體細胞。

　　米色脂肪組織，零散分布在皮下的白色脂肪組織中間，它可以在受到刺激——長期寒冷環境、運動或長期的β腎上腺素作用後，轉化成褐色細胞。由於這種細胞從發育來源，分子生物學、形態和功能上來講，都有其特殊性，因此，它是另一類特殊的脂肪細胞。

脂肪細胞的存儲

　　脂肪細胞組織是人體最大的儲能組織。人體約有250億～400億個脂肪細胞（可以大概地說約有300億個），某些肥胖者體內脂肪總數超過900億個脂肪細胞。通常脂肪組織中80%為脂肪，2%為蛋白質，18%為水分。

　　脂肪在人體內的儲存量很大（世界有記錄的最胖者體重是445公斤）。當脂肪細胞儲存甘油三酯時，體積可以膨脹2-４倍。

　　脂肪細胞多分布在腹腔、皮下、肌纖維間，但其分布的比例差異較大。

　　一個80公斤體重，體脂15%的男性，在平常非消化時段中，其脂肪組織內約有12公斤脂肪（約有8公斤在皮下，4公斤在腹腔內），在肌肉組織中，約有300克肌內酯，在血漿中，約有4克甘油三酯和0.4克遊離脂肪酸。

　　脂肪細胞平均有10年的壽命，它們中儲存的甘油三酯會被以舊換新，代謝6次——舊的脂肪被氧化分解，排出細胞，新的脂肪再次形成繼續儲存。

　　脂肪細胞的能量代謝機理很簡單，主要是吸收存儲能量和釋放能量兩種狀態。

　　脂肪細胞在胰島素的作用下，吸收甘油三酯、葡萄糖，合成並儲存為脂肪。脂肪細胞在一種或多種激素（腎上腺素、生長激素、胰高血糖素、甲狀腺素等）影響下，釋放其儲存的脂肪。

　　假如過多的能量不能留在脂肪細胞，那這些過多的脂肪酸就會外溢到其它地方，這就是脂肪異位沉積。

脂肪細胞數量到底變不變

　　脂肪細胞的數量一直都是個變數，每時每刻，都有舊的脂肪細胞死亡，新的脂肪細胞生成，對正常人而言，上半身脂肪細胞數量通常保持相對穩定，下半身隨肥胖加重而增加脂肪細胞的數量。

　　但對於肥胖者，情況就大為不同。

　　以往認為，人體內脂肪細胞的數量，從青春期以後基本上是保持固定不變，造成肥胖的原因，主要與體內脂肪細胞體積增大有關。

　　這個結論依據於：「有研究追蹤幾個月內增重15%-25%的男性，發現即使體重猛增也不會增加脂肪細胞數目。」（Sims,E.A.等人，人類的肥胖實驗，1968年，153頁-70）

　　但後來的研究發現，當肥胖者體重超過標準體重的70％時，患者體內不僅有脂肪細胞肥大的表現，而且還往往伴有脂肪細胞數量的增加，即體內同時有新的脂肪細胞生成。

　　進一步的研究發現，體內脂肪如果過量積累，使已有的脂肪細胞膨脹到極限，體積最大可以擴大約3倍（某些人極限可達4倍），滿載，人體就會使脂肪細胞數增多，以保障機體的正常代謝平衡。肥胖者往往擁有遠超正常人甚至五倍以上數量的脂肪細胞。

　　2010年Tchoukalova進一步的研究證明，對於普通成年人，上下半身的脂肪增加機制不同。下半身在脂肪增加期間，增加脂肪細胞的數量，上半身的脂肪增長則增加脂肪細胞的體積。之前關於脂肪細胞的很多結論，都是基於測量上半身脂肪細胞而得出。

　　因此，肥胖和脂肪細胞數量與大小兩者增加都可能有關——如果你夠胖的話。

　　減重時，脂肪細胞的數量並不會減少，而是脂肪細胞的大小會先縮小。所以短期體重下降，隨後如果很快地就恢復超量的飲食，那麼體積縮小的脂肪又會很有效率地吸收脂肪，恢復原來的體重。

褐色脂肪組織

　　褐色脂肪組織（BAT細胞）最早是在1551年由Gesner在土撥鼠體內發現的。1912年Polimsnti提出，BAT可能具有物質交換和熱能調節的作用。

　　BAT細胞與我們傳統的脂肪細胞認識有很大的不同，它雖然也儲存脂肪，但它主要的功能，還是產熱，快速發熱，快速耗能。

　　BAT細胞的產熱能力是肝臟的60倍，是肌肉在有氧呼吸下產熱量的10倍。

　　人體內的褐色脂肪很少，在生長發育過程中在不斷變化，嬰幼兒期所佔比例較高，隨著年齡的增長，體內褐色脂肪量逐漸減少。

　　成年人體內褐色脂肪的重量一般都低於體重的2%（80公斤體重的正常人，褐色脂肪重量通常低於1.6公斤）。

　　褐色脂肪主要分布在頸後，背側一帶（鎖骨上區、頸部、後縱隔、腹膜後間隙及腸系膜）。在肩胛下、肩胛間、腎周圍、胸部、腋下、肋間、主動脈周圍、心臟周圍、腹股溝和脊柱背部等區域也有分布。

　　日常生活中，我們在遭遇寒冷時打寒戰，就是機體在調用BAT細胞產熱。我們在吃飯時，感覺全身發熱，胖的人，甚至會在進食時汗流浹背，也是BAT細胞在通過產熱耗能來耗散一些過剩能量。

為產熱而生的獨特設計

　　BAT細胞能如此高效產熱，跟其獨特的結構有關。

　　【豐富的供氧結構】褐色脂肪組織周圍有豐富的毛細血管，它的每個細胞都直接與毛細血管接觸，並受無髓交感神經末梢支配。豐富的血紅蛋白與其他細胞色素共同作用也造就了它的褐色。豐富的毛細血管，為旺盛的代謝提供了充足的氧氣供給。

　　【敏銳的外部環境感知】BAT的每個細胞幾乎都接受棒狀的神經末梢支配，因此對外界的環境條件變化反應更敏感、更迅速。

　　【科學的能量儲備分布】BAT的細胞呈多邊形，較小。胞質中央一般具圓形核，周圍密布著小脂肪滴，故又稱「多空泡性脂肪組織」，這種結構，能夠在能量調用時，有最好的效果。

　　【先進的大鍋爐】BAT細胞還富含線粒體，其體積大，內膜面積也因眾多的嵴而更大擴展。

交感神經與激素對BAT的控制

　　BAT的產熱活動受中樞神經系統，如下丘腦神經核團的控制，外周則受交感神經的直接支配。

　　當動物受到與產熱有關的刺激時，下丘腦中樞主要通過β腎上腺能通路把產熱指令傳給BAT，支配 BAT的交感神經末梢釋放去甲腎上腺素（NE）（細節如下圖），隨後在去甲腎上腺素和甲狀腺素共同作用下，促進ＢＡＴ細胞產熱。

　　BAT的產熱除受完整的交感神經支配外，還受複雜的內分泌因子，如甲狀腺激素、腎上腺激素、胰島素、胰高血糖素、生長激素、性激素、褪黑激素和催乳素等的調節，並受生理狀況及其交互作用的影響。

影響BAT組織功能活性的其他因素

　　【年齡和發育階段】新生哺乳動物的BAT發達，代謝活躍，而成年哺乳動物有完善的體溫調節能力，故其 BAT的非顫抖性產熱能力不發達。

　　【攝食的成份和個體大小】長期富營養的動物，其BAT產熱成倍增加，此為食物誘導產熱，使大量過剩的能量以熱的形式耗散掉。

　　【低代謝或負能量階段】禁食、妊娠和哺乳期的動物，其BAT功能低下。相反如高代謝狀態，BAT功能增加。

　　【光周期】短日照可刺激BAT的非顫抖產熱能力增加，BAT的呼吸速率增加，從而導致動物的耐寒性增加。

　　另外，遺傳背景、疾病外傷等等因素，也可能影響到BAT的活動狀態。

　　總之，人體通過對環境冷暖各方面可能變化的感知，推動BAT組織的活躍或靜默。從而調節人體的溫度或維持人體的總能量儲備在一定的範圍內。

米色脂肪細胞

　　米色脂肪細胞具有白色和褐色脂肪細胞的功能，並能在兩者之間轉換。

　　當未受到刺激時，米色脂肪細胞與白色脂肪類似，為單泡脂肪細胞，細胞內線粒體水平很低，其主要作用是儲存脂肪。

　　當在寒冷的刺激下或運動後，機體交感神經興奮，米色脂肪組織的形態學及生物學特徵發生改變，細胞內出現很多散布的小脂肪滴，線粒體水平及氧化磷酸化效率升高，而且其呼吸容量比典型褐色脂肪高，其作用主要是適應性生熱。

　　米色脂肪細胞的生熱機理跟褐色脂肪細胞不同。運動後肌細胞內PGC1-α合成增加，PGC1-α刺激細胞內FNDC5基因表達。FNDC5是一種分泌性的膜蛋白，分泌出鳶尾素（irisin）。鳶尾素分泌入血後隨血液循環作用於皮下的米色脂肪，使米色脂肪轉換形態，從白色脂肪細胞形態轉換為褐色脂肪細胞形態——小脂滴散布，線粒體水平升高，耗氧量增加，大量生熱。

脂肪組織的激素效應

　　1994年，脂肪激素——瘦素的發現，使人們認識到，脂肪組織並不僅僅是儲備脂肪的場所，還是一個主動參與能量代謝的內分泌器官。

　　隨後的研究證實，脂肪細胞能分泌很多被稱為脂肪細胞因子的活性物質，在維持能量及心血管的內環境穩定，葡萄糖及脂類代謝，免疫應答等方面發揮著重要作用，並且與肥胖、糖尿病及其併發症有著緊密的聯繫。

　　公認的脂肪細胞分泌因子可分為兩類：一類是脂肪組織特異表達的脂肪細胞分泌因子，如瘦素、內脂素、抵抗素和脂聯素等；另一類是脂肪組織非特異表達的脂肪細胞分泌因子（就是其他機體組織也可以分泌），如腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細胞介素6(IL-6)等。

　　這些脂肪細胞分泌因子通過自分泌或旁分泌作用，與分布於器官和組織中的相應受體結合，將脂肪細胞組織變成一個重要的內分泌組織和免疫及炎性調節組織。

瘦素

　　瘦素是由白色脂肪組織分泌的一種激素。白色脂肪組織受胰島素刺激分泌瘦素，胰腺β細胞受瘦素影響減少胰島素分泌。這樣的聯動效應，可以使胰島素保持在一定的水平範圍內。

　　當然，瘦素不僅僅控制胰島素的分泌，他主要作用於下丘腦的代謝控制中樞，調節機體的能量代謝和控制脂肪的積累（①抑制食慾，減少能量攝取；②增加能量的消耗；③抑制脂肪合成；④促進脂肪分解）。瘦素還參與調節單核細胞、巨噬細胞和淋巴細胞的免疫功能，是一種作用廣泛的細胞因子。

脂聯素

　　脂肪細胞分泌的脂聯素不僅參與糖和脂肪的代謝調節（降低脂肪合成，抑制葡萄糖向脂肪轉化，促進機體利用脂肪供能的作用），還具有增加胰島素的敏感性和抗動脈粥樣硬化作用。

　　脂肪細胞的脂肪含量與脂聯素的分泌成反比，即脂肪細胞的脂肪含量越高，血液中的脂聯素水平就越低，患上糖尿病的風險相對增加。

內脂素

　　由內臟脂肪組織分泌，主要促進脂肪組織合成。內脂素與糖脂代謝關係密切，具有胰島素模擬功能（與胰島素的功能相似），並且與炎症及血管病理生理都有相關性。

抵抗素

　　抵抗素也是一種脂肪細胞分泌的特異因子，它在人體中的作用主要有以下四項。

• 影響機體糖代謝，使肝糖輸出減少， 肝細胞肌細胞糖攝取減少，導致血糖升高。

• 抑制脂肪形成，抑制前脂細胞分化和脂肪沉積。

• 參與炎症反應，調節TNF-α、IL-6等炎症因子表達，參與炎症反應過程。
• 抑制肝臟脂解過程。

醯化刺激蛋白

　　醯化刺激蛋白一方面能夠提高脂肪細胞捕獲脂肪酸和合成甘油三酯的能力；另一方面可以通過抑制激素敏感脂酶的活性來抑制甘油三酯的分解。

腫瘤壞死因子

　　脂肪組織釋放的腫瘤壞死因子（TNF-α，1993年發現脂肪細胞也分泌），其作用比較複雜，參與脂肪代謝直接相關的主要有以下數項。

　① n可促進脂肪分解，②降低脂蛋白酯酶(LPL)的生成和活性，③抑制脂肪細胞對脂肪酸的攝入，④減少脂肪細胞生成，⑤促進脂肪的分解，⑥抑制前脂肪細胞分化為成熟脂肪細胞，⑦誘導促進脂肪細胞凋亡，⑧控制脂肪細胞的分化和脂肪組織體積的擴大。

　　TNF-α還能降低脂肪生成關鍵酶(如乙醯CoA羧化酶、脂肪酸合成酶等)的表達;TNF-α也能負性調控脂肪細胞和肌細胞中的葡萄糖轉運蛋白(GLUT-4)，導致細胞內葡萄糖攝取量的減少。

白細胞介素6

　　白細胞介素6（IL-6,1997年發現脂肪細胞可分泌），除了在機體免疫和炎性反應方面具有顯著作用外，長期高劑量的IL-6可直接刺激脂肪細胞的脂肪分解。

視黃醇結合蛋白4

　　在脂肪細胞分泌的眾多蛋白中，視黃醇結合蛋白4（RBP4）是預測內臟脂肪含量最強的因子。

　　隨著脂肪細胞的分化成熟，RBP4逐漸分泌增多，機體內臟脂肪含量的變化都可以從RBP4含量的變化體現出來。

　　在肝臟中， RBP4誘導磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶表達，增加肝糖原輸出，使血糖升高。血清RBP4升高減少肌肉中葡萄糖攝取。

　　在脂肪組織中，RBP4通過抑制葡萄糖轉運蛋白（GLUT4）的表達，抑制脂肪細胞對葡萄糖的攝取 。

其他因子

　　脂肪細胞還分泌一些其他因子，如C反應蛋白、胰島素樣生長因子1（IGF-1）等等。

　　總之，今天的脂肪組織，已經跟往日不同，它存脂肪，分泌激素，調節免疫和炎症。關於它的知識，還在不斷更新。

　　明天，我們會更加清楚的認識它。對於如何駕馭它，也會有更多的籌碼和辦法。

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「丸子，說好的膳食搭配呢？」

……

我先寫一些基礎營養知識，再聊搭配比較好，不要著急。

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脂肪細胞數量部分參考文獻：

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