褐色与米色脂肪细胞：对抗肥胖的新曙光？
生理暨藥理學科 盧主欽助理教授
對於現代人而言，肥胖可說是一個日趨嚴重的文明病。肥胖引起的相關慢性疾病，如：胰島素阻抗、糖尿病及心血管病變等，對國人健康與生活品質影響甚鉅 ，因此，不僅愛美的人希望藉由減肥增加美觀，對多數人而言，對抗肥胖更是預防肥胖相關疾病的重要課題。談到肥胖，很容易就聯想到脂肪細胞 ( adipocyte or fat cell ) 及脂肪组织 ( adipose tissue )，因為肥胖主要来自於过剩的能量，以叁酸甘油酯 ( triacylglyceride ) 形式堆积在脂肪细胞，造成脂肪细胞的增大 ( hypertrophy )以及脂肪细胞功能的异常。对抗肥胖，大多想到减少食慾、减少营养吸收、增加能量消耗，以降低叁酸甘油酯储存於脂肪细胞，甚至希望减少身体的脂肪细胞！其实脂肪细胞不只有一种，储存叁酸甘油酯主要由白色脂肪细胞 ( white adipocyte ) 负责，近年来科学家发现，促进、活化或增加褐色脂肪细胞 ( brown adipocyte )、米色脂肪细胞 ( beige adipocyte ) 或許能成為對抗肥胖的一大利器！
何為褐色脂肪细胞？有别於白色脂肪细胞储存叁酸甘油酯，褐色脂肪细胞富含粒线体，存在一种称為脱联蛋白 ( uncoupling protein ) 的特殊功能蛋白质，燃烧摄入的脂肪并以产热方式释出，因此不会储存脂肪。过去认為褐色脂肪组织只存在婴儿与冬眠的动物，用以产热维持体温，近年来在许多科学家的努力下，对褐色脂肪细胞有更多的认识，也提供将来治疗疾病的可能方法。
褐色脂肪细胞的发育来源
很多人会认為既然白色与褐色脂肪细胞都叫做脂肪细胞，想当然尔皆来自於同一个来源，长期以来科学家也这麼认為，然而让科学家意外的是，这答案是错的！哈佛大学 Dana-Farber 癌症研究所 Bruce Spiegelman 团队发现，产生褐色脂肪细胞的干细胞，竟然与产生肌肉细胞的干细胞相同，而不是白色脂肪细胞[1]！而控制干细胞成為褐色脂肪细胞关键，在於是否表达一个特别的基因蛋白 PRDM16。发育中的褐色脂肪细胞若缺少 PRDM16 蛋白表达，将形成肌肉细胞；反之若在发育中的肌肉细胞加入 PRDM16 的蛋白表达，则会诱使其形成褐色脂肪细胞。
米色脂肪细胞
長久以來科學家已知在白色脂肪細胞當中存在一些細胞，當長時間處於低溫或交感神經刺激下，可以增加脫聯蛋白表現，並產生褐色脂肪細胞產熱的特性。科學家稱這種特別的細胞為米色脂肪细胞。在一般情況下，米色脂肪细胞與白色脂肪細胞相似，表現極少量的脫聯蛋白；但是，經低溫等刺激，可大量產生脫聯蛋白與產熱。現已證實這些類似褐色 ( brown-like ) 的米色脂肪细胞，與傳統褐色脂肪細胞屬不同來源。如上所述，傳統褐色脂肪細胞來自於產生肌肉細胞的幹細胞，而米色脂肪细胞則來自於產生白色脂肪的前驅細胞。問題是，這些與褐色脂肪細胞功能類似 ( 表達脫聯蛋白、產熱 )，但來源不同 ( 由白色脂肪細胞轉變 ) 的米色脂肪细胞，究竟算不算褐色脂肪細胞？如果不是，如何區分？Spiegelman 团队进一步发现，决定褐色脂肪细胞发育的关键蛋白 PRDM16 只表現在皮下，而不在身體其他部位 ( 如內臟 ) 的白色脂肪細胞。因此只有這些具有 PRDM16 的白色脂肪細胞可經由刺激形成米色脂肪细胞[2]。另外，Spiegelman 團隊由老鼠皮下成功分離的米色脂肪细胞株 ( clone )，證實米色脂肪细胞是一種有別於白色，或傳統褐色脂肪細胞的新一類細胞[3]。
褐色 ( 或米色 ) 脂肪細胞在人類
上述研究結果證實實驗動物存在褐色與米色脂肪细胞以及其來源與功能。但在人類呢？如果只有嬰兒期才有，對於成人生理與對抗肥胖有什麼幫助？荷蘭 Maastricht 大学 van Marken Lichtenbelt 团队利用正子断层扫描观察，平均年龄 24 岁左右的成人在低温 ( 16oC ) 兩小時，其褐色 ( 或米色 ) 脂肪細胞活動的情形，證實成人具有褐色 ( 或米色 ) 脂肪細胞，並且，過重或肥胖的人，這些細胞活動力顯著下降[4]。
总结
褐色 ( 或米色 ) 脂肪細胞將攝入能量轉為熱能的特性，提供科學家研究對抗肥胖的新方向。綜合以上在實驗動物與人體的發現，了解這些脂肪細胞的來源與活化其功能的機制，或許在可預見的未來，能幫助我們減少肥胖造成的健康問題。
参考文献
[1] Seale, P., Bjork, B., Yang, W., Kajimura, S., Chin, S., Kuang, S., Scime, A., Devarakonda, S., Conroe, H. M., Erdjument-Bromage, H., Tempst, P., Rudnicki, M. A., Beier, D. R., and Spiegelman, B. M. (2008) Nature 454, 961-967.
[2] Seale, P., Conroe, H. M., Estall, J., Kajimura, S., Frontini, A., Ishibashi, J., Cohen, P., Cinti, S., and Spiegelman, B. M. (2011) J Clin Invest 121, 96-105.
[3] Wu, J., Bostrom, P., Sparks, L. M., Ye, L., Choi, J. H., Giang, A. H., Khandekar, M., Virtanen, K. A., Nuutila, P., Schaart, G., Huang, K., Tu, H., van Marken Lichtenbelt, W. D., Hoeks, J., Enerback, S., Schrauwen, P., and Spiegelman, B. M. (2012) Cell 150, 366-376.
[4] van Marken Lichtenbelt, W. D., Vanhommerig, J. W., Smulders, N. M., Drossaerts, J. M., Kemerink, G. J., Bouvy, N. D., Schrauwen, P., and Teule, G. J. (2009) N Engl J Med 360, 1500-1508.