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珍惜冬天,10年前科学家才明白这是最容易减肥的季节

把科学带回家 中科院物理所 2020-09-09


和常识相反,寒冷的冬天其实很利于减肥,前提是别窝在空调暖气房里。而冬天减肥的原理,靠的是一种减肥特供肥肉——棕色脂肪。只要在热带呆1个月,这种减肥肥肉就会完全消失。


参考资料 NEJM 

编译 七君


你有没有注意到这个现象,为什么刚刚入冬的时候觉得冷,但是冷了一段时间以后,就没那么冷了?还有,冬天吃的高热量食物,在夏天看来十分肥腻,冬天身体是怎么把它们消耗掉的呢?


实际上,这都是靠一种特殊的腊肉色的脂肪——棕色脂肪


棕色脂肪和我们平时讲的肥肉,就是白色脂肪不大一样。白色脂肪主要长在皮下以及内脏附近。当我们贴秋膘的时候,贴的是白色脂肪,而不是棕色脂肪。


白色脂肪细胞(右)的脂滴比较大,线粒体比较少;棕色脂肪细胞(左)的脂滴比较小,线粒体比较多。


而棕色脂肪主要长在脖子、脊柱、主动脉,还有肾脏附近。而且棕色脂肪里有大量的发电站——线粒体,会把脂肪转化为热量。


成年人的棕色脂肪主要分布位置


虽然它俩都是胖子,但白色脂肪比较像会攒钱的胖子,棕色脂肪比较像会花钱的胖子。


科学家们很早之前就知道一些动物(如啮齿动物)和新生儿体内有大量棕色脂肪。因为婴儿和啮齿动物御寒不能靠抖(战栗产热),所以棕色脂肪相当于他们的暖宝宝(非战栗产热)



新生儿体内棕色脂肪的分布(红色)

@medical dictionary


因为成人体内的棕色脂肪比较少,所以以前一般认为大人是没有棕色脂肪的。但是随着新的成像技术——PET/CT扫描技术的出现,在10年前这个观点被推翻了。


PET/CT扫描仪

@canon


成人棕色脂肪的发现是癌症研究中的意外,因为PET/CT扫描技术本来是找癌细胞用的。


做扫描之前,你会被注射一些具有放射性的葡萄糖(18F-氟脱氧葡萄糖),然后躺到机器里观察。因为癌细胞的耗能比一般细胞要大,吃得多,葡萄糖容易往它们那儿跑,所以它们在PET下的图像就不太一样。

 

你可以看到,在PET下,脑子和心脏是黑的,因为它俩的耗能贼大,吸收的葡萄糖贼多。癌细胞也是一样,在PET下看就是黑黢黢的。


PET下能耗高的大脑和心脏是黑色的

@Paul Lee / National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases


研究者在用PET扫描的时候发现,一些成人脖子附近也有阴影,他们一开始吓坏了,以为这些人生了什么癌症呢。结果进一步的分析后他们才明白,这些和脑子心脏,还有哔一样好胃口的组织不是癌细胞,而是脂肪组织,它们就是棕色脂肪本肪了。


这3篇奠基性研究后来发表在2009年的《新英格兰医学杂志》(NEJM)上。


和小婴儿还有啮齿动物不太一样,成年人的棕色脂肪主要长在脖子还有锁骨附近,还常常和白色脂肪混在一起。


不同人体内的棕色脂肪含量有很大差别,少的人只有50克,多的人有200克。对,和你的猜测一样,胖子身体里的棕色脂肪含量比较少,而比较瘦,血糖比较低的人,棕色脂肪含量较高。


年轻的瘦子(左),年轻的超重者(中),以及中年超重者(右)体内棕色脂肪数量(蓝色)

@(DOI)10.1038/s41598-018-26878-4


别小看这一两异色肥肉,如果它们全年无休,那么每年可以帮你燃烧4.5千克的白色脂肪的卡路里,相当于每天你多吃一个巨无霸都不会肥。


不过呢,棕色脂肪会随着年龄的增加而减少,这也可能是导致中年发福的一大因素。那些20岁时身体里就有数量可观的棕色脂肪的人可别得意,这些小可爱只能陪你到40岁左右。



如何激活棕色脂肪:挨冻


所以,怎样才能增加和激活这些棕色脂肪呢?最简单的方法,就是感冻。



在受寒的时候,动物和人体内的一些白色脂肪会转化为棕色脂肪。说几个典型的研究。


在刚才提到的3篇奠基性论文里,其中一个研究让一些志愿者呆在17-19摄氏度的房间里2小时,然后躺到PET机器里扫描;另一些志愿者则呆在温暖的环境里。结果发现,只需要2小时的低温,志愿者肩颈部脂肪组织的葡萄糖代谢量就增加了15倍。


温度不低时棕色脂肪代谢(肩颈黑色区域)不大(左),受寒后体内棕色脂肪的代谢显著增加(右)

@Mjw.hanssen


低温不仅能增加身体耗能,还能减少白色脂肪,增加棕色脂肪。


比如,2013年发表在《临床研究杂志》 (Journal of Clinical Investigation)上的一项被引用了600多次的研究发现,每天呆在17摄氏度的房间里2小时,连续呆6周以后,人体的白色脂肪含量减少了,而棕色脂肪的体积以及燥热活动增加了。


更令人激动的是,不但那些本来棕色脂肪就多的人有这种反应,那些在身体里检测不出棕色脂肪的人感冻后,棕色脂肪也多到能被检测出来了,撒花!


弗吉尼亚联邦大学的内科学教授 Francesco S. Celi 和同事也有类似的发现。他们曾让5个成年男子住在美国马里兰州的国立卫生研究院里整整4个月,过严格控制的生活。


这些人每天吃规定的食物,到了晚上各自回房睡觉。他们的睡房温度在4个月里分别是24、19、24和27摄氏度。



在这个研究中,睡房温度降低1个月后,参与者体内的棕色脂肪体积增长了42%,脂肪的新陈代谢增加了10%;但是当睡房温度升高后,这个趋势就完全倒转了。


更棒的是,十几度的温度其实不难熬,因为你会很快适应。作出3个奠基性研究其中之一的团队,荷兰马斯特里赫特大学的代谢和生理学教授 Wouter van Marken Lichtenbelt 和同事在2013年发现,人体在15摄氏度的环境里呆10天后,棕色脂肪产生的能量就会让你不再感觉寒冷。


所以说,冬天是很适合和棕色脂肪培养感情的季节。随着春暖花开,行使完重要职能的棕色脂肪也就自行下线了,这时你身体的产热和减肥技能点也会慢慢冷却。


斯德哥尔摩大学的生理学家 Barbara Cannon 表示,棕色脂肪是有需要才会出现的肥肉,“如果不冷,棕色脂肪组织就会萎缩,最后可能就留几个干细胞在那儿,剩下都没了。



只要在热带地区呆上一个月,人体内的棕色脂肪就会消失殆尽。难怪从热带到寒冷地区的人会觉得特别冷,难以适应。


因为这些研究,van Marken Lichtenbelt 警告,发达国家的肥胖率居高不下,空调要负一部分责任。长江以南不供暖,可能无意中造成了南北体重分化呢。





如何激活棕色脂肪:吃辣



上面提到的2013年的那项研究的作者很贴心,他们意识到普通人是不可能自愿呆在17摄氏度的环境里练功的,所以他们尝试了其他刺激棕色脂肪的方法,那就是吃辣。


原来,低温通过刺激瞬时感受器电位通道(TRP channel),一步步刺激下丘脑,导致周围神经系统的反应,从而调动棕色脂肪细胞。机智的研究者就开始动脑筋了,这个TRP通道吧,其实辣椒里的辣椒素酯(辣椒里的一类有机物,辣度只有辣椒素的1/1000)也管的呢。


他们让一些身体里检测不出棕色脂肪,或者棕色脂肪很少的志愿者每天吃9毫克的辣椒素酯,连吃6周。不出所料,他们身体里的棕色脂肪变多了,白色脂肪减少了。


也就是说,多吃吃辣椒,也可以欺骗身体,让身体以为自己感冻了,这样也能增加棕色脂肪。




如何激活棕色脂肪:运动



如果不想在感冻的情况下减肥,第二个方法就是运动了。有大量研究发现,运动可以让白色脂肪变成棕色脂肪


比如,2012年发表在《自然》上的一项研究发现,而让白色脂肪变棕色,和一种最近被发现的激素——鸢尾素有关。


简单来说,运动会增加肌肉细胞的一种特殊蛋白质 PGC-1α 的含量,从而增加鸢尾素在血液中的水平,鸢尾素和白色脂肪细胞表面的某种未知受体结合,迫使它们变性为棕色脂肪细胞。



从结果来看,跑轮子3周(每天自由跑)的小鼠体内的鸢尾素上升了65%,而进行了10周耐力训练的人体内的鸢尾素增长了一倍。


总而言之,吃辣又冬泳真的很容易出奥利给的体脂率。



又不想运动又吃不了辣的孩子,看来就只能被打入冷宫了。


无标注图片来源网络。

动图来源和参考资料储存于石墨:

https://shimo.im/docs/KVtWjtxQqQ6DR8gH/ 


来源:把科学带回家

编辑:Be


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