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《自然》科学家发现一种减肥水
加入时间:2018-07-24    来源:氢分子医学

  减肥有两种基本办法,少吃减少热量摄取,或通过运动等办法增加热量消耗。从效果看,减肥手术是比较成功的方法。但是手术毕竟有风险,少吃多动道理简单,执行起来也不那么容易,否则就不会有那么多人为减肥纠结了,这也是许多科学家希望帮助人们解决的问题,就是能不能通过吃点药片解决这个问题。最近《自然》一篇最新研究论文,提出了吃一种简单的代谢中间分子,可能具有诱导体内热量消耗的功能。这种分子就是丁二酸,更常用的名叫琥珀酸。给小鼠饮用琥珀酸溶液,这种水有一定酸味,是比较容易让人接受的口感。也就是说,科学家找到一种减肥水,目前在动物实验中证明有效。
  
  琥珀酸(包括盐类)可产生酸味、呈味,可用于豆酱、酱油、日本酒、调味料等。琥珀酸钠具有贝类特殊滋味的白色结晶粉末,在食品工业中用于调味剂、酸味剂、缓冲剂,用于火腿、香肠、水产品、调味液等。琥珀酸可以用做防腐剂,pH值调节剂,助溶剂;还可以用来合成解毒剂、利尿剂、镇静剂、止血药、合成抗生素以及维生素A、维生素B等。
  
  人类的脂肪组织有两类,一种是白色脂肪细胞,一种是褐色脂肪组织。所以颜色不同,是因为褐色脂肪细胞内含有大量线粒体,因为线粒体内有比较多细胞色素,一般是血红素蛋白。白色脂肪的主要功能就是存储脂肪,褐色脂肪则是利用脂肪产生热量,这对于恒温动物寒冷环境下的体温维持非常重要。
  
  三羧酸循环是线粒体内的重要代谢通路,能将营养物质如葡萄糖、乳酸和脂肪酸变成二氧化碳,并利用这些能量物质的化学能转化为大量高能电子。三羧酸循环产生的电子通过氧化磷酸化作用,把线粒体内膜内的氢离子(质子)转运到内外膜之间产生质子的跨膜梯度,质子重新跨膜返回内膜内能驱动ATP酶将ADP磷酸化合成ATP。在褐色脂肪细胞内,质子可以不驱动ATP酶,而是通过解偶联蛋白1(UCP1)漏回。这种电子泄露不产生ATP,结果是产生大量热量。
  
  褐色脂肪产热的能力受到许多学者的重视,因为通过激活这个过程能实现减肥的目标。为了达到这样目的,需要了解如何启动褐色脂肪燃烧脂肪的开关。在宏观水平上,已经比较清楚的方法是寒冷刺激。在机制水平上,是寒冷信号被大脑接受,然后把信息传递给褐色脂肪,传递这个信号的是交感神经和肾上腺β受体。但是用药物激活这个受体并不能实现减肥的目的。这也提示激活褐色脂肪燃烧脂肪还需要其他的激活信号。
  
  哈佛大学Mills等通过对寒冷刺激后褐色脂肪组织内代谢物进行分析,结果发现琥珀酸的水平明显升高,这种代谢物是三羧酸循环的重要中间代谢物质之一。
  
  三羧酸循环中代谢中间产物大部分都局限于线粒体基质内,这些物质不断产生也不断被消耗,总体水平往往并不会升高太多。那么褐色脂肪组织中的琥珀酸从何而来?研究发现,肌肉是琥珀酸的重要来源,因为寒冷刺激寒颤能提高血液中琥珀酸水平。
  
  为了对血液中琥珀酸的去向进行跟踪,Mills等给动物注射碳14标记的琥珀酸,发现这些重碳都聚集到褐色脂肪,这说明血液内琥珀酸是被褐色脂肪摄取,似乎这些琥珀酸能被褐色脂肪代谢。和这个推测一致的证据是,体外培养的褐色脂肪细胞能吸收并分解琥珀酸,而大多数其他细胞不具有这样的能力。Mills等发现给动物注射琥珀酸能迅速升高褐色脂肪组织的局部温度。更有意思的是,给小鼠饮用琥珀酸水连续4周,能避免高脂饮食导致的肥胖(这说明,服用琥珀酸可以减肥,也可以作为抗寒饮料)。这种效应是依赖于UCP1,如果去除这种蛋白,琥珀酸的许多代谢效应都无法产生。
  
  这就好比,一个房子,里面因为做饭需要生火,如果不打开门窗,房子内的温度会升高,但是如果把门窗打开,则能散热,房内温度就可以降低下来。这里门窗就是UCP1,而琥珀酸就是开门的钥匙。



  琥珀酸具体如何激活这种产热效应?三羧酸循环中,琥珀酸是被琥珀酸脱氢酶催化变成富马酸(是激活抗氧化的神分子。富马酸盐一直用于治疗严重银屑病。这种药物还可以帮助防止多发性硬化症),同时将泛醌变成泛醇。这里强调的是,琥珀酸脱氢酶也具有产生活性氧的能力,活性氧是促进褐色脂肪产热的重要因素。作者因此提出,琥珀酸在褐色脂肪细胞内积聚激活琥珀酸脱氢酶活性,这样使褐色脂肪细胞产生更多活性氧,活性氧升高是促进脂肪燃烧的关键。也许,琥珀酸激活了褐色脂肪细胞内的未知信号系统;也有可能是循环中的琥珀酸被大脑感受到,然后通过大脑激活褐色脂肪产热。确定分子机制是学术问题,也能为确定更理想的人类使用剂量和方法提供重要信息。尤其需要了解的是,琥珀酸是如何被褐色脂肪细胞摄取的,这种摄取分子是什么。
  
  当然人类和小鼠不同,最明显的差别就是体重相差悬殊。单位体重体表面积有很大不同,这是散热的关键指标,体重越大散热越差。人类保持体温的能力要比小鼠容易。这也可能是人类为什么褐色脂肪的体重比例很小的原因。重要的是,随着年龄增长,褐色脂肪越来越少,这导致年龄越大越容易肥胖(喝点琥珀酸水呗!)。当然琥珀酸对人类是否具有这种作用仍然需要进一步明确。
  
  


(责任编辑:李昕静)

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