棕色脂肪组织产热功能与肥胖

张 永，颜光涛

（解放军总医院，北京 100853）

棕色脂肪组织产热功能与肥胖

张 永，颜光涛

（解放军总医院，北京 100853）

棕色脂肪是哺乳动物体内重要的非战栗产热器官，解偶联蛋白是棕色脂肪产热的关键蛋白，棕色脂肪缺失会导致肥胖，棕色脂肪的活化可以减少脂肪蓄积。近年来研究发现成人体内也存在棕色脂肪，激活成人体内的棕色脂肪可能成为治疗肥胖的新途径。

棕色脂肪；肥胖；解偶联蛋白

棕色脂肪组织（BAT），由瑞士自然学家Conrad Gessner于1551年首次发现。它最初被称为“冬眠腺”，在接下来的400年，又发现了棕色脂肪的其他功能，比如具有内分泌功能，是调节体温的非战栗产热的重要器官，后来还发现其产热是由线粒体上的解偶联蛋白决定的[1]。肥胖本质上是能量消耗与能量摄入的不平衡，棕色脂肪的产热在能量平衡的调节中扮演着重要角色。本文将对棕色脂肪的产热与能量平衡和肥胖做一综述。

1 肥胖与能量平衡

肥胖的发生是因为能量的摄入超过了能量的消耗。能量的摄入当然是从可产能的食物中摄取，除了粪便和尿中会损失一部分未利用的能量外，其他能量消耗通常包括基础代谢，身体活动和生热。20世纪70年代对肥胖的认识是过度饮食和运动不足的结果。人群和动物实验也都证实了这一观点[2-3]。动物实验发现肥胖小鼠和非肥胖小鼠喂饲同样的饲料，肥胖小鼠的食物功效比是非肥胖小鼠的两倍多，这种结果只能是因为能量消耗的减少造成的，在随后的研究中发现这与非战栗产热的减少有关[4]。

2 评价棕色脂肪组织产热功能的指标

测量动脉和静脉血液中氧含量的差值是评估BAT的产热活性的最直接的方法。然而，这一方法要求在体内进行监测并不适合作为常规指标。因此，在相关研究中，多使用分离的组织、线粒体及蛋白分子等离体指标来评价BAT的活性[5]。见表1。

表1 体外评估棕色脂肪组织的产热功能的指标

棕色脂肪组织块的重量是最直观的指标，但在肥胖的情况下，其重量容易受周围白色脂肪蓄积的影响。在早期研究中还经常采用棕色脂肪组织中总蛋白质含量来粗略评价其功能。与棕色脂肪产热密切相关的是线粒体含量，线粒体的募集导致氧化和产热能力的增强。一般通过测量组织中细胞色素c氧化酶活性来广泛评估线粒体含量[5]。评价棕色脂肪产热活性的最有效指标是线粒体与GDP结合能力测定。结合的水平越高，产热活性越强。另一个最常用的关键指标是线粒体中UCP1的含量的测量，UCP1的量决定了组织的产热能力[6]。

3 BAT与肥胖

瘦素缺乏的肥胖小鼠以及其它几种肥胖动物模型，其BAT的产热活性都降低。去甲肾上腺素通过刺激非肥胖小鼠BAT增加非战栗产热，这与冷适应的大鼠的观察结果一致[7]。这也表明肥胖小鼠响应去甲肾上腺素的产热能力的降低几乎完全是由于BAT的减少。切除肾上腺也可以减弱产热能力[8]。相对于非肥胖小鼠，肥胖小鼠的线粒体中UCP1的浓度降低[9]。最初肥胖症动物模型是通过腹内侧下丘脑（VMH）的手术损伤来实现。在VMH损伤的大鼠中观察到棕色脂肪线粒体含量下降[10]。通过抑制转基因小鼠UCP1的表达克导致肥胖[11]。

4 成人体内BAT的发现

在20世纪60年代，最早在新生儿发现棕色脂肪[12]，而且普遍认为BAT在出生后的最初几年就消失了，虽然也有一些证据表明成人体内的棕色脂肪组织会持续存在[13]，但当时由于技术条件的限制只是在解剖学和组织学上观察到多腔脂肪细胞，缺少棕色脂肪关键产热蛋白UCP1的检测。后来通过检测人体脂肪组织中的UCP1，确定BAT存在于成人体内[14]，尽管其含量低于儿童[15]。

氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（FDG-PET），本来是应用于癌症研究，但是却发现在脂肪组织部位有高水平的葡萄糖摄取，且其分布具有类似于基于早期解剖学观察的成年人BAT的分布模式[13]。后来通过检测UCP1确定具有高葡萄糖摄取的脂肪组织确实是BAT[16]。通过FDG-PET技术发现，寒冷和胰岛素会激活成人BAT[17]，但是在老年受试者中其活性较低 ，并且重要的是，肥胖者的活性比瘦人低，与BMI（体重指数）成反比[18]。因此，棕色脂肪组织再次成为研究肥胖症的焦点。相应地，对BAT的激活和/或募集有可能作为治疗肥胖的治疗途径[19]

最近还发现了BAT的重要代谢作用，特别是在甘油三酯清除，胰岛素敏感性和葡萄糖体内平衡中，BAT已被作为代谢的主要器官[20-22]。因此，BAT活性的降低与代谢综合征的发展相关[23]。

5 结 语

BAT自发现以来，其生理功能一直受众多研究者的关注，尤其BAT在能量平衡中的重要作用，对肥胖有十分重要的意义，而且近年来成人体内活性BAT的发现使得激活成人体内的BAT可能成为治疗肥胖的新途径。

参考文献

[1] Cannon B,Nedergaard J.Brown adipose tissue: function and physiological significance.Physiol Rev 2004;84:277-359.

[2] Djazayery A,Miller DS,Stock MJ.Energy balances in obese mice. Nutr Metab 1979; 23:357-367.

[3] Miller DS,Mumford P,Stock MJ. Gluttony.2.Thermogenesis in overeating man.Am J Clin Nutr 1967; 20:1223-1229.

[4] Thurlby PL,Trayhurn P.The role of thermoregulatory thermogenesis in the development of obesity in genetically-obese(ob/ob) mice pair-fed with lean siblings. Br J Nutr 1979;42:377-385.

[5] Trayhurn P,Milner RE.A commentary on the interpretation of in vitro biochemical measures of brown adipose tissue thermogenesis. Can J Physiol Pharmacol 1989;67:811-819.

[6] Klaus S,Casteilla L,Bouillaud F,Ricquier D.The uncoupling protein UCP:a membraneous mitochondrial ion carrier exclusively expressed in brown adipose tissue. Int J Biochem 1991;23:791-801.

[7] Thurlby PL,Trayhurn P.Regional blood flow in genetically obese(ob/ob) mice.The importance of brown adipose tissue to the reduced energy expenditure on non-shivering thermogenesis. Pflugers Arch 1980; 385:193-201.

[8] Wickler SJ,Horwitz BA,Stern JS.Blood flow to brown fat in lean and obese adrenalectomized Zucker rats.Am J Physiol 1986;251:R851-858.

[9] Ashwell M,Holt S,Jennings G,Stirling DM,Trayhurn P,York DA.Measurement by radioimmunoassay of the mitochondrial uncoupling protein from brown adipose tissue of obese(ob/ob)mice and Zucker (fa/fa) rats at different ages.FEBS Lett 1985; 179:233-237.

[10] Seydoux J,Rohner-Jeanrenaud F,Assimacopoulos-Jeannet F,Jeanrenaud B,Girardier L.Functional disconnection of brown adipose tissue in hypothalamic obesity in rats. Pflugers Arch 1981; 390:1-4.

[11] Lowell BB,V SS,Hamann A,Lawitts JA,Himms-Hagen J,Boyer BB,et al.Development of obesity in transgenic mice after genetic ablation of brown adipose tissue. Nature 1993; 366:740-742.

[12] Aherne W,Hull D.Brown adipose tissue and heat production in the newborn infant. J Pathol Bacteriol 1966;91:223-234.

[13] Heaton JM.The distribution of brown adipose tissue in the human.J Anat 1972; 112:35-39.

[14] Bouillaud F,Combes-George M,Ricquier D.Mitochondria of adult human brown adipose tissue contain a 32 000-Mr uncoupling protein. Biosci Rep 1983;3:775-780.

[15] Lean ME,James WP,Jennings G,Trayhurn P.Brown adipose tissue uncoupling protein content in human infants, children and adults. Clin Sci (Lond) 1986;71:291-297.

[16] Cypess AM,Lehman S,Williams G,Tal I,Rodman D Goldfine AB,et al.Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans.N Engl J Med 2009; 360:1509-1517.

[17] Ouellet V,Labbe SM,Blondin DP,Phoenix S,Guerin B,Haman F,et al.Brown adipose tissue oxidative metabolism contributes to energy expenditure during acute cold exposure in humans.J Clin Invest 2012;122:545-552.

[18] Yoneshiro T,Aita S,Matsushita M,Kameya T,Nakada K,Kawai Y,et al.Brown adipose tissue,whole-body energy expenditure,and thermogenesis in healthy adult men.Obesity (Silver Spring) 2011; 19:13-16.

[19] Trayhurn P,Arch JR.New Physiological Aspects of Brown Adipose Tissue. Curr Obes Rep 2014;3:414-421.

[20] Bartelt A,Bruns OT, Reimer R,Hohenberg H,Ittrich H,Peldschus K,et al.Brown adipose tissue activity controls triglyceride clearance. Nat Med 2011; 17:200-205.

[21] Stanford KI,Middelbeek RJ,Townsend KL, An D,Nygaard EB,Hitchcox KM,et al.Brown adipose tissue regulates glucose homeostasis and insulin sensitivity. J Clin Invest 2013; 123:215-223.

[22] Bartelt A,Heeren J.The holy grail of metabolic disease: brown adipose tissue.Curr Opin Lipidol 2012;23:190-195.

[23] Nedergaard J,Bengtsson T,Cannon B.New powers of brown fat: fighting the metabolic syndrome.Cell Metab 2011;13:238-240.

本文编辑：李 豆

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ISSN.2095-8242.2017.07.1379.02