棕色脂肪：肥胖者的救星？

肥胖是目前全球共同面臨的重大健康議題，它與許多疾病密切相關，包括糖尿病、高血壓、高血脂、心血管疾病、腦中風、脂肪肝、氣喘、慢性腎臟病、癌症（乳癌、大腸癌、肝癌等）等，而BMI（body mass index）因其簡易與方便，一直以來都是用來診斷肥胖的測量工具，但其實脂肪才是導致慢性發炎、影響健康的關鍵，尤其是內臟脂肪（visceral adipose tissue）。

棕色脂肪：肥胖的救星？

然而，存在人體內的脂肪依據細胞分化及組織學型態的不同可分為兩種——白色脂肪（white adipose tissue，WAT）與棕色脂肪（brown adipose tissue，BAT），它們扮演不同角色，並非都是危害健康的兇手。

許多研究發現，BAT可以燃燒體內多餘的能量產生熱能，有助於改善代謝性疾患，甚至，有潛質可應用於肥胖的治療。美國國家衛生研究院（National Institute of Health，NIH）所屬的糖尿病暨消化及腎臟疾病研究機構（National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Disease，NIDDK）在2014年二月份也舉辦了一場以棕色脂肪為主題的學術論壇，眾多學者針對BAT的功能角色、新的研究與技術進行探討，BAT儼然成為當前熱門的研究課題。

成人也有棕色脂肪

WAT用來儲存多餘的能量，它會分泌細胞激素（cytokines），過多的WAT會導致代謝異常及胰島素阻抗性（insulin resistance），這些較為人所熟知；相對地，BAT的存在與作用可能較令人陌生。剛出生的嬰兒體內具有較多的BAT，可用來幫助新生兒維持正常體溫，過去普遍以為，隨著年齡的增長BAT便逐漸消失，進入成人階段后，人體內便不再具有BAT。但臨床上觀察到，嗜鉻細胞瘤（pheochromocytoma）的成人病患接受氟－18脫氧葡萄糖正子電腦斷層掃描（18F-FDG PET/CT）時，可在其頸部區域及鎖骨上（supraclavicular）區域發現明顯的信號增強。

在正常健康人身上，當天氣冷溫度低時，同樣的區域信號也會比溫度高時還強。針對這些信號增強的區域去做切片來與一般的WAT相比較，在基因的mRNA表現分析上，這些組織顯示出原BAT特有的UCP1（uncoupling protein 1），UCP1與細胞內粒線體（mitochondria）能量代謝及產熱相關；除了UCP1，還表現出原BAT中與甲狀腺素代謝相關的DIO2（deiodinase，iodothyronine，type II）、調控UCP1表現的PGC1α（peroxisome-proliferator-activated receptorγcoactivator 1α）、BAT形成的重要調控因子PRDM16（PR domain containing 16）以及與交感神經相關的ADRB3（β3-adrenergic receptor）等。

BAT

組織學型態分析方面，相對於白色脂肪細胞擁有單個大的脂肪顆粒（large single lipid droplet），這些組織的細胞質內含有許多與BAT一樣的小脂肪顆粒（multilocular lipid droplets）（如上圖），熒光染色也確實呈現許多的UCP1，及較多的粒線體（如上圖）。發現這些原本在BAT才有的基因表現，以及組織學上的特徵，告訴我們BAT在成人是確實存在的，也暗示了交感神經系統的刺激與低溫可以增強BAT的活性。

棕色脂肪的生理作用

相對於白色脂肪（WAT，white adipose tissue）的儲存能量，BAT可以消耗能量產生熱能，因此對於嚙齒類動物（如鼠類）及需要冬眠過冬的動物的體溫維持來說很重要。人類新生兒因為基礎代謝率較低，且肌肉較不發達，不像成人可以透過肌肉顫抖產熱，因此BAT對於新生兒體溫便扮演重要生理角色。

此外，BAT與心臟及骨骼肌（skeletal muscle）一樣可以分泌血管內皮生長因子B（vascular endothelial growth factor B，VEGFB），VEGFB作用在血管內皮上，有助於脂肪酸的運送與代謝，使得BAT與肌肉細胞同為代謝脂肪酸的重要組織，在VEGFB剔除（Vegfb knockout）的老鼠身上，脂肪因為無法被運送到肌肉與BAT作有效利用，轉而送往WAT儲存因而使得老鼠變胖。而BAT對於血糖調控、胰島素阻抗、血脂肪、心血管、免疫等功能也都有研究證實其作用。

如何產生棕色脂肪？

低溫、交感神經的刺激可以提高BAT的活性，有研究發現甲狀腺素的刺激也可誘發BAT活性，此外還有一項很重要的就是：運動！運動可以促使skeletal muscle分泌名為irisin的蛋白質及名為meteorin-like（Metrnl）的荷爾蒙，irisin屬於一種myokine，當溫度低導致肌肉顫抖時也會產生irisin。

Metrnl及irisin會促進脂肪棕化（fat browning）的發生，讓WAT的UCP1表現增加，WAT經過脂肪棕化便成為beige BAT。人體跟老鼠體內都有同樣的irisin，當透過基因工程技術讓肥胖老鼠體內產生較多的irisin時，會使得beige BAT增加，結果會讓熱量消耗變多，胖鼠的血糖改善了，體重也跟著減輕。

不同的是，老鼠的皮下白色脂肪（subcutaneous WAT）經過刺激可以產生beige BAT，但人體BAT存在的區域主要就在頸部、鎖骨以上及脊椎兩側區域，至於其他區域的皮下脂肪有沒有可能被誘發變成beige BAT，尚待更多研究證實。相反地，什麼因素會抑制BAT的生成與活性呢？研究發現，年紀大、男性、體重過重與肥胖、環境溫度較高、使用交感神經抑製劑（如beta-blocker）等狀況，體內的BAT活性都較低。

皮下脂肪可以被誘發成為beige BAT，那麼內臟脂肪呢？有零星案例報告，在患有分泌兒茶酚胺的副神經節瘤（catecholamine-secreting paraganglioma）的病患身上，18F-FDG PET／CT發現除了BAT常見的區域信號增加之外，內臟脂肪區域的信號確實也增加了，患者的基礎代謝率（resting energy expenditure，REE）也跟著增加了一倍，但接受了手術切除治療之後，REE降回近乎正常值，患者的體重跟著上升了。有關BAT與內臟脂肪間的關聯性，還需要更多研究來釐清。

產熱及體重控制

過去幾十年有關BAT的研究主要集中在老鼠身上，但隨著越來越多人體相關研究出爐，我們對於人體BAT的功能及其在臨床上可扮演的角色有更多的了解，儘管如此，目前仍舊無法窺知人體BAT全貌，如同NIDDK在論壇中所作的結論所言，我們對於BAT的認識才剛處於起步階段。

除了產熱及體重控制這些可能的好處外，BAT如何影響其它代謝因子（如血糖、胰島素、血脂肪）、與各種生理作用如飲食、肌肉骨骼、睡眠、生理晝夜機制、免疫功能、細胞老化等彼此間的交互影響、基因分子生物機轉、如何被誘發生成、測量方式標準化、臨床上應用與治療指引、classical BAT與beige BAT間的差異等，都需要未來更多研究來揭開其面紗，而在那之前，鼓勵過重或肥胖者保持適度運動，尤其在冬天來臨時運動不要中斷，是目前臨床上對於體重控制實際可行且具有正面效益的。