上一篇文章介紹了棕色脂肪(BAT,brown adipose tissue)的特色、成人也有棕色脂肪以及棕色脂肪分兩種–典型棕色脂肪(classical BAT)與類棕色脂肪細胞(beige BAT)。本篇接著介紹BAT的生理作用、如何讓自己產生BAT以及如何測量BAT。
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，因此對於囓齒類動物(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。
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、使用交感神經抑制劑(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常見的區域訊號增加之外，內臟脂肪區域的訊號確實也增加了，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。
棕色脂肪的測量
目前研究上測量BAT主要是利用18F-FDG PET/CT，但這工具有幾項缺點，一來因為昂貴不普及，且需要受試者暴露於輻射當中，二來本身也有許多限制。18F-FDG PET/CT主要是透過偵測18F-FDG吸收來產生訊號強弱，藉而判斷代謝旺盛的區域，因此若人體內的BAT活性不強或者活性沒有被誘發，則18F-FDG PET/CT可能就無法偵測到；再者，BAT除了可以吸收葡萄糖，但當它活性被誘發時，會先以脂肪酸及血液中三酸甘油脂作為能量來源，以18F-FDG PET/CT來測量可能會低估BAT的存在。
此外，18F-FDG PET/CT頂多只能告訴我們BAT的存在與否(利用其吸收葡萄糖使得訊號增強)，但無法得知當下訊號增強時BAT實際的生理作用，而葡萄糖具有用來製造能量、產生熱能、製造脂肪(lipogenesis)等作用，這些便無法從18F-FDG PET/CT的影像得知。
綜合許多的考量與限制，18F-FDG PET/CT恐怕還無法當作測量BAT的黃金標準。至於其他診斷工具包括正子掃描(PET)、核磁共振(MRI)、電腦斷層(CT)甚至超音波，目前都有相關研究陸續進行中，而PET/MRI的結合，被認為是未來用來定性及定量BAT相當具有潛力的工具。
結論
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瞭解，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。
(本文同時刊登於台灣肥胖醫學會會訊2014年第四期)
(Photo via Lewispugh. CC BY-SA 3.0)
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本文出自：吳佳鴻醫師 Dr.Henry Wu's Health Notes
