经常站立、四处走动、坐立不定,这些都能有效地增加你日常的能量消耗。还有一种将能量转化为热能的方法,即新陈代谢,这与我们体内的褐色脂肪密切相关。没错,我们体内有两种脂肪,白色脂肪和褐色脂肪,到目前为止,我们一直谈论的身体脂肪都是白色脂肪。两种脂肪都得名于它们的颜色,你大概也猜到了。关于褐色脂肪存在的证据,最早可以追溯到大约1551年。那时,瑞士博物学家康拉德·格斯纳(Konrad Gessner)形容褐色脂肪“非脂非肉,而是介于两者之间”,而且格斯纳还指出了非常重要的一点:褐色脂肪是一个器官,从许多方面看上去,它都似乎是白色脂肪和肌肉的集合体。
生物学家很早就知道冬眠的动物(如刺猬)体内有大量的褐色脂肪。当刺猬冬眠时,它们只依靠自己的脂肪储备就可以度过整个冬季。在冬眠期间,它们通过尽可能地保持较低的体温(体温可低至接近冰点),可以消耗极少的能量。当快要从冬眠中苏醒时,它们的身体会快速回暖。要做到这一点,它们得启用体内的“小型加热器”,迅速将脂肪和糖类转化为热能,从而使体温升高、身体回暖。这个小型加热器,就是褐色脂肪。
婴儿体内也有大量的褐色脂肪,尤其是在肩胛骨之间。这些褐色脂肪对婴儿是十分重要的,因为婴儿头部相对较大,散热较快,且婴儿还没有形成足够的肌肉,也就不能通过发抖来产热(这是因为当你瑟瑟发抖时,你的肌肉会收缩,从而产生热能)。通过燃烧褐色脂肪,婴儿可以过得温暖又舒适。
褐色脂肪经历了进化过程中的大浪淘沙,能留存至今是十分了不起的。我们的史前先祖在饥荒时期虽然依靠白色脂肪过活,但他们也经历了极寒的冰河纪。由于依靠发抖来产热需要消耗大量能量,在物资匮乏的艰难时期,如果能有个器官可以从内而外地温暖身体,那实在是再好不过了。最后一个冰河纪已经过去很久了,现在我们的居所都十分温暖宜人,因此从青春期开始,当我们的肌肉开始增多时,我们可以有效地通过发抖来产热,也就没那么依赖褐色脂肪了。在我们脱离幼儿期后,储存在我们肩胛骨之间的褐色脂肪基本消失不见了。在很长一段时间内,人们认为褐色脂肪的消失对人类是有益的,不过近来的研究结果表明,这种看法并不完全正确。
褐色脂肪的再次发现,从某种程度上来说是个幸运的巧合。大医院的核医学科常用PET进行癌症检测。为了检测到癌细胞,工作人员会将一种类糖的放射性物质注射到患者的血管中。由于癌细胞有较高的代谢率,需要吸收大量糖分,它们在PET图像上显得比正常细胞亮。然而,在大概15年前,核医学专家在审阅这些PET图像时注意到了一些异常:一些在冬季接受PET检查的患者的图像上,在某些奇怪的地方,比如脖子处和主动脉周围,扫描信号较强,表示该处的细胞吸收大量糖分。这些地方都不是肿瘤的高发区域,那么这里到底发生了什么呢?核医学专家决定对在PET图像上显示出异常的组织进行活检。当在显微镜下检视这些样本时,核医学专家简直不敢相信自己的眼睛,他们发现这些组织中充满了微小的脂肪滴,而且它们与“微型发电站”——线粒体紧密排列在一起。样本中还含有一种褐色脂肪独有的蛋白质。令他们惊讶的是,他们再次发现了褐色脂肪!此后,许多研究都表明成年人体内仍有褐色脂肪存在。
当成年人暴露在温暖环境中一段时间后,再接受PET检查,结果显示褐色脂肪只吸收了很少量的糖分甚至不吸收糖分。这是很合理的,因为如果温度适宜,褐色脂肪就不必很活跃。但当同一个人暴露在较冷的环境中(15~17 ℃已经够冷了)两小时后再接受PET检查,图像上就会显示大片活跃的褐色脂肪信号带,尤其是在脖子和主动脉附近,信号更加明显(图7)。越年轻、越苗条的人,体内的褐色脂肪也越多。年轻的成年人体内约有300克褐色脂肪,当然,这分量和白色脂肪比起来不值一提(人体内的白色脂肪可重达几十千克)。随着褐色脂肪的再次发现,一个新的研究领域诞生了。
图7 成年人体内褐色脂肪的分布