SME按：咖啡于现代人而言，俨然已是难以割舍的一部分。当代都市人的桌上常备一杯咖啡，这是与你一同抵抗困倦与疲劳的“忠实伙伴”；而手机里时不时接收着来自长辈分享的咖啡有害论文章。本文则立足于最新的科学研究，谈一谈人体脂肪与咖啡的那些事儿。

喝咖啡能减肥？似乎不是什么新鲜的传闻。只要搜索咖啡减肥，就会出现许多关于如何利用咖啡减脂瘦身的词条信息。

而在2018年，Express的一篇文章中指出：研究者发现咖啡因可以促进人体内的新陈代谢以及增加人体燃烧体内卡路里的潜能。这似乎向人们解释了喝咖啡能减肥的原理，当然如果你的咖啡中含有糖，奶油，风味糖浆等，它就变成了肥宅快乐兴奋饮料。



最近，诺丁汉大学的科学家发表的一篇论文似乎开启我们对咖啡减肥的新认识。科学家发现喝咖啡可以激活人体内的“棕色脂肪”。可能有人会疑惑，什么是棕色脂肪？难道人体内的脂肪可以按照颜色区分？

人类和哺乳动物有两种主要的脂肪组织：“棕色脂肪” 和“白色脂肪”。


棕色脂肪细胞内含有更多的微小脂滴和更多含铁的线粒体，它们给予脂肪细胞深褐的颜色。相较于结构比较复杂的棕色脂肪细胞，白色脂肪细胞往往只含有一个脂滴和更少的线粒体，这让白色脂肪呈现白色或者黄色。




棕色脂肪相较于白色脂肪有更多的小脂滴，并且包含更多的线粒体

在功能上，身体将多余能量以白色脂肪的形式储藏，这种脂肪可以为你体内器官提供缓冲和保护。而棕色脂肪则会消耗卡路里产生热量，它不会储存能量，通常也被称为“好脂肪”。

棕色脂肪和白色脂肪都是人体必需的，只不过白色脂肪就是身上的“肥肉”，是人类进化过程中决定生存需要的“储备粮”，现今它会引起的过度肥胖并导致健康问题。

 

比较遗憾的是，人类只有在短暂的婴儿时期有较多的棕色脂肪含量。随着年龄的增长，棕色脂肪的数量显著减少。成年人的棕色脂肪多集中于肩胛位置，至于白色脂肪，你只需要照下镜子，哪里肉多，它就在哪。



棕色脂肪在婴儿、成年人和老鼠体内的分布

我们的近亲，其他灵长类哺乳动物呢？杜克大学的研究者指出：“人类是灵长类中的胖子。” 即使拥有六块腹肌健美身材的人与之相比，其他灵长类动物也比我们瘦很多。通常灵长类哺乳动物含有小于9%的体脂肪，而一个健康的成年人一般在14%到31%。


为了研究人类与其他灵长类脂肪储备的不同。科学家研究了人类、黑猩猩和猕猴的脂肪样本。利用ATAC-seq技术，扫描了这些样本的基因组。科学家们发现脂肪细胞DNA包装方式不同，这导致了人类失去了将白色脂肪细胞转化成棕色脂肪细胞的部分能力，越来越多的白色脂肪在体内囤积。

 

我们的大脑可能是造成这件事的另一个原因。研究表明在过去600到800万年的演变过程中，人类的大脑体积增长了3倍，而作为燃料的白色脂肪起到了至关重要的作用。相比较之下，黑猩猩的脑体积没有丝毫的变化。




不得不说，储存能量的白色脂肪为我们的先祖在资源相对匮乏的环境下，提供了生存优势，也让我们变得非常聪明。然而这种进化结果对于现在的我们可能就有些多余了。人们目前已知棕色脂肪可以通过低温刺激和饮食改善，显然通过让人体暴露于寒冷之中刺激棕色脂肪不是一个合适的方法。


那么有没有更好的办法呢？我们回到最开始的话题：咖啡可以激活体内的棕色脂肪。


棕色脂肪组织通过活化位于线粒体内膜的解偶联蛋白-1（UCP1）来产生热量和代谢大量营养素。诺丁汉大学的科学家研究咖啡因对棕色脂肪组织生热作用的影响分别进行了体内和体外的实验。


体外实验：

研究组培养了小鼠间充质干细胞（mMSCs），通过差异化增加咖啡因浓度（0.1-10mM）判定适宜试验的咖啡因浓度为1mM。这个浓度也作为人类骨髓干细胞(hMSCs)的实验参考浓度。

再利用线粒体染色和免疫细胞化学观察线粒体强度和UCP1的丰富度。紧接着利用透射电镜和基因表达进行分析。最后利用海马试验测量氧气消耗率和细胞酸化率。




1mM 咖啡因处理对脂肪细胞线粒体的间隔的适应性（线粒体-红，细胞核-蓝，脂滴-绿）

线粒体染色显示了咖啡因能促进线粒体形成，也改变了线粒体的形状：呈圆形并且有丰富的片状嵴。在人类骨髓干细胞培养中，咖啡因引起了相似的情况，脂质增加，新陈代谢活跃和UCP1蛋白丰富。

为了确认线粒体形成现象是由咖啡因引起的，研究组利用海马试验确认了咖啡因增强了细胞功能性呼吸作用和细胞外酸化率。通过基因分析，咖啡因也增加的部分基因的表现，包括棕色脂肪细胞的相关基因。




人类骨髓干细胞暴露在咖啡因21天的成脂分化 （UCP1正调节-红，细胞核-蓝，脂滴-绿）


该实验得出两个结论：1. 咖啡因处理增加了UCP1蛋白表现，线粒体的生源论和MSCs衍生的脂肪细胞生物能学简况；2. 咖啡因处理在MSC 脂肪形成的过程中显示了浅棕色/棕色基因的增量。


体内实验：

研究组招募了9名健康的志愿者（4男；5女），平均BMI为23kg/m3。在实验中9个人喝了含有65mg咖啡因的咖啡饮料和对照实验中这9个人喝了水。在咖啡因摄入前后分别利用了热成像技术对肩胛骨部分的棕色脂肪进行分析，最后将数据结果进行统计分析。

志愿者在实验9个小时前没有摄入任何咖啡因，药物或酒精，也没有剧烈的运动，并且至少距离上次进食两个小时以上。室内，咖啡饮品和水的温度控制在22摄氏度。热成像分析在志愿者饮用咖啡饮品后静坐30分钟进行。




Ci为咖啡因摄入前，Cii为咖啡因摄入后


9名参与者在咖啡因摄入后，棕色脂肪区域平均增加了0.2摄氏度。该实验结论为，咖啡因可以促进人体棕色脂肪组织区域的温度上升，说明了棕色脂肪细胞作用并产生了热量。


总而言之，该研究为支持合理剂量的咖啡因摄入能促进棕色脂肪功能提供了证据。或许将来科学家们可以继续研究具体营养元素对UPC1的影响和对BAT的促进作用。

 

现今有一些假设表示增加棕色脂肪的含量可以减脂并且解决发胖问题，也有研究者担心过多的棕色脂肪燃烧卡路里是否会导致增加饥饿感从而引起暴饮暴食。

不得不说，目前人类对棕色脂肪的了解还不是很全面，随着对它的深入了解这或许将会成为解决肥胖问题的关键钥匙。

 

*参考资料

University ofNottingham. "Could coffee be the secret to fighting obesity?."ScienceDaily. ScienceDaily, 24 June 2019.

Ksenija Velickovic, Declan Wayne, Hilda Anaid Lugo Leija, Ian Bloor,David E. Morris, James Law, Helen Budge, Harold Sacks, Michael E. Symonds,Virginie Sottile. Caffeine exposure induces browning features in adipose tissuein vitro and in vivo. Scientific Reports, 2019; 9 (1)

Duke University. "What made humans 'the fat primate'? Changesin DNA packaging curbed our body's ability to turn 'bad' fat into 'good'fat." ScienceDaily. ScienceDaily, 26 June 2019.

Pam Peeke MD MPH FACP, “What’s thedifference between white fat and brown fat”,Women’sHealth, Apr 24 2014.

Cristian Nordqvist, “Brown fat: What is it and can it help reduceobesity?”, MedicalNewsToday, Mar 9 2017.

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