褐色脂肪組織

這種組織除了一般脂肪組織所具有的營養成份儲藏，以及寒冷時起保温作用外，還進行着極為活躍的代謝活動。即，它通過高效的代謝產熱，起着相當於“電熱毯”的作用。BAT對於動物的體温調節、冬眠覺醒、抵抗寒冷、防止肥胖、調節能量平衡，以及抵抗感染方面，都有着重要的生理意義。對褐色脂肪組織在肥胖發生過程中所起的作用和功能尚不清楚。

褐色脂肪組織是才被人們發現的一種脂肪組織，它主要分佈在人體的肩胛骨間、頸背部、腋窩、縱隔及腎臟周圍。認為，褐色脂肪組織的功能類似一個“產熱器”，它主要通過細胞內脂肪酸的非耦聯氧化磷酸化分解產熱，當機體進食或遇寒冷刺激時大量產熱。

白色脂肪組織與褐色脂肪組織兩者無論是在體內的分佈、形態和功能方面都存在着明顯差異。首先從量的方面來看，體內白色脂肪組織的量明顯高於褐色脂肪組織。白色脂肪組織廣泛分佈在體內皮下組織和內臟周圍，主要功能是將體內過剩的能量以中性脂肪的形式儲存起來，以供機體在需要的時候使用，是體內脂肪的主要儲存形式。 ^[1] 

BAT最早是在1551年由Gesner在土拔鼠體內發現的。1912年Polimsnti提出，BAT可能具有物質交換和熱能調節的作用。隨着研究的深入，逐步明確了BAT的產熱功能。對BAT的研究已從組織學、生理學水平進入了細胞和分子水平。 ^[2] 

BAT主要分佈於肩胛下、肩胛間、腎周圍、頸部、胸部、腋下、肋間、主動脈周圍、心臟周圍、腹股溝和脊柱背部等區域。BAT在初生動物中較多。動物的BAT總量和分佈情況，隨物種不同，動物的不同發育階段及適應狀況而有一定差異。

體內褐色脂肪量在人的生長髮育過程中是在不斷髮生變化的，嬰幼兒期所佔比例較高，隨着年齡的增長，體內褐色脂肪量逐漸減少。成年人體內褐色脂肪的重量一般都低於體重的2%。 ^[3] 

褐色脂肪組織的外觀呈褐色，細胞內含有大量的脂肪小滴及高濃度的線粒體，細胞間含有豐富的毛細血管和大量的交感神經纖維末梢，組成了一個完整的產熱系統。 ^[4] 

褐色脂肪組織由其名便知其具有特有的褐色，主要原因在於其含有相當多的細胞色素。該組織的每個細胞都直接與毛細血管接觸，並受無髓交感神經末梢支配。故該組織的血液供應十分充分，其顏色部分是因豐富的血紅蛋白而造成的，這也是為了適應旺盛的代謝而增加氧供給，以及為產生的熱量輸出所必需的。BAT的每個細胞幾乎都接受棒狀的神經末梢支配，因此對外界的環境條件變化反應更敏感、更迅速。BAT的細胞呈多邊形，較小。胞質中央一般具圓形核，周圍密佈着小脂肪滴，故又稱“多空泡性脂肪組織”。BAT細胞還富含線粒體，其體積大，內膜面積也因眾多的嵴而更大擴展。這些特徵都是BAT高強度的產熱活性所必需的。

BAT的主要功能是產熱，它的產熱能力是肝臟的60倍，是肌肉在有氧呼吸下產熱量的10倍。在BAT線粒體內膜的外表面上，有一種分子量為32000道爾頓的特殊蛋白質，稱為解偶聯蛋白。這種BAT所特有的蛋白質具有嘌呤核苷酸的結合位點。氫離子的濃度和自由脂肪酸的含量可影響這種蛋白質的功能特性，它的含量和活性狀態直接關係到BAT的產熱能力，故有人稱其為“熱源”或“產熱素”。正因為這種蛋白質的存在，使BAT 的線粒體能產生一種獨特的非偶聯的呼吸機制。即，它的熱能產生與ATP的合成無直接關係，氧化脂肪放出的能量以一種更直接的方式消散，即從與呼吸鏈相聯繫的能量傳遞系統的中間物中直接釋放能量。這種機制的特徵是，具有低能力的氧化磷酸化，但卻有高速度的電子傳遞系統。 ^[5] 

BAT的產熱活動受中樞神經系統，如下丘腦神經核團的控制，外周則受交感神經的直接支配。當動物受到與產熱有關的刺激時，下丘腦中樞主要通過β腎上腺能通路把產熱指令傳給BAT，支配 BAT的交感神經末梢釋放去甲腎上腺素（NE）。一方面，NE與BAT細胞膜的β受體結合，使鈉、鉀泵的活動加強，引起胞質中鈣離子的水平提高，調控脂肪酸代謝，從而迅速改變BAT的脂肪庫，這個過程需ATP釋放的能量，可部分增加BAT的產熱（約20%）。另一方面，NE與BAT細胞膜上的?受體特異結合，引起細胞內cAMP水平升高，活化了蛋白激酶，於是酰基甘油被水解為甘油和脂肪酸。脂肪酸有兩種作用，一是作為氧化底物，在線粒體內完成β氧化，經三羧酸循環最終放出大量的熱；二是作為細胞內啓動BAT中線粒體進入非偶聯狀態的一個重要信號，解除嘌呤核苷酸對非偶蛋白的結合抑制，導致線粒體實現由偶聯聯呼吸到非偶聯呼吸狀態的轉變。

BAT的產熱除受完整的交感神經支配外，還受複雜的內分泌因子，如甲狀腺激素、腎上腺激素、胰島素、胰高血糖素、生長激素、性激素、褪黑激素和催乳素等的調節，並受生理狀況及其交互作用的影響。以甲狀腺激素和去甲腎上腺素的作用為例便可説明這個問題。在BAT組織中必須含有大量的NE才能使其保持產熱活性。切除支配BAT的交感神經後，外源注射NE可恢復因切除神經而導致產熱能力的下降。對BAT產熱而言，具第一位重要作用的是NE，但對於甲狀腺功能水平很低的動物，NE並不能引起其產熱的增加。如果用甲狀腺激素處理這些動物，則又可使它們的BAT恢復對NE的反應。因此可以説，NE要提高BAT的產熱反應，甲狀腺激素是不可缺少的，兩者有協同的作用。此外，在BAT中有很高的脱碘酶活性，可轉化甲狀腺素（T4）使產生足夠數量的、具有產熱活性的三碘甲腺原氨酸（T3）。因此有人稱脱碘酶的激活是除解偶聯蛋白外，BAT產熱的又一標誌。

影響BAT功能活性的因子還包括年齡及個體大小、温度和光週期、季節和繁殖狀態、遺傳背景、馴化、物理活動、疾病外傷以及攝食的成份和水平等體內、外諸因子的影響。新生哺乳動物的BAT發達，代謝活躍，而成年哺乳動物有完善的體温調節能力，故其 BAT的非顫抖性產熱能力不發達。自然環境中，食物、温度和光週期的季節性變化綜合影響着 BAT的產熱狀態。長期富營養的動物，其BAT產熱成倍增加，此為食物誘導產熱，使大量過剩的能量以熱的形式耗散掉。禁食、妊娠和哺乳期的動物，其BAT功能低下，因此 BAT的產熱調節着體內的營養平衡，可防止動物的過度肥胖。就温度而言，BAT不僅對寒冷具備較為有效的產熱反應，在高體温的調節中也起了重要的作用。也有研究表明，短日照可刺激BAT的增長、非顫抖產熱能力增加，BAT的呼吸速率增加從而導致動物的耐寒性增加。同時，作為光節律中樞的松果體，通過分泌的褪黑激素參加了對BAT的產熱調節，其對產熱的促進作用與短光誘導BAT的產熱效應相一致。 ^[2] 

BAT這種高效高能產熱組織的基本特性正逐漸被人們所認識，對其研究也關係到人類自身的發展與健康。BAT的產熱及其調控機制的研究涉及生物學的許多學科。各學科的綜合研究成果對於揭示各種生理、病理性的產熱機制，動物適應寒冷的生理生化機制，以及對於闡明人體肥胖的機理，都具有極其重要的理論意義。 ^[1]