陳能 秦立強(qiáng) 萬忠曉

蘇州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生教研室（江蘇215123）

白色脂肪組織具有多種生理功能， 在調(diào)節(jié)機(jī)體能量及糖代謝中發(fā)揮著重要作用[1，2]。 脂肪組織功能紊亂可能導(dǎo)致糖耐量異常、胰島素抵抗。 運(yùn)動(dòng)是改善肥胖、胰島素抵抗、 代謝綜合征等的基礎(chǔ)及關(guān)鍵措施之一[3]。越來越多的證據(jù)支持白色脂肪組織具有很強(qiáng)的可塑性，運(yùn)動(dòng)能夠改善白色脂肪組織的功能。 本文簡(jiǎn)述白色脂肪組織在代謝和內(nèi)分泌平衡方面的主要作用， 并總結(jié)運(yùn)動(dòng)改善白色脂肪組織功能的主要依據(jù)。

1 白色脂肪組織概述

解剖學(xué)一般將嚙齒動(dòng)物的白色脂肪組織分為皮下和內(nèi)臟脂肪組織， 不同部位的脂肪組織具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝功能。皮下脂肪組織主要位于腹部、臀部和股部的皮下， 而內(nèi)臟脂肪組織指腹腔內(nèi)臟器官周圍的脂肪，如性腺脂肪、腸系膜脂肪、網(wǎng)膜脂肪和腹膜后脂肪。和皮下脂肪組織相比，內(nèi)臟脂肪組織不僅具有較高的基礎(chǔ)甘油三酯分解水平， 且經(jīng)兒茶酚胺類誘導(dǎo)后的甘油三酯分解水平也比皮下脂肪組織高； 經(jīng)胰島素誘導(dǎo)后， 內(nèi)臟脂肪的糖攝取和線粒體蛋白的表達(dá)水平也均高于皮下組織， 且較少受到胰島素抑制脂肪分解作用的影響[4]。 這些差異導(dǎo)致了兩者在脂肪分解、糖攝取和內(nèi)分泌功能等方面的不同。

白色脂肪組織通過內(nèi)分泌、旁分泌、自分泌信號(hào)網(wǎng)絡(luò)與其他組織產(chǎn)生廣泛的交互作用從而在全身代謝平衡中發(fā)揮重要作用。 白色脂肪組織由幾類不同的細(xì)胞組成，主要包括成熟脂肪細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和前脂肪細(xì)胞， 后四類細(xì)胞通常被稱為脂肪基質(zhì)血管成分[2]。

白色脂肪組織有兩大基本生理功能： 分解供能和分泌多種脂肪因子。在飽腹?fàn)顟B(tài)下，它是機(jī)體儲(chǔ)存甘油三酯的主要器官；在禁食和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，它通過分解甘油三酯，釋放甘油和脂肪酸進(jìn)入血液循環(huán)，因而具有調(diào)節(jié)脂肪酸通量的作用[5]，若脂肪組織的這種緩沖作用被損壞，則游離脂肪酸含量將異常升高，增加胰島素抵抗的風(fēng)險(xiǎn)。 此外，白色脂肪組織會(huì)釋放一系列的內(nèi)分泌和旁分泌因子，即脂肪因子[6]，目前被識(shí)別的脂肪因子具有大幅增加的趨勢(shì)，主要包括瘦素、脂聯(lián)素、內(nèi)脂素、抵抗素、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、網(wǎng)膜素、胰島素樣生長(zhǎng)因子1、視黃醇結(jié)合蛋白4、腫瘤壞死因子α、白介素6和單核細(xì)胞趨化蛋白1等。 這些脂肪因子除了參與機(jī)體能量、糖代謝外，還與肝、骨骼肌、下丘腦相互影響，調(diào)節(jié)炎癥、血管生成和食物攝取等代謝過程[6，7]。

2 運(yùn)動(dòng)對(duì)白色脂肪組織代謝的影響

2.1 運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)脂肪組織的脂肪分解

在耐力運(yùn)動(dòng)過程中， 當(dāng)體內(nèi)儲(chǔ)存的糖類消耗殆盡后， 從脂肪組織中動(dòng)員出來的非酯化脂肪酸則成為肌肉收縮的主要能量來源， 血液中升高的兒茶酚胺類化合物是調(diào)節(jié)脂肪分解的主要調(diào)節(jié)因子。 兒茶酚胺類化合物（腎上腺素和去甲腎上腺素）與β-腎上腺素能受體結(jié)合，激活腺苷環(huán)化酶，致使細(xì)胞內(nèi)cAMP水平升高并激活cAMP依賴蛋白激酶（PKA），活化的PKA使圍脂滴蛋白和激素敏感性脂肪酶 （hormone -sensitive triglayceride lipase，HSL）發(fā)生磷酸化，最終促使甘油三酯水解[8，9]。 HSL是脂解的限速酶，存在若干個(gè)可逆的磷酸化位點(diǎn)，Ser-563、Ser-659和Ser-660是PKA刺激HSL磷酸化的主要位點(diǎn)，且Ser-659和Ser-660是主要活性控制位點(diǎn)[10]。

HSL在早期一直被認(rèn)為是甘油三酯水解的唯一限速酶，2004年，三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了一種新的脂肪分解酶[11]，各自命名為脂肪甘油三酯脂酶（ATGL）、去脂素和鈣獨(dú)立性磷酸酯酶A2ζ。 在3T3-L1脂肪細(xì)胞中，ATGL能夠顯著增強(qiáng)無刺激狀況下及兒茶酚胺誘導(dǎo)下的脂肪分解[11]，ATGL缺失小鼠異丙腎上腺素誘導(dǎo)的脂肪分解水平顯著下降[12]，因此，ATGL在兒茶酚胺誘導(dǎo)的脂肪分解過程中起促進(jìn)作用。 Wohlers等[13]發(fā)現(xiàn)一次急性平臺(tái)跑步后， 雌性小鼠的大網(wǎng)膜和腸系膜脂肪內(nèi)ATGL含量顯著增加；Huijsman等[14]發(fā)現(xiàn)ATGL缺失小鼠的跑步能力受到損害， 且血漿內(nèi)非酯化脂肪酸含量下降，ATGL可能是運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)脂肪分解過程中的一個(gè)重要調(diào)節(jié)因子。 而運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的ATGL激活所涉及的信號(hào)通路有待進(jìn)一步研究。

2.2 運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)脂肪組織的線粒體生成

Stallknecht等[15]已證實(shí)，每天6小時(shí)、為期12周的游泳運(yùn)動(dòng)能夠顯著提高大鼠睪脂內(nèi)線粒體酶的活性。Sutherland等[16]也發(fā)現(xiàn)每天2小時(shí)、為期4周的游泳運(yùn)動(dòng)增加了大鼠睪周和腹膜后脂肪內(nèi)檸檬酸合成酶的活性，并提高了線粒體呼吸鏈酶的含量。 此外，平臺(tái)跑步運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練同樣能夠增加小鼠睪脂內(nèi)線粒體的密度[17]。以上研究表明運(yùn)動(dòng)對(duì)脂肪組織線粒體生成的影響不受運(yùn)動(dòng)形式的限制。

但人群研究的結(jié)果并不一致。 Ruschke等[18]對(duì)人群進(jìn)行為期4周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，發(fā)現(xiàn)皮下脂肪中與線粒體合成密切相關(guān)的過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α （PGC-1α）mRNA 的表達(dá)上升， 但對(duì)網(wǎng)膜脂肪PGC-1α mRNA 的表達(dá)無影響。Camera等[19]發(fā)現(xiàn)引起骨骼肌改變的短期耐力訓(xùn)練沒有改變?nèi)似は轮緝?nèi)檸檬酸合成酶的活性、 線粒體總量或PGC-1α 的mRNA 表達(dá)量。 人群研究結(jié)果的差異可能是皮下脂肪對(duì)腎上腺素的刺激沒有內(nèi)臟脂肪敏感， 對(duì)兒茶酚胺類化合物的反應(yīng)力也與內(nèi)臟脂肪不同。 此外，運(yùn)動(dòng)的類型、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度也可能是運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)白色脂肪組織線粒體生成的影響因素。

2.3 運(yùn)動(dòng)對(duì)脂肪組織糖攝取的影響

大鼠腹腔注射鏈脲佐菌素后脂肪細(xì)胞的糖代謝嚴(yán)重受損， 但進(jìn)行為期10周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可恢復(fù)受損的糖代謝[20]。 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練還能使2型糖尿病患者脂肪細(xì)胞內(nèi)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4的蛋白表達(dá)量增加[21]，這可能與運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)了脂肪細(xì)胞IRS/PI3K/Akt/PKB通路，從而提高白色脂肪組織的胰島素敏感性有關(guān)[22]。 此外，運(yùn)動(dòng)能夠增加脂肪組織的線粒體， 也可能是運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)脂肪組織糖攝取改善的原因之一。

2.4 運(yùn)動(dòng)對(duì)脂肪因子的影響

2.4.1 脂聯(lián)素（adiponectin）

1995年Scherer等[23]首次發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素，它只能由脂肪細(xì)胞分泌。脂聯(lián)素具有提高胰島素敏感性、增強(qiáng)血管功能、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗炎和保護(hù)心臟等功能[24]。 體重正常的健康受試者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)后， 外周血脂聯(lián)素水平不受影響[25]，甚至略有降低[26]；但肥胖和超重的受試者，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)或是運(yùn)動(dòng)聯(lián)合控制飲食干預(yù)后，血漿脂聯(lián)素水平顯著提高[27]。 運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的脂聯(lián)素水平改變很大程度上歸因于身體成分的改變，同時(shí)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的強(qiáng)度也是影響血漿脂聯(lián)素水平的因素之一[28]。

2.4.2 瘦素（leptin）

在體內(nèi)， 瘦素主要通過調(diào)節(jié)下丘腦和其他特定區(qū)域的中樞神經(jīng)來抑制食欲[7]。瘦素還能刺激骨骼肌的脂肪酸氧化[29]、促進(jìn)細(xì)胞因子生成和提高巨噬細(xì)胞粘附力[30]。 肥胖狀況下，人體外周血瘦素水平升高。 運(yùn)動(dòng)對(duì)瘦素水平的影響并無一致的結(jié)論，既有運(yùn)動(dòng)降低瘦素水平[31]的報(bào)道，也有運(yùn)動(dòng)不影響瘦素水平[32]的報(bào)道。通常情況下，如果運(yùn)動(dòng)減少了脂肪含量，瘦素水平將下降[33]。

2.4.3 其他脂肪因子

運(yùn)動(dòng)對(duì)脂肪因子的影響是多方面的， 并不局限于脂聯(lián)素和瘦素。 抵抗素（resistin）是近年被發(fā)現(xiàn)并重視的一類脂肪因子，由于它對(duì)胰島素的功能有抑制作用，故被認(rèn)為是形成胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)的重要一環(huán)。 有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，運(yùn)動(dòng)、高脂飲食干預(yù)對(duì)抵抗素水平并無顯著影響[34]。 但在人群研究中，運(yùn)動(dòng)療法能顯著降低肥胖人群循環(huán)系統(tǒng)抵抗素水平[35]；Wenning等[36]的研究也表明，為期3個(gè)月的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠降低男性糖尿病患者抵抗素水平。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)與人群研究結(jié)果的差異可能與運(yùn)動(dòng)方式、強(qiáng)度、實(shí)驗(yàn)對(duì)象等的差異有關(guān)。 本課題組的研究結(jié)果表明[37]，抵抗素具有誘導(dǎo)脂肪組織分解，降低脂聯(lián)素表達(dá)的作用。 抵抗素在調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體影響中究竟發(fā)揮怎樣的作用還需要進(jìn)一步的研究來闡明。

腫瘤壞死因子α（TNF-α）是一種促炎細(xì)胞因子，運(yùn)動(dòng)對(duì)其影響仍有爭(zhēng)議。有文獻(xiàn)指出，12周的游泳訓(xùn)練對(duì)高脂飼喂的小鼠血清TNF-α水平有顯著降低的作用，對(duì)其脂肪組織內(nèi)TNF-α無此作用， 但運(yùn)動(dòng)能顯著降低正常飼喂小鼠脂肪組織的TNF-α水平[38]。人群研究結(jié)果表明， 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖人群血清TNF-α水平有降低趨勢(shì)，但無顯著意義[39]。 隨著發(fā)現(xiàn)脂肪因子數(shù)量的迅猛增加， 還需要大量的研究來進(jìn)一步闡明脂肪因子在調(diào)控運(yùn)動(dòng)改善機(jī)體狀態(tài)中的作用。

2.5 運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的代謝產(chǎn)物對(duì)脂肪組織代謝的影響

2.5.1 兒茶酚胺類化合物

運(yùn)動(dòng)升高血液兒茶酚胺類化合物水平， 激活脂肪組織的眾多信號(hào)通路， 其中有關(guān)AMP依賴的蛋白激酶（AMPK）和p38 MAPK信號(hào)通路的報(bào)道最為廣泛，β-腎上腺素受體激動(dòng)劑能顯著增強(qiáng)AMPK[40-42]和p38 MAPK[43，44]在脂肪細(xì)胞內(nèi)的活性。兒茶酚胺激活A(yù)MPK是脂肪分解的結(jié)果，在隨后的脂肪酸再酯化過程中增強(qiáng)[41]；脂肪分解的抑制導(dǎo)致腎上腺素受體激動(dòng)劑誘導(dǎo)的p38 MAPK活化減弱[44]。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人群研究均表明，一次急性運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)了脂肪組織AMPK活化[40，42]，但也有不一致的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這可能與運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度和類型影響脂肪組織內(nèi)AMPK的磷酸化狀態(tài)有關(guān)[45]。 目前已經(jīng)明確的是， 兒茶酚胺能夠調(diào)節(jié)雌性大鼠脂肪細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的AMPK活化[40]，而這種變化是否存在性別差異需要進(jìn)一步研究闡明。

2.5.2 白細(xì)胞介素-6（IL-6）

近年來骨骼肌被認(rèn)為是一類內(nèi)分泌器官， 研究最多的肌肉因子是IL-6。 當(dāng)骨骼肌收縮時(shí)，IL-6的分泌量增多，這是運(yùn)動(dòng)過程中血漿IL-6水平增加的主要原因。肌源性IL-6也可能是運(yùn)動(dòng)相關(guān)的誘導(dǎo)脂肪組織代謝的潛在中介物。 早期研究認(rèn)為IL-6能夠刺激脂肪組織分解，且在運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的AMPK活性增加過程中發(fā)揮作用[46]，但該觀點(diǎn)受到越來越多研究者的質(zhì)疑。 健康受試者在體灌注IL-6對(duì)脂肪組織的脂肪分解無效， 但刺激了骨骼肌內(nèi)的脂肪分解[47]。運(yùn)動(dòng)過程中IL-6對(duì)皮下脂肪組織AMPK活性亦無影響[45]。 本課題組的研究也發(fā)現(xiàn)一次急性運(yùn)動(dòng)后，IL-6對(duì)脂肪組織的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和丙酮酸脫氫酶激酶4的mRNA表達(dá)無影響[48]。 值得注意的是，IL-6的間質(zhì)濃度范圍為2000～3000 pg/ml[49]，即使像馬拉松這樣的大運(yùn)動(dòng)量運(yùn)動(dòng)后， 外周血中IL-6濃度也穩(wěn)定在35 pg/ml左右[50]。 因此，脂肪組織在非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下已被高濃度IL-6包圍， 在運(yùn)動(dòng)過程中IL-6信號(hào)通路是否被激活需進(jìn)一步的研究。

2.5.3 鳶尾素（Irisin）

2012年Bostrom等[51]發(fā)現(xiàn)了一種新的多肽并將其命名為鳶尾素，它是一種由肌肉細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，其表達(dá)量呈PGC-1α依賴性。 在運(yùn)動(dòng)過程中，鳶尾素能夠誘導(dǎo)小鼠皮下白色脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)楹稚荆?使機(jī)體消耗多余的熱量， 這為開發(fā)新的治療代謝性疾病的措施提供了新思路，但目前人群研究結(jié)果存在不一致性。 Huh等[52]的研究結(jié)果表明在正常人群及代謝綜合征患者中，一次急性運(yùn)動(dòng) （包括高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練和中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練） 能夠顯著增加人血液中鳶尾素的含量；但Hecksteden等[53]的研究則提示26周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練并未改變血液中鳶尾素的含量， 且作者認(rèn)為已報(bào)道的運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)鳶尾素含量的陽性結(jié)果可能與樣本儲(chǔ)存控制不當(dāng)導(dǎo)致鳶尾素降解有關(guān)；Blüher等[54]的研究表明在肥胖兒童中進(jìn)行為期一年的運(yùn)動(dòng)和飲食聯(lián)合干預(yù)能夠增加循環(huán)系統(tǒng)鳶尾素的含量。因此，仍需大量的人群研究來進(jìn)一步驗(yàn)證長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練是否能夠增加鳶尾素含量，及鳶尾素對(duì)脂肪組織功能的影響在改善運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體影響中所起的作用。

3 結(jié)語

白色脂肪組織具有很強(qiáng)的可塑性，在調(diào)節(jié)糖、脂肪代謝中發(fā)揮重要作用。 脂肪組織的代謝與運(yùn)動(dòng)形式有關(guān)，因此，應(yīng)進(jìn)一步闡明不同形式的運(yùn)動(dòng)影響白色脂肪組織功能的具體機(jī)制。同時(shí)，應(yīng)探討運(yùn)動(dòng)與其他能夠改善脂肪組織功能的措施（如植物化學(xué)物）聯(lián)合作用對(duì)白色脂肪組織的影響， 最終為個(gè)性化的生活方式干預(yù)療法提供理論依據(jù)。

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