為什麼腰間肥油那麼難減?中研院學者揭開「油滴」真面目,原來你身上的油有重要任務在身⋯

2018-12-26 11:25

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所謂的啤酒肚、鮪魚肚,都是由脂肪細胞所組成。以前科學界誤以為油滴「只是一堆油」積在那裡,直到近幾年細胞學家才發現,原來「油滴」有重要任務在身。(圖/Pixabay)

所謂的啤酒肚、鮪魚肚,都是由脂肪細胞所組成。以前科學界誤以為油滴「只是一堆油」積在那裡,直到近幾年細胞學家才發現,原來「油滴」有重要任務在身。(圖/Pixabay)

儲存油脂的「油滴」

你可能會想把肚子上的肉肉減掉,但其實這些生命不可承受之重,是由許多脂肪細胞組成,而脂肪細胞裡面有「油滴」幫你儲存油脂。當身體需要能量時,油滴就會自動派上用場。你可以恨它,但也不能不愛它。

本文專訪中研院植物暨微生物學研究所的副研究員──王昭雯,認識攸關胖瘦與生存的「油滴」(Lipid droplets)。(圖/研之有物)
本文專訪中研院植物暨微生物學研究所的副研究員──王昭雯,認識攸關胖瘦與生存的「油滴」(Lipid droplets)。(圖/張語辰,研之有物)

王昭雯笑說,親朋好友聽到她在研究「油滴」,通常第一個反應是問「如何減肥」。但其實談論減肥之前,不妨先認識身體的油脂是如何儲存,又是如何被使用。

身體如何儲存油脂

大口吃下喜歡的薯條、冰淇淋、蛋糕之前,有沒想過這些食物消化後,在體內會變成什麼呢?

人體一段時間不進食,也不會立刻歸西,是因為身體有儲存能量的途徑:肝臟攝取消化完的食物來供應身體能量,多出來的部分則以「三酸甘油脂」儲存於脂肪細胞的「油滴」之中。

人們吃下去的食物,經過消化吸收後,將多出來的能量儲存在脂肪細胞裡的「油滴」。(圖/研之有物)
人們吃下去的食物,經過消化吸收後,將多出來的能量儲存在脂肪細胞裡的「油滴」。(圖/王昭雯、林婷嫻、林洵安,研之有物)
油滴的基本構造,就是一個脂肪球。外面一層膜由「磷脂質」組成,裡面包裹主要是類似「三酸甘油脂」之類的中性脂肪。油滴是從脂肪細胞中的內質網生成,它在細胞中的大小並不一致。(圖/研之有物)
油滴的基本構造,就是一個脂肪球。外面一層膜由「磷脂質」組成,裡面包裹主要是類似「三酸甘油脂」之類的中性脂肪。油滴是從脂肪細胞中的內質網生成,它在細胞中的大小並不一致。(圖/王昭雯,研之有物)

油滴的大小和數目,攸關胖瘦與生存。若脂肪細胞太少、無法儲存油脂,會導致代謝疾病,例如先天性脂肪失養症。但若脂肪細胞太多,或是油滴數目太多、尺寸太大,儲存的油脂過多,又會導致肥胖問題。因此,油滴如何維持體內油脂的平衡很重要。

看起來「油滴」是很重要的角色,但其實以前科學界誤以為它「只是一堆油」積在那裡。直到近幾年,細胞學家才發現:

原來「油滴」負責重要任務:儲存油脂,以供需要的時候使用。

油脂如何被使用

王昭雯說明:「細胞,是生命的基本單位。它本身的運作,要能維持生命的穩定性」。所以油滴會儲存油脂,也會在需要的時候拿出來用,才能維持油脂代謝的平衡。

存於油滴的油脂,在細胞中透過兩種途徑被使用:脂肪分解、細胞自噬。

這兩種途徑,都是將油滴儲存的三酸甘油脂 (TAG) 分解成三磷酸腺苷 (ATP),提供大量能量支持細胞運作。如下面兩張圖片所示:

脂肪分解:油滴裡的油脂,由脂肪脢分解後,產生三磷酸腺苷 (ATP),提供能量給身體使用。(圖/研之有物)
脂肪分解:油滴裡的油脂,由脂肪脢分解後,產生三磷酸腺苷 (ATP),提供能量給身體使用。(圖/王昭雯,研之有物)
細胞自噬:細胞裡的自噬體產生後將油滴吞噬,再經溶酶體分解後,產生三磷酸腺苷 (ATP),提供能量給身體使用。(圖/研之有物)
細胞自噬:細胞裡的自噬體產生後將油滴吞噬,再經溶酶體分解後,產生三磷酸腺苷 (ATP),提供能量給身體使用。(圖/王昭雯,研之有物)

「我們找出這兩種油滴降解的途徑,代表這兩種途徑同時存在於細胞內,」王昭雯說明,但究竟細胞會走哪一條路,來運用油滴裡的油脂,會隨著生理狀態而不同,發生在身體不同組織也不盡然相同。

了解這些油脂儲存與代謝機制後,回到減肥的話題。

若要避免肥胖,就要避免飲食過度,因為身體會將用不到的能量,轉換成油脂送到脂肪細胞中存入油滴裡,好比將多餘存款放入定存,以備不時之需。另一方面,也要製造油滴被使用的機會,尤其是運動。當身體需要大量能量時,油滴儲存的油脂就會被分解,提供能量支持身體活動。

油滴:延長細胞的壽命

油滴只存在於人體的脂肪細胞嗎?非也。像是酵母菌這種單細胞,也擁有「油滴」。並且隨著基因變異,也會出現油滴大小和數量異常的情況,如下圖所示:

左圖為正常酵母菌細胞,右圖為酵母菌單一基因 SEI1 的突變株,右圖明顯可見:細胞中綠色部分標示的油滴尺寸變大、且數量變少。(圖/研之有物)
左圖為正常酵母菌細胞,右圖為酵母菌單一基因 SEI1 的突變株,右圖明顯可見:細胞中綠色部分標示的油滴尺寸變大、且數量變少。(圖/王昭雯,研之有物)

酵母菌細胞裡的油滴,除了儲存三酸甘油脂 (TAG),也儲存了固醇脂 (SE),酵母菌如何運用這些油脂有另一個有趣的機制。

王昭雯團隊發現,當酵母菌因大量生長而進入到「營養不足」的狀態時,酵母菌的液胞表面會分化出兩種不同的小區塊。這時油滴會逐漸往液胞靠過去,直到定格在其中一種小區塊,好讓液胞利用「細胞自噬」的機制來吃掉油滴。

這時,液胞中的水解酵素會分解油滴中的油脂,並將固醇脂 (SE) 轉換成固醇,以維持液胞的運作,此舉會讓更多的油滴再被吞噬。王昭雯比喻,基本上這就是一種「資源回收再利用」的環保概念。

透過這機制,酵母菌得以在營養缺乏時,慢慢地用液胞把油滴吃掉,以延續生命。

從喜歡畫畫,到細胞學家

「在顯微鏡底下,你可以看到油滴在細胞裡面移動,可以感受到這是一個活的東西!」王昭雯讚嘆,油滴充滿未知、也很有趣。

但其實求學時期,王昭雯原本想當個畫家。「我比較喜歡畫圖,當興趣可以,但將來能不能成就一番大事,我那時候不知道。」

畫家雷諾瓦說:人生就像順小河漂流的軟木塞。高中升大學時,王昭雯像是這樣的軟木塞,將志願卡交由昆蟲系畢業的爸爸填寫;而時間的小河,將王昭雯漂向臺大植病系。在這裡,意外發現「畫畫」可以在觀察紀錄細胞時派上用場。

生活中累積的美學、空間概念,有助於理解、想像細胞裡的空間配置。

因為細胞很小,要用顯微鏡才看得到,但更細微的結構是看不見的,細胞裡許多分子作用機制,要靠想像腦補。米開朗基羅曾說:「繪畫時,不是用手,而是用腦」。王昭雯體悟到細胞學家的特質,其實和畫家有共通之處,對於空間結構和細微變化都要很敏感。

「油滴」這個微型空間之中,充滿未知,其實大部分的研究時間就是不斷在黑暗中摸索,也常常因為無法突破而感受到痛苦;但若發現新的東西,那樂趣足以支持王昭雯和團隊繼續前進。如同雷諾瓦所言──痛苦會過去,美會留下。

文/林婷嫻

本文、圖經授權轉載自研之有物(原標題:你身上的油,存在什麼地方?──油滴)

責任編輯/趙元

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