終結肥胖症: 間質幹細胞有助提升新陳代謝
撰文/陳人輔博士 整理/編輯部 版面設計/P
肥胖是病嗎?如何定義肥胖症?
好發族群為何?
肥胖症(Obesity)是一種因脂肪累積過多進而對健康產生負面影響,如:罹患糖尿病或癌症等慢性病、甚至因此縮短壽命的過度發胖狀態。現代社會因工業化與精緻飲食文化興起,肥胖人口大增,且分佈年齡亦有下降趨勢,導致此問題成為21世紀以來人類最嚴重的公衛危機之一,2013年起,更有數個美國醫學會正式將肥胖列入疾病行列。
熱量攝取過剩和現代少動多坐的生活型態是多數人造成肥胖的主因,基因遺傳變異、其他疾病或醫療結果所導致的佔較少數,其中女性比男性更容易出現肥胖問題。下列為更容易發生肥胖的風險族群:
- 長期睡眠不足
- 懷孕年齡較大
- 戒菸
- 接觸干擾人體內分泌系統的環境荷爾蒙
- 服用抗精神藥物
- 肥胖的表基因開啟與遺傳(epigenetics)
- 同等級體重族群的選擇性配對(即身材相近者較容易互相認識、進而組成家庭,誕下類似身材與遺傳表徵的子代)
肥胖症的評估標準一般以身體質量指數(Body Mass Index, BMI)為主,即體重(公斤)/ 身高2(平方公尺),世界衛生組織所訂定的肥胖標準如下:
- 過輕:BMI < 18.5
- 正常:18.5 < BMI < 24.9
- 過重:25 < BMI < 29.9
- 輕度肥胖:30 < BMI < 34.9
- 中度肥胖:35 < BMI < 39.9
- 重度肥胖:BMI ≥ 40
然上述標準較適用於歐美人口,亞洲國家通常採用更嚴格的數值,如:我國定義BMI ≥ 27即為肥胖,24 ≤ BMI < 27則為過重;而兒童及青少年的肥胖標標準也與成人不同,以BMI高於95%的同性別年齡者定義為肥胖;此外,腰臀比、體脂肪率、及心血管症風險因子亦是現行綜合評估肥胖症的指標,研究指出,腰臀比甚至比BMI更能反映出心血管疾病的風險,且也與75歲老年人口死亡率有相關性,根據定義,男性與女性的腰臀比分別大於0.9和0.7視為肥胖。
肥胖症會產生哪些生理影響?可能產生哪些併發症?臨床上如何控制肥胖症的惡化?
若要談論肥胖的臨床表現,就必須先認識我們的身體如何發生肥胖。人體的脂肪分為白色脂肪組織(White Adipose Tissue, WAT)和棕色脂肪組織(Brown Adipose Tissue, BAT),前者主要存在於人體皮下、網膜、內臟等部位,即我們生活中常稱的「脂肪」,白色脂肪屬於能量儲存型組織,會將吸收的多餘養分以三酸甘油酯形式暫存,在需要時供肌肉和臟器利用,但一般來說人體較不容易消耗到脂肪能量,因此在脂肪未消又不斷堆積的情況下就會造成肥胖;棕色脂肪則主要分布於人體的肩頸處,其胞內擁有大量粒線體,可經能量代謝作用產生熱能,以利維持體溫,為能量消耗型組織,研究顯示擁有較多棕色脂肪的人較不易肥胖及罹患三高,但人體的棕色脂肪除了強烈需要保暖的嬰兒期外,會隨著年齡大幅減少。目前已知白色脂肪組織可在低溫情況下進行「褐變」,由能量儲存型脂肪轉變成能量消耗型,即轉變為棕色脂肪、或近年來所發現一種介於白色與棕色特性之間的「米色脂肪」;米色脂肪兼具上述兩種的細胞型態和蛋白表現,在常態下與白色脂肪同樣具有能量儲存的功能,但在特殊條件下如:遇冷、肌肉訓練,則會搖身一變成棕色脂肪,消耗卡路里產熱 — 而這可能解釋了白色脂肪如何變為棕色脂肪;換言之,若能將白色脂肪組織經轉換而用於能量消耗,那人體將變得不易發胖。
肥胖產生的過程中,有幾個關鍵蛋白質參與作用。飢餓素(Ghrelin)會在胃排空時大量分泌,活化下視丘的食慾中樞,造成進食慾望;瘦素(Leptin)是一種由白色脂肪組織所分泌的蛋白質,其濃度反映出體脂肪的含量,可用於調節我們的飽足感,當體內脂肪含量較高而促進瘦素表現量上升,會藉由中樞神經系統抑制食慾來降低脂肪的儲存;另外,瘦素亦有刺激交感神經、使棕色脂肪產熱的作用,因此瘦素不僅可使人體減少進食,也可增加能量消耗,控制脂肪含量。飢餓素和瘦素一般而言具有互補作用,但研究發現在肥胖者體內甚至產生更高濃度的瘦素(因為脂肪含量高),只是他們因體內三酸甘油酯過多,影響瘦素通過血腦障壁、或使其受體數量降低,阻礙其飽足訊號的傳遞,而產生瘦素抗性。如何利用瘦素改善肥胖問題(包含解決瘦素抗性),是過去臨床治療上的一大目標。
肥胖會衍生許多健康問題,包含體脂肪上升所帶來的疾病和社會風險,如:睡眠呼吸中止症、退化性關節炎、或社交障礙,以及因脂肪細胞發炎反應所併發的各種代謝症候群,如:第二型糖尿病、高血壓、心血管疾病、中風、非酒精性脂肪肝、癌症等。基因學觀點上,已知日常生活所接觸的化學物質或孕期婦女的營養攝取可能會令表基因產生改變,使某些控制脂肪生成的基因修飾蛋白質啟動,造成轉譯變化,而此修飾的基因表達也會影響子代,使其子女天生肥胖或帶有更嚴重的代謝疾病。
肥胖症的治療包含行為治療、藥物治療、和手術。行為治療即為飲食控制,低脂、低碳水、低熱量攝食雖然可在短期內有效減輕體重,但事實上要長期維持非常困難,必須搭配運動習慣的建立和其他生活型態改善,僅有20%的減重者能常年保持體重不回彈;市面上目前有幾種減肥藥物可以選擇,但多數都有腸胃副作用,且有些更會影響心臟功能,使用上較有安全疑慮;減重手術是現行最有效的方式,包含:限制容量的各種縮胃手術(包含胃內氣球術:在胃內暫時置入一顆氣球,以減少胃容納體積,達成減重至一定程度、能接受其他減肥手術的合適體重)、創造營養攝取不足條件的膽胰分流手術,但膽胰分流現行已少進行,而是改採混合上述兩種手術優勢的胃繞道手術,既減少營養吸收、也有較小的胃袋空間提供消化。無論何種手術進行後,患者短期內必須採取嚴格的飲食控制,以防過度飽足而嘔吐、腹脹、腹瀉、或暈眩,而且減重手術多在六個月內發生併發症,如:營養絮亂、營養不良、膽結石、因鈣質吸收下降而甲狀腺亢進導致容易骨折、腎損傷、手術切口疝氣等,甚至有0.2%者受感染死亡。
幹細胞療法如何擊退肥胖找上門?
間質幹細胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是存在於人體的原始細胞群,可透過分化發育成不同種類的體細胞,以形成個體臻至成熟期生理功能。眾多MSCs中,脂肪間質幹細胞(Adipose-derived stem cells, ADSCs)應用性極廣,其分泌的生長因子:VEGF、PDGF、FGF因其良好的血管新生、促進分化、免疫調節能力,在許多心血管疾病上已展開細胞治療的應用,如:腦中風、冠心症、血管炎等;醫學美容方面,除了市面熟知的胎盤幹細胞外,脂肪幹細胞的生長因子更是修復傷口、改善老化問題的良方,幾乎是目前再生醫學上研究範圍最豐富的細胞,因其從脂肪中採集不僅較為方便,相較於抽取同體積的骨髓、從脂肪中可萃取的幹細胞數量更是龐大,培養方法與分化型態上亦較有明確的作業流程,故有越來越多疾病在研究細胞療法時,優先選用便利的脂肪幹細胞作為試驗。
研究指出,脂肪幹細胞可經分化形成具能量消耗功用的褐色脂肪,將這些分化後的褐色脂肪再植入肥胖症者的體內,可幫助他們調整白/棕比例,增進代謝作用;若將自體脂肪幹細胞與一種分子MTF-5植入患者體內,更可誘導體內白色脂肪轉換成棕色脂肪,直接降脂肪含量,是目前減重研究上的重大發現;而脂肪幹細胞與其生長因子的優勢遠不止於此,其轉換巨噬細胞型態至M2抗發炎型的能力更具控制肥胖症與相關代謝疾病發炎反應的廣效功效,一旦脂肪細胞不再持續釋放發炎訊號,瘦素抗性和胰島素阻抗的現象才有可能獲得解決,進而改善投藥不敏感的問題;植入脂肪幹細胞還有一個好處,其所新分化的細胞為活性較佳的脂肪細胞,比起體內原有老化、長年處於慢性發炎的失能細胞、新陳代謝速率較好,可逐漸取代並回復較年輕狀態的代謝效率。
若採用細胞療法或生物製劑溫和改善,可視改善情況每年補充更新;若是採用外科手術方法,亦可搭配給予細胞生長因子使恢復期縮短、降低併發症風險,並能鞏固細胞生理功能,使減重效果更容易保持。但無論採用何種療法,成效都須仰賴患者生活型態的改善來延長,減重是一場長期抗戰,亦是杜絕慢性疾病的濫觴,保持戶外活動的習慣與愉快的情緒,可轉移減重帶來的煎熬,今天,您出門享受陽光了嗎?

陳人輔 博士
現任世勛國際生醫股份有限公司創辦人暨科研總監|英國諾丁漢大學生物醫學博士|國立陽明大學口腔生物所碩士|致力於成人及胚胎幹細胞、再生醫學、幹細胞生長因子、美容再生醫學等相關領域進行研究與實際應用,曾於香港擔任亞太幹細胞研發副總及科技新報科學顧問





