太胖和太瘦都會胰島素阻抗:關鍵是脂肪組織裝得下多少

同樣是體重超標,有些人血糖、血脂、血壓全部正常,有些人三項一起亮紅燈。差別常常不在體重數字,而在脂肪組織還有沒有能力把多餘的脂肪安全地收起來。

脂肪組織不是被動堆放熱量的地方。它會分泌數十種有生物活性的胜肽、脂質和訊號分子,統稱為脂肪激素(adipokines)。這些分子有的只在附近的細胞之間傳話,有的隨血液送到全身,參與能量平衡、血糖與血脂代謝、食慾、發炎反應、血管張力、凝血功能和生殖功能的調節。[1][2][3]

當脂肪細胞被撐到極限、組織再也擴張不了,這套訊號會整組走樣。抗發炎、幫助胰島素工作的訊號變少,促發炎、妨礙胰島素工作的訊號變多,多餘的脂肪也開始流到肝臟、肌肉和胰臟。這條路走到底,就是胰島素阻抗、血脂異常、高血壓,以及血液比較容易形成血栓的狀態,也就是代謝症候群。[6][7][8][9][10]

反過來也成立。脂肪組織太少的人,例如先天或後天的脂肪失養症(lipodystrophy)、嚴重的神經性厭食症,同樣會出現胰島素阻抗,因為身體根本沒有足夠的脂肪組織可以吸收血液裡多出來的脂質。[3]胰島素阻抗因此不是單純的「脂肪太多」,而是「脂肪沒有被放在該放的地方」。

脂肪組織會分泌荷爾蒙,而且不只一兩種

把脂肪組織當成內分泌器官,是過去二十多年代謝醫學最大的轉向之一。它分泌的訊號分子數量以「數十種」計,依來源還分成幾類:一般的脂肪激素稱為 adipokines,由脂質構成的稱為 lipokines,由棕色脂肪分泌的稱為 batokines。[1][2][3]

線稿插圖:中央四個脂肪細胞的脂滴以暖磚色排線標示,虛線訊號分別連向腦、肝臟、骨骼肌與血管

這些分子的作用範圍有三個層次。有的只影響隔壁的細胞(旁分泌),有的甚至只作用在分泌它的細胞自己身上(自分泌),有的則進入血液循環,去影響腦部、肝臟、肌肉、血管與生殖系統(內分泌)。[1][2][3]

除了下面會詳細講的瘦素與脂聯素之外,實證還列出一批各有角色的脂肪激素:

  • 抵抗素(resistin)與視黃醇結合蛋白-4(RBP4):兩者都隨脂肪量增加而上升,被認為會促成胰島素阻抗。[4]
  • 促發炎細胞激素:TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-8、MCP-1。這些不只由脂肪細胞產生,也由跑進脂肪組織裡的巨噬細胞產生,共同造成長期的低度發炎,干擾胰島素的訊號傳遞。[1][5][4]
  • 其他脂肪激素:chemerin、visfatin、vaspin、omentin、apelin、纖溶酶原活化物抑制劑-1(PAI-1),以及由雄性素經芳香環轉化酶轉變而來的雌激素。它們分別參與血糖與血脂調節、血管張力、凝血,以及生殖內分泌的訊號。[1][3]
  • 棕色與米色脂肪的 batokines:這類脂肪不只燃燒熱量,還會分泌影響腦部、肌肉與肝臟代謝的訊號,甚至回頭調控白色脂肪本身。[2][3]

這些名字不必記。清單真正顯示的是脂肪組織同時往很多個方向送訊號,所以一旦它出問題,受影響的不會只有一個器官。

瘦素和脂聯素,兩個方向相反的訊號

在這些分子裡,瘦素和脂聯素最能說明「脂肪組織狀態」是怎麼被身體讀出來的,因為兩者與脂肪量的關係正好相反。

線稿插圖:左小右大兩個脂肪細胞,上方兩條交叉線顯示瘦素隨脂肪上升、脂聯素隨脂肪下降

瘦素報告的是「能量夠不夠」

瘦素的分泌量和脂肪量成正比。脂肪多,瘦素就多,這個訊號送到下視丘和腦部其他區域,代表能量儲備充足,於是食慾被壓下來,生殖功能與免疫功能也才能維持正常運作。[3][4]

這個機制在瘦素不足的時候看得最清楚。脂肪失養症或厭食症的人瘦素很低,身體判讀成「能量不足」,結果是月經停止、飢餓感增加。[3][4]生殖功能在能量不夠時被關掉,是這條訊號路徑的正常表現,不是額外的併發症。

問題在常見的肥胖身上倒過來。這些人的血中瘦素濃度很高,理論上食慾應該被強力壓制,實際上卻壓不住——腦部對瘦素的反應變得遲鈍,也就是瘦素阻抗。[3][4]濃度高不等於作用強,這是解讀脂肪激素時最容易誤會的一點。

脂聯素報告的是「胰島素好不好用」

脂聯素的方向相反:脂肪越多,脂聯素越低。[3][4]

它做的事都對代謝有利。脂聯素會增加胰島素敏感度、促進脂肪酸氧化、減少肝臟輸出葡萄糖,同時具有抗動脈硬化與抗發炎的作用。[3][4]肥胖時脂聯素下降,等於同時失去了好幾道保護,這本身就構成胰島素阻抗的一部分。[3][4]

把兩者放在一起看,肥胖時的脂肪組織是這樣的狀態:喊「夠了」的訊號很大聲卻沒人聽,幫忙胰島素工作的訊號則安靜下來。

脂肪細胞被撐大之後,組織內部先出事

脂肪組織要儲存多出來的熱量,有兩種方式:把既有的脂肪細胞撐大,或是長出新的脂肪細胞。當擴張能力受限、只能靠把細胞撐大來應付,麻煩就開始了。[6][7][8]

線稿插圖:被撐大的脂肪細胞旁微血管被推遠形成缺氧區,數個巨噬細胞沿虛線靠近

實證描述的順序是這樣的。脂肪細胞肥大之後,組織裡的氧氣供應跟不上,出現局部缺氧;細胞內的內質網壓力與氧化壓力上升;MCP-1 這個趨化訊號把巨噬細胞召喚進脂肪組織,而且進來的巨噬細胞會偏向促發炎的那一型。[6][7][8][9][10]

這個轉變產生三樣東西:過多的游離脂肪酸、活性氧,以及發炎細胞激素。同時脂肪激素的組成整個偏移——脂聯素下降,瘦素、抵抗素、RBP4 與 PAI-1 上升。[6][7][8][9][10]

到這個階段,血糖數字可能還完全正常。組織層面的變化走在檢驗數值前面。

油溢出脂肪組織,才開始傷到別的器官

脂肪細胞裝不下之後,脂肪不會消失,只是換地方待著。游離脂肪酸與發炎細胞激素會讓脂質堆到不該堆的位置:肝臟、骨骼肌與胰臟。這種堆積稱為異位脂肪,造成的傷害稱為脂毒性。[6][7][8][9][10]

線稿插圖:肝臟、胰臟與骨骼肌各有一塊暖磚色排線的脂質沉積,旁邊標示三個器官各自的後果

三個器官各自受影響:

  • 肝臟:胰島素訊號受損,肝臟該停止製造葡萄糖的時候停不下來。[6][7][8][9][10]
  • 骨骼肌:肌肉是餐後處理血糖的主力,訊號受損之後這個能力下降。[6][7][8][9][10]
  • 胰臟:β 細胞長期泡在過量脂質與發炎環境裡,逐漸走向功能衰竭。[6][7][8][9][10]

肝臟與肌肉變得對胰島素遲鈍,胰臟又逐漸失去補償能力,兩件事合起來就是全身性的胰島素阻抗,再加上血脂異常、高血壓,以及促血栓、促發炎的狀態,構成代謝症候群的完整樣貌。[6][7][8][9][10]

這條路徑解釋了一個常見的臨床現象:脂肪肝、血糖偏高、三酸甘油酯上升、血壓偏高常常一起出現。它們不是四個各自獨立的毛病,而是同一個上游問題在不同器官的表現。

脂肪細胞內部的開關:GLUT4 變少之後

上面講的是組織層面。往下看一層,脂肪細胞自己內部也有對應的變化。

線稿插圖:脂肪細胞膜上多數葡萄糖通道以虛線表示缺失,細胞外的葡萄糖無法進入

關鍵角色是 GLUT4,脂肪細胞把葡萄糖搬進來所用的運輸蛋白。在肥胖與第二型糖尿病的脂肪細胞裡,GLUT4 的表現量下降,而這個下降會連帶引發一連串改變:[6]

  • 啟動 RBP4 經由 TLR2/TLR4 與 JNK 的發炎訊號路徑。
  • 改變 NNMT 與多胺(polyamine)相關的能量代謝。
  • 減少經由 ChREBP 合成的一類胰島素增敏脂質,稱為 PAHSAs。
  • 讓整體的脂肪激素分泌組成往不利的方向偏移。

這幾條路徑加起來說明了一件事:脂肪細胞是代謝的感測器,它會依照自己能不能順利取得葡萄糖,去調整送給全身的訊號,進而影響全身的胰島素敏感度。[6]脂肪細胞不是被動承受代謝問題的一方,它本身就參與決定代謝問題會不會發生。

太瘦的那一端:沒有脂肪可以裝,一樣會出問題

如果胰島素阻抗只是脂肪太多造成的,那麼脂肪極少的人應該代謝很好。實際上不是。

線稿插圖:極瘦與肥胖兩個軀幹輪廓,兩支箭頭都指向下方同一組肝臟與肌肉

脂肪失養症與神經性厭食症的人,脂肪組織不足會帶來兩組問題。第一組來自瘦素缺乏:飢餓感增加、月經不規則甚至停經。[3]第二組更違反直覺——這些人也會有胰島素阻抗,原因是缺乏足夠的脂肪組織來緩衝血中的脂質。[3]

沒有地方可以安全存放,脂質就只能往肝臟和肌肉去,最後走到和肥胖者相同的下游結果。兩端不同的起點,共用同一條路徑。

這也是為什麼把脂肪組織理解成「有容量上限的儲存空間」,比理解成「越少越好的贅肉」更接近實證。脂肪組織健康而且裝得下,是代謝正常的條件之一,不是代謝的敵人。

同樣是脂肪,長在哪裡結果不一樣

實證另外指出兩點,說明脂肪的位置比總量更能預測風險。

腹部橫斷面線稿:皮下脂肪位於腹壁外層,內臟脂肪位於腹腔內、腸道之間

第一點是分布。過多的脂肪組織,特別是內臟脂肪與異位脂肪,會驅動胰島素阻抗與代謝症候群,而且這個作用獨立於總體 BMI 之外。[8][11]兩個 BMI 相同的人,脂肪分布不同,代謝風險就可以差很多。

第二點是脂肪本身的性質不同。皮下脂肪與網膜(內臟)脂肪在蛋白質組成與分子層面有各自的異常模式,例如 lumican 的表現失調與 Rab-GTPase 訊號的改變,這些差異都與胰島素阻抗有關。[9]這代表兩處的脂肪不只是位置不同,連細胞內部運作的方式都不一樣。

這些機轉現在能用在哪、還不能用在哪

脂肪激素的研究很豐富,但把它變成診間可以直接用的工具,還有距離。

線稿插圖:左側試管架與培養皿代表研究指標,右側健檢報告單上有一列以暖磚色標示

實證對多數脂肪激素用的是保留的說法。抵抗素與 RBP4 是「被認為會促成」胰島素阻抗;chemerin、visfatin、vaspin、omentin、apelin 是「參與」糖脂調節與血管、凝血、生殖訊號。[4][1][3]這種措辭代表機轉上有依據,但還沒有到可以用單一數值來判定個人風險的程度。

目前有臨床意義而且證據明確的一點,是看脂肪分布而不只看體重。BMI 正常但內臟脂肪偏多的人,代謝風險不會因為體重數字漂亮而消失。[8][11]反過來,體重偏高但脂肪分布與代謝指標都還好的人,風險也不等同於前者。

拿到健檢報告時,血糖、血脂、肝功能與脂肪分布要一起看,而不是只盯著體重或 BMI 其中一個數字。具體的判讀與後續處置,仍需要由醫師根據完整的檢查結果評估。

結論:脂肪組織的儲存能力,決定胰島素阻抗會不會發生

  • 脂肪組織是會分泌數十種訊號分子的內分泌器官,這些分子調節能量平衡、糖脂代謝、食慾、發炎、血管張力、凝血與生殖功能,出問題時受影響的不會只有一個器官。[1][2][3]
  • 脂肪細胞被撐到極限後會缺氧、發炎、召來巨噬細胞,脂聯素下降而瘦素、抵抗素、RBP4、PAI-1 上升,多出來的脂質流向肝臟、肌肉與胰臟,形成胰島素阻抗與代謝症候群。[6][7][8][9][10]
  • 脂肪過多與脂肪過少都會造成胰島素阻抗,前者是儲存空間用盡,後者是根本沒有儲存空間;判斷代謝風險要看脂肪分布,不能只看 BMI。[3][8][11]

參考文獻

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