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_SME按:_
_咖啡已经成为现代人不可或缺的一部分。一杯咖啡永远在当代都市人的餐桌上,是和你一起对抗困倦和疲劳的“忠实伙伴”;手机不时收到长辈关于有害咖啡的文章。本文根据最新的科学研究,谈谈人体脂肪与咖啡的关系。_
喝咖啡能减肥吗?这似乎不是新的谣言。只要搜索咖啡减肥,就会有很多关于如何用咖啡减脂减肥的入门信息。
2018年,《快报》的一篇文章指出:研究者发现咖啡因可以促进人体内的新陈代谢以及增加人体燃烧体内卡路里的潜能。
这似乎向人们解释了喝咖啡可以减肥的原理。当然,如果你的咖啡含有糖、奶油、风味糖浆等。它就成了肥宅快乐又刺激的饮料。
最近,诺丁汉大学科学家发表的一篇论文似乎开启了我们对咖啡减肥的新认识。科学家发现喝咖啡可以激活人体内的“棕色脂肪”。
有些人可能想知道什么是棕色脂肪?体脂可以通过颜色来区分吗?
人类和哺乳动物的脂肪组织主要有两种:“棕色脂肪”和“白色脂肪”。
棕色脂肪细胞含有更多微小的脂肪滴和更多含铁的线粒体,使脂肪细胞呈现深棕色。与复杂的棕色脂肪细胞相比,白色脂肪细胞往往只含有一个脂滴,线粒体较少,使白色脂肪呈现白色或黄色。
棕色脂肪比白色脂肪有更多的小脂滴和更多的线粒体。
在功能上,身体以白色脂肪的形式储存多余的能量,可以为你的内脏提供缓冲和保护。
而棕色脂肪则会消耗卡路里产生热量,它不会储存能量,通常也被称为“好脂肪”。
棕色脂肪和白色脂肪是人体必需的,但白色脂肪是人体的“脂肪”,是人类进化过程中决定生存需求的“粮食储备”。如今,它会导致肥胖和健康问题。
比较遗憾的是,人类只有在短暂的婴儿时期有较多的棕色脂肪含量。
随着年龄的增长,棕色脂肪的量明显减少。成年人的棕色脂肪多集中在肩胛位置。至于白色的脂肪,你只需要照照镜子,肉多的地方就会有。
棕色脂肪在婴儿、成人和小鼠中的分布
我们的近亲,其他灵长类哺乳动物?杜克大学的研究人员指出:“在灵长类动物中,人类很胖。”甚至有六块腹肌的人也比我们瘦很多。
通常灵长类哺乳动物含有小于9%的体脂肪,而一个健康的成年人一般在14%到31%。
为了研究人类和其他灵长类动物脂肪储备的差异。科学家研究了人类、黑猩猩和猕猴的脂肪样本。使用ATAC-
Seq技术,扫描这些样本的基因组。科学家发现,脂肪细胞的DNA包装不同,导致人类失去了一部分将白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞的能力,越来越多的白色脂肪堆积在体内。
我们的大脑可能是另一个原因。研究表明,在过去600万到800万年的进化过程中,人类大脑的体积增加了两倍,而白色脂肪作为燃料发挥着至关重要的作用。相比之下,黑猩猩的脑容量完全没有变化。
不得不说,储存能量的白色脂肪为我们的祖先在资源相对匮乏的环境中提供了生存优势,也让我们变得非常聪明。然而,这种进化结果现在对我们来说可能是多余的。目前已知棕色脂肪可以通过低温刺激和饮食改善。显然,把人暴露在寒冷中来刺激棕色脂肪不是一个合适的方法。
那么有没有更好的方法呢?让我们回到最初的话题:咖啡可以激活体内的棕色脂肪。.
棕色脂肪组织通过激活位于线粒体内膜。
的解偶联蛋白-1(UCP1)来产生热量和代谢大量营养素。诺丁汉大学的科学家研究咖啡因对棕色脂肪组织生热作用的影响分别进行了体内和体外的实验。体外实验:
研究组培养了小鼠间充质干细胞(mMSCs),通过差异化增加咖啡因浓度(0.1-10mM)判定适宜试验的咖啡因浓度为1mM。这个浓度也作为人类骨髓干细胞(hMSCs)的实验参考浓度。
再利用线粒体染色和免疫细胞化学观察线粒体强度和UCP1的丰富度。紧接着利用透射电镜和基因表达进行分析。最后利用海马试验测量氧气消耗率和细胞酸化率。
1mM 咖啡因处理对脂肪细胞线粒体的间隔的适应性(线粒体-红,细胞核-蓝,脂滴-绿)
线粒体染色显示了咖啡因能促进线粒体形成,也改变了线粒体的形状:呈圆形并且有丰富的片状嵴。在人类骨髓干细胞培养中,咖啡因引起了相似的情况,脂质增加,新陈代谢活跃和UCP1蛋白丰富。
为了确认线粒体形成现象是由咖啡因引起的,研究组利用海马试验确认了咖啡因增强了细胞功能性呼吸作用和细胞外酸化率。通过基因分析,咖啡因也增加的部分基因的表现,包括棕色脂肪细胞的相关基因。
人类骨髓干细胞暴露在咖啡因21天的成脂分化 (UCP1正调节-红,细胞核-蓝,脂滴-绿)
该实验得出两个结论:1. 咖啡因处理增加了UCP1蛋白表现,线粒体的生源论和MSCs衍生的脂肪细胞生物能学简况;2. 咖啡因处理在MSC
脂肪形成的过程中显示了浅棕色/棕色基因的增量。
体内实验:
研究组招募了9名健康的志愿者(4男;5女),平均BMI为23kg/m3。在实验中9个人喝了含有65mg咖啡因的咖啡饮料和对照实验中这9个人喝了水。在咖啡因摄入前后分别利用了热成像技术对肩胛骨部分的棕色脂肪进行分析,最后将数据结果进行统计分析。
志愿者在实验9个小时前没有摄入任何咖啡因,药物或酒精,也没有剧烈的运动,并且至少距离上次进食两个小时以上。室内,咖啡饮品和水的温度控制在22摄氏度。热成像分析在志愿者饮用咖啡饮品后静坐30分钟进行。
Ci为咖啡因摄入前,Cii为咖啡因摄入后
9名参与者在咖啡因摄入后,棕色脂肪区域平均增加了0.2摄氏度。该实验结论为,咖啡因可以促进人体棕色脂肪组织区域的温度上升,说明了棕色脂肪细胞作用并产生了热量。
总而言之,该研究为支持合理剂量的咖啡因摄入能促进棕色脂肪功能提供了证据。
或许将来科学家们可以继续研究具体营养元素对UPC1的影响和对BAT的促进作用。
现今有一些假设表示增加棕色脂肪的含量可以减脂并且解决发胖问题,也有研究者担心过多的棕色脂肪燃烧卡路里是否会导致增加饥饿感从而引起暴饮暴食。
不得不说,目前人类对棕色脂肪的了解还不是很全面,随着对它的深入了解这或许将会成为解决肥胖问题的关键钥匙。
_*参考资料_
_University ofNottingham. "Could coffee be the secret to fighting
obesity?."ScienceDaily. ScienceDaily, 24 June 2019._
_Ksenija Velickovic, Declan Wayne, Hilda Anaid Lugo Leija, Ian Bloor,David E.
Morris, James Law, Helen Budge, Harold Sacks, Michael E. Symonds,Virginie
Sottile. Caffeine exposure induces browning features in adipose tissuein vitro
and in vivo. Scientific Reports, 2019; 9 (1)_
_Duke University. "What made humans 'the fat primate'? Changesin DNA
packaging curbed our body's ability to turn 'bad' fat into 'good'fat."
ScienceDaily. ScienceDaily, 26 June 2019._
_Pam Peeke MD MPH FACP, “What’s thedifference between white fat and brown
fat”,Women’sHealth, Apr 24 2014._
_Cristian Nordqvist, “Brown fat: What is it and can it help reduceobesity?”,
MedicalNewsToday, Mar 9 2017._
_Emily Hogdkin, ”Drinking your coffee like this will help you loseweight,
scientists have found”, EXPRESS, Jan 11 2018._