肥胖发生机制及减肥方法的研究进展

肥胖发生机制及减肥方法的研究进展

1家庭暴力的发病机制自20世纪60年代以来，肥料在欧洲和美国开始流行。近年来，中国城市肥料的发病率约为10%。大量流行病学研究表明,肥胖与冠心病、动脉粥样硬化、高血压、糖尿病及某些肿瘤(如乳腺癌、子宫内膜癌)疾病发生有关。肥胖将是危害人们健康的大敌,肥胖已经成为备受科学界重视的公共健康问题。2认为肥强是产品国内、外许多学者研究表明,单从肥胖发生的原因分析,可将肥胖分为两种,即单纯性肥胖和征候性肥胖,其中,单纯性肥胖约占总肥胖的95%。平时我们所见到的肥胖多为单纯性肥胖。目前,对肥胖成因的认识包括以下几个方面:2.1神经肽、神经递质以及输注药物的影响在下丘脑存在对摄食进行直接调控的神经细胞群,即下丘脑腹内侧核(又称为“饱中枢”)和下丘脑腹外侧核(又称为“饥中枢”)。刺激前者或破坏后者可产生饱胀感,引起摄食下降或拒绝进食;而刺激后者或破坏前者则产生食欲亢进,进食量增多。由于下丘脑处血脑屏障相对薄弱,使血液中多种生物活性因子易于向该处移动,从而对摄食行为产生影响。给予下丘脑处或外周组织一些神经肽、神经递质和药物,可改变食物摄入情况,如胆囊收缩素、胰岛素、促肾上腺皮质激素释放素和Bombesin可引起饱感,而神经肽Y和Golinim可增加食物摄入。一些研究表明,下丘脑神经细胞群存在两种对葡萄糖有感受性的神经原,即葡萄糖受体神经原和葡萄糖敏感神经原,前者位于饱中枢,其上有葡萄糖受体;后者位于饥中枢,其上有胰岛素受体。各种化学物质如葡萄糖、二氢丁酸、游离脂肪酸、去甲肾上腺素、胰岛素等可通过对饱中枢和饥中枢的作用,引起中枢产生饥饿感或饱胀感。2.2体重和体重对血中胰岛素浓度的影响研究显示,肥胖者和正常人相比,往往血浆胰岛素水平呈较高水平,且血中胰岛素水平和肥胖度呈正相关,体重下降后血中胰岛素浓度也相应回落。肥胖者血中胰岛素浓度较高的主要原因是胰岛素分泌过多,Ogilrie对肥胖者剖解结果表明,其分泌胰岛素的胰岛β细胞肥大。肥胖者的高胰岛素血症还与肝脏对胰岛素清除率下降有关。肥胖者肝脏胰岛素清除率与肥胖度呈负相关。血浆胰岛素浓度与体脂总量呈显著的正相关。2.3产热组织和肥肥的变化人体脂肪组织有两种形式,即白色脂肪组织(WAT)和棕色脂肪组织(BAT)。BAT主要分布于肩胛骨间、颈背部、腋窝处、纵膈、肾脏周围等处,外观呈浅棕色,细胞体积变化相对较小。目前认为BAT是一种司产热的组织,当机体摄食或受冷刺激时,细胞内脂肪燃烧,从而决定机体的代谢水平,分别称为食物诱导产热和寒冷调节产热。为适应功能上的需要,BWT细胞内含大量中性脂肪小滴和高浓度的线粒体,细胞间有丰富的毛细血管和大量交感神经末梢纤维,如此组成了一套完整的产热系统,其产热主要机理是细胞内游离脂肪酸经非偶联氧化磷酸化途径分解产热。BAT细胞产热的多少主要取决于线粒体内膜上的一种有调节质子跨膜作用的特殊蛋白质——解偶联蛋白(UCPs)多少。当然这种特殊蛋白质的功能又受多种因素影响,如交感神经受刺激、胰岛素浓度升高可引起产热的增加,而甲状腺激素、肾上腺皮质激素则使其减少。BAT作为产热器官,其活动直接影响体内能量代谢的平衡。目前研究认为,肥胖的发生可能与BAT功能低下有关,当其产热功能异常时,摄入体内的能量以热的形式散发减少,因而在体内储存转变为脂肪。切除动物肩胛间棕色脂肪,可引起其体内脂肪含量增加。在部分肥胖者其进食量并不多,活动量也不算少,但体重和体脂量并不下降,其原因即可能与BAT的产热能力下降有关。WAT主要分布于全身皮下及内脏周围,主要是体内过剩的能量以中性脂肪的形式贮存,作为一种贮备,必要时分解供能。肥胖和WAT细胞的数目和体积有关。成人的脂肪组织约含脂肪细胞(2.5～5)×1010个;通常脂肪细胞直径为10～120μm,极度肥胖者可达到180μm以上,其中以中性脂肪量的增减对脂肪细胞体积影响为大。因脂肪细胞数目增多而发生的肥胖的称为增殖型肥胖,以脂肪细胞体积增大而发生的肥胖称为肥大型肥胖。一般来说,成年期发生的肥胖多为肥大型,青春期、幼儿期发生的肥胖多为增殖型。肥胖者减去体重后,脂肪细胞数目并无变化,只是细胞体积减小。所以一般幼儿期肥胖的减肥效果并不理想。近年来的研究已明确,成年后脂肪细胞体积可增加。潜在肥胖时,脂细胞已发生脂肪的积蓄,当每个细胞内脂肪平均含量达到1.2μg的临界容量时,其体积就不再增长,以后肥胖的进一步发展即为脂肪细胞数目的增加,当每个现有的脂细胞充满脂肪后,才会形成新的脂细胞。而脂细胞数量的增加也是有限的,当超过标准体重的170%后,就不再增加了;从这个角度看,首先控制脂细胞数目的增加,才能取得良好的减肥效果。2.4有关脂肪生成和脂肪细胞分化的因素脂肪细胞在体内从什么组织分化而来,什么时间开始出现,至今还知之不多。有研究表明,胚胎干细胞或多潜能干细胞可能是脂肪细胞的直接来源。2.4.1对脂肪细胞分化的影响目前,已鉴定出的对脂肪生成和脂肪细胞分化有直接影响的转录因子主要有3种,即PPARr、C/EBPs和ADD1/SREBP1。PPARr是过氧化物酶体增长因子效应的一类细胞核受体。迄今为止,只发现了3种类型:α、β、γ。其中α多在BAT和肝细胞中表达,β在心、肾、肠中表达最高,而γ主要在脂肪组织中表达。在摄食状态下,脂肪组织中的PPARr表达量增加,刺激葡萄糖和脂肪酶吸收,随后转化为甘油三酯,即增加脂肪合成。原因可能是胰岛素调节所致。C/EBPs是另一类脂肪细胞分化的转录调节因子,为CCTTA增强子结合蛋白。ADD1/SREBP1是脂肪细胞决定与分化因子1,属于基础螺旋—线圈—螺旋转录因子家族的一个成员,此转录因子家族调节特异组织中基因表达,特别是起源于中胚层的脂肪组织和肌肉组织。此因子最优先在BAT中表达,其次是肝、WAT和肾。除上述转录水平上的调节因子以外,影响脂肪生成和脂肪细胞分化的因子很多,如生长激素(GH)、胰岛素、类胰岛素生长因子—1(IGF—1)、糖皮质激素(glucocorticoid)、前列腺素(PG)、肿瘤坏死因子—α(TNF—α)表皮生长因子(EGF)、转化生长因子—α(TGF—α)、血小板衍生生长因子(PDGF)碱性成纤维细胞生长因子(BFGF)、瘦素、视黄酸(RA)三碘甲腺原氨酸(triiodothyronine)、环腺苷酸(cAMP)、甲基异丁酸黄嘌呤等。这些影响有促进分化的,也有抑制分化的;有直接作用,也有间接作用;可以单独作用,也可以协同作用。总之,它们对脂肪生成和脂肪细胞分化影响是复杂的。2.4.2生物化学2.4.2.调节体重和能量代谢NPY属胰多肽家族的一个成员,广泛分布于神经系统及外周器官。在中枢神经系统中主要由下丘脑弓状核(ARC)神经原合成,并向室旁核(HVN)和背正中核(OMH)等区域投射,参与机体对摄食、血压、情绪、生殖等重要功能的调节。长期脑室内注射NPY可造成动物明显多食和显著肥胖,而注射NPY——Y5受体反义寡聚脱氧核糖核酸阻断NPY的作用,可使正常或肥胖的大鼠进食明显减少,体重显著下降。提示,NPY在调控体重和能量代谢平衡方面可能起关键作用。另外,NPY可以减弱交感神经对BAT的作用,使产热减少,同时增加WAT中脂类合成相关酶的表达,使体重上升。2.4.2.神经肽的生物学效应1998年,Yanagisawa小组在探索能控制进食新药的实验中,于大鼠下丘脑腹外侧,意外发现了两种与食欲有关、与瘦素作用相反的神经肽—增食因子A和B。且Orexin是一种主要在中枢神经系统中发挥作用的调节肽。富含Orexin的神经原对血糖水平较敏感,其生物学效应与瘦素作用相反,为增加食欲和促进脂肪生成。OrexinA和B促进食欲作用都低于NPY。瘦素与OrexinA和B、NPY相互构成的调节网络,共同影响能量代谢。2.4.2.酮衍生物的生物效应抵抗素是2000年美国科学家Steppan等在对一类抗糖尿病新药—胰岛素增效剂噻唑烷二酮衍生物的作用机制时,发现的一种独特蛋白质。它是由脂肪细胞分泌的激素,在WAT表达比BAT多,在脑、心、肾、骨骼肌、肠中未检测到抵抗素表达。其生物效应还不十分清楚,主要对抗胰岛素,使血糖水平升高,脂肪细胞增生而导致肥胖。另外,抵抗素具有脂肪组织形成的作用。2.5大学生子女基肥发病率在对肥胖形成机制的研究中,遗传因素一直是一个不可忽视的因素,有报道,双亲中一方是肥胖者,其子女肥胖患病率约为50%,而双亲均为肥胖者,其子女肥胖患病率增至80%。2.5.1人类ob基因的遗传多样性1994年Zhang等人综合前人的研究,通过定位克隆和定性研究,首次成功地克隆了小鼠的肥胖(ob)基因及人类的同源序列,并证明,基因编码了一种蛋白质,当时命名为Leptin(瘦素、瘦因子、瘦蛋白、苗条素)。ob基因的表达具有脂肪组织特异性,且只有成熟的白色脂肪细胞才有表达。对啮齿类动物和人类的各种器官进行obmRNA的检测,结果在脑、心、肺、胰、肝、骨骼肌中均未检出,但在大网膜、后腹膜、肠系膜及皮下脂肪组织中却明显可见,尤其在皮下脂肪组织最多。现已确定人类ob基因位于7号染色体的q31.3。小鼠和人ob基因的克隆和分析,证明了遗传性肥胖小鼠的肥胖表型是由于ob基因的遗传变异,而不能产生正常的蛋白质产物造成的,目前,已至少在两种遗传性肥胖鼠中发现ob基因的突变,致使瘦素合成及功能发挥过程受阻。在人类(白种人、亚洲人)肥胖者及2型糖尿病患者筛查ob基因突变的研究中,大部分没有检测到突变,提示,大多数肥胖者的肥胖可能并不是由ob基因突变造成的。2.5.2人口学和性别对血脂和体重的调节作用已有多项研究表明,瘦素水平受多种因素调节。现普遍认为,机体的体脂量是影响瘦素水平的主要因素,血液循环中瘦素浓度与脂肪组织obmRNA的量相关。在不同人群中的研究提示,种族和年龄对血瘦素浓度的影响不大,但不同性别血瘦素浓度却有显著差异。Ostlund报道,即使在体脂百分含量相同的情况下,女性血液瘦素浓度是男性的3倍,此性别差异是否与女性更易于积聚脂肪有关,尚待研究。目前的研究表明,瘦素具有广泛的生物学作用,其中,最重要的是作用于下丘脑的体重调节中枢,引起食欲降低、能量消耗增加,从而减轻体重。瘦素对体脂和体重的调节主要由两部分构成:一是melanocortin4(MC4)受体系统;二是神经肽Y(neuropeptideYNPY)递质系统,分别在高和低瘦素水平时发挥作用。2.5.3脂肪组织obmrna表达变化在一些啮齿类先天肥胖动物(如db/db小鼠和fa/fa大鼠)和过量摄食导致的肥胖动物中脂肪组织obmRNA表达增加,血瘦素水平升高。说明,这些动物体内对瘦素的反应减弱或无反应,这种现象称为瘦素抵抗。人类肥胖者也存在瘦素抵抗现象,由于在大多数肥胖者中未筛查到ob基因变异,推测瘦素抵抗在人类肥胖的发生中起重要作用。3能量的维持与限制大多数人的肥胖属于食物诱导的肥胖,肥胖基因缺陷引起的仅占5%,因此,防治肥胖的基本原则是使人长期、持续地处于能量摄取与消耗的负平衡状态之中。就是说,通过限制饮食以减少能量摄入;通过运动锻炼增加能量的消耗,使机体所需能量维持在负平衡状态,并长期维持,以使体内过剩的脂肪组织转换为能量并释放,从而逐步达到减少脂肪、减轻体重的目的;当体重减轻到理想体重后,保持能量摄入与消耗平衡,防止肥胖复发。3.1般预防肥力事件据临床观察,动脉粥样硬化、高血压、冠心病、糖尿病都是在肥胖的基础上发生的,肥胖不仅有碍健美,更重要的是它会严重影响健康,甚至缩短生命。因此,预防肥胖是非常重要的。一般预防肥胖的方法为:1)提高健康知识的认识,充分认识肥胖对人体的危害;2)饮食平衡合理,采用合理饮食方法科学安排每日饮食,尽量做到定时定量进餐,少食肥甘厚味、多素食、少零食;3)加强运动锻炼;4)生活规律,养成良好的生活习惯;5)保持心情舒畅。3.2非运动减肥法3.2.1加速代谢药物药物减肥主要是通过一些药物刺激改变体成分,达到减肥的目的。如食欲抑制剂,主要是通过下丘脑食欲中枢影响进食行为;加速代谢的激素类药物,主要通过补充外源性的激素,加速人体的代谢过程;影响消化吸收的药物,主要是通过对胃肠道的负面影响,减少能量与营养的吸收、增加饱腹感以及影响胃肠道激素释放等。药物在减肥中仅具有有限效益,而且减肥过程中,体重的下降还以水分的丢失为主,并没有达到减去体内多余脂肪的目的。因此,单纯药物减肥前景并不乐观。3.2.2最大的推广范围针灸减肥主要采用耳针、体针、灸法、梅花针、芒针5种方法。其中,应用推广范围最大的是耳针减肥,且主要以耳穴埋针、耳穴压豆最为常用。针灸法减肥效果不显著,亦少被临床采用。针灸减肥往往由于人们不能长期坚持而影响疗效。3.2.3饮食要保证营养丰富,尽量让饮食成为现食品中的营养减少能量的摄入,对一部分肥胖者可以达到减重的目的。节食减肥的关键是限制糖和脂肪的摄取,减肥食谱应为高蛋白、低脂肪、低糖的膳食,同时要保证各种营养素齐全,避免产生营养素缺乏症。每日三餐的饮食量应合理安排,早餐吃好吃饱、午餐减少、晚餐更少不加夜餐。比较合理的节食进程应是每周减体重1kg左右。3.2.4减轻体重的方法脱水主要是通过穿不透气的衣服进行运动,使人体大量出汗,以减轻体重的目的。用脱水的方法减体重,可使体内的水分、脂肪和蛋白质等成分丢失,减速越快,则体内水分的损失量越多。因此,对于非运动员来讲,脱水减肥法是不可取的。3.2.5外科健身方法外科减肥主要是借助手术进行减肥。国内外医学专家所采用的外科减肥方法主要有吸脂术、空回肠分流术、胆囊、胰液改道术等。大量的实验证明,通过外科减肥法进行手术后,常会出现胃肠不适、急性肝衰竭、关节炎和多种营养缺乏等合并症。3.3体育与减肥3.3.1水中运动的发展肥胖者的运动治疗主要是以中等强度、较长时间的有氧运动为主,辅以力量性运动及球类运动等。目前普遍认为,参加有节奏的动力性有氧运动,如长距离步行、自行车和游泳、健身操以及水中运动等,有助于维持机体的能量平衡,增强耐力,提高心肺功能。有研究表明,水中运动被认为是最有前途的减肥运动。水中运动除游泳外,已发展到水中行走、跑步、跳跃、踢水等多种形式。力量性运动主要是进行躯干和四肢大肌群的运动,可进行仰卧起坐、下蹲起立、俯卧撑、以及利用哑铃或拉力器等运动。球类运动可选择羽毛球、乒乓球、网球、排球、篮球等项目。每次运动30～60min为宜,中间可有休息时间,运动时应避免激烈紧张的争夺。3.3.2统运动方案有研究认为,在有氧运动中,50%～70%V˙O2max或60%～80%的最大心率、30～60min/次、每周3次以上或5～7次/周较为合适。美国运动医学会(ACSM)提出的传统运动