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真的有吃不胖的體質?找出傳說中的「瘦子基因」

nerdy
・2020/10/13 ・2767字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 586 ・九年級
  • 文/nerdy|半吊子的科學狂熱者,投稿是種消遣。

我們週遭是否都有這麼一位怎麼吃都吃不胖的朋友,每當你問他為什麼吃不胖,他總會一臉無奈的說:

「我也不想啊~」

「這不是我能控制的啊~」

有些人不管怎麼吃,就是不會變胖!(圖 /Giphy

這時請先壓抑你內心油然而生的怒火,因為最近的研究發現,吃不胖的體質確實與特定基因有關,傳說中的「瘦子基因」真的存在!

曾經的致癌因子,展露出不為人知的一面

近年來,不少研究指出,我們的體重與遺傳變異有關,但這些研究大多針對「肥胖」有關的特定基因。

其中,少數針對「纖瘦」體型的研究,卻又常常缺少與人類基因直接相關的證據。1

最近,藉由「全基因組關聯分析」(GWASs)、果蠅與小鼠的實驗,英屬哥倫比亞大學的研究團隊證實人體存在一種「瘦子基因變異」,這項研究成果已被刊登在國際期刊 Cell  。

一窺藏在瘦子體內的秘密吧!(圖/Pixabay

首先,研究人員對 BMI 值極低(<18 kg/m2 )的人及 BMI 值位於 30 ~ 50 百分位數的控制組進行全基因組關聯分析後,發現有數種基因都與纖瘦體型有關,其中一種基因稱作「Anaplastic Lymphoma Kinase(ALK)」。

由於 ALK 基因容易突變引發癌症,過往都只被視為一個重要的致癌因子,因此,我們對於 ALK 基因在生理學上所扮演的角色仍是一知半解,在這次全基因組關聯分析後,研究團隊將 ALK 基因列為瘦子基因的「候選人」。

其次,在決定基因優先次序(Prioritization)的實驗中,研究人員發現,當他們降低果蠅體內 ALK 基因的功能後,果蠅的三酸甘油脂明顯下降

研究人員更進一步整合其他資料庫進行分析,篩選出與纖瘦體型、BMI、脂質及葡萄糖平衡等新陳代謝特性有關的遺傳變異,然後發現,這個遺傳變異就是出自於 ALK 基因。

開始老鼠們的「減肥」實驗!

只做果蠅的實驗還不夠!接下來,研究人員將剔除(Knockout)掉 ALK 基因的實驗組(Alk-/-鼠)與控制組(Alk+/+鼠)相互比較。

在身心理狀態及其他外在條件都相同的情況下,研究人員發現:

  1. 五個禮拜後,實驗組鼠的體重明顯比較輕(圖一)
圖一:實驗組鼠(Alk-/-鼠)與控制組(Alk+/+鼠)的重量比較圖。
  1. MRI 的檢測結果也顯示,實驗鼠脂肪細胞註1的質量、體積明顯都比控制組還要少(圖二、圖三)
圖二:實驗組鼠(Alk-/-鼠)與控制組(Alk+/+鼠)的脂肪細胞質量比較圖(epWAT及scWAT皆為脂肪細胞)。
圖三:實驗組鼠(Alk-/-)與控制組鼠(Alk+/+)的脂肪組織染色切片,由圖可見實驗組鼠的脂肪細胞體積較小。
  1. 實驗組鼠的血糖濃度比較低
  2. 處於人類熱中性溫度(thermalneutrality)註2時,比起控制組,實驗組鼠增加比較少的重量

而且,兩者的食量、腸道吸收狀況及日常活動量都沒什麼差別。

這些在具有 ALK 基因變異的實驗鼠身上所觀察到的表現都與人類基因組分析所得到的結果一致。

為了確認實驗組鼠(Alk-/-)是否真的比較吃不胖,研究人員讓他們進行了一場為期 16 周的「垃圾食物挑戰」。

令人驚訝的是,在這個既幸福又折磨的挑戰過後,從外觀、體重、脂肪細胞質量及體積來比較,結果都顯示剔除 ALK 基因的實驗組鼠真的比較吃不胖!

圖四:在吃了 16 周的高熱量食物後,無論是在體重或是外觀上都顯示出實驗組鼠(Alk-/-)比較吃不胖

吃不胖的關鍵?就在「中樞神經系統」

為什麼缺少ALK基因的老鼠比較吃不胖呢?

研究人員在老鼠進行 16 周垃圾食物挑戰後,測量出實驗組與控制組的餵食效率(單位熱量的增重量,mg/kcal)及能量消耗(單位時間的熱量消耗,kcal/h)後,結果顯示,實驗組鼠具有較低的餵食效率及較高的能量消耗。

研究人員透過實驗進一步發現, ALK 基因的 mRNA 大量存在於小腦、皮質及下視丘等中樞神經系統,也就是說, 這個基因在中樞神經系統有著高度的表現,實驗數據也顯示 ALK 基因對於中樞神經的作用確實會影響體重。

十~六~個~禮~拜~的~天~堂~啊~(圖/Giphy

那 ALK 基因又是如何影響體重呢?

研究人員發現,實驗組鼠的脂肪細胞中含有高濃度的去甲基腎上腺素(Norepinephrine ,NE)。

去甲基腎上腺素是一種由交感神經終末釋放的神經傳遞物,會促使脂肪組織分解,而在其他臨床研究中,那些纖瘦受試者的脂肪細胞中也同樣發現高濃度的去甲基腎上腺素。

最後,研究人員也藉由實驗證實 ALK 基因於下視丘室旁核(paraventricular nucleus,PVN)神經元的表現會減緩交感神經張力(sympathetic tone)及脂肪分解。

發現了瘦子基因,然後呢?

研究人員表示,有了這個新發現,抑制 ALK 基因將為肥胖治療帶來一道曙光,而由於用以治療癌症的 ALK 標靶藥物早已問世,代表ALK 基因可適用於標靶治療。

一吞就能夠瘦身的未來,是不是真的不遠了呢?(圖/Pixabay

「也許未來的某一天,我們真的能開發出所謂的瘦身藥丸呢 !」研究人員 Josef Penninger 這樣說道。2  

然而,面對充滿無限可能的將來,大家也不要太心存僥倖了!畢竟,體型胖瘦不單單只受基因調控影響,也與環境、生活、飲食習慣息息相關。

也許你會覺得老生常談,但無論是現在還是未來,「均衡的飲食、規律的運動」永遠都是維持健康體態的不二法門!

備註

註1:此處指白色脂肪組織(White Adipose Tissue,WAT)

註2:熱中性溫度(thermalneutrality),約30°C,動物在此環境溫度範圍具有最低代謝率,且不受環境溫度變化所影響。

參考資料

  1. Orthofer et al., (2020). Identification of ALK in Thinness. Cell181(6), 1246–1262.e22. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.034
  2. Scientific American Podcast〈Skinny Genes Tell Fat to Burn〉
  • 責任編輯/儀珈

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nerdy
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半吊子的科學狂熱者,投稿是種消遣。


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喝母乳的寶寶能提升神經認知功能?——是真的!而且「曾經喝過就有效」

查克爸
・2021/10/26 ・3015字 ・閱讀時間約 6 分鐘

喝母乳的寶寶,真的會更聰明嗎?母乳不僅能夠提供小寶寶所需的營養以及免疫力,而透過母親的生理機制,更能將各種符合自己孩子需求的成分,客製成孩子專屬的母乳。需要發育大腦,就多給些相關的成分,如果要長肌肉也沒問題,媽媽隨時隨地都準備為孩子產製最適合的母乳,這可是任何產業都難以複製的機能。因此母乳被說是對寶寶是最好的禮物,想當然各種與母乳哺育相關的研究主題,便是眾多學者探討了解的目標。

其中,研究智力發展應該是最吸引人的主題之一,不過目前為止也是有研究指出,母乳哺育的孩子,他們的平均智商與沒有母乳哺育的孩子相差無幾,這不知潑了多少人一身的冷水,掃了無數爸媽的興致。但以前的證據說智商沒差異,不代表新的研究一樣沒差異,科學這件事就是會不斷變化,產出新的結論,全世界仍有不少研究都提出母乳可能使寶寶更聰明。

這次要介紹的羅徹斯特大學醫學中心(URMC)神經科學研究所(Del Monte Institute for Neuroscience)的成果就是其中之一,他們這次提出的新證據是與認知能力有關,而且他們的結論應該會讓人眼睛一亮,因為他們發現,母乳哺育的時間長短與 9-10 歲兒童的部分認知發展有關連,而且只要孩子有吃母乳一段時間就可以看出差異[1]

人類積極探索智力,母乳與智力的關係更是熱門主題之一。圖/Pixabay

改變研究方向,找出母乳與智力之間的正向證據

隨著各種研究產出,我們得以知道智力受到很多變項影響,尤其是與父母親直接相關的因素,例如父母的社經地位、智力程度、學經歷等都可能使孩子擁有較高的智力。換句話說,也就是研究者比較了相同教育程度或是經濟程度的母親後,結論是不管有沒有哺餵母乳,他們孩子的智商分數可能相近。

既然知道多種因素可以影響智力,便要在研究方法的設計下足功夫,因為要盡可能控制所有影響,讓母乳哺育的小孩,以及沒有母乳哺育的小孩都能在同一個基準線上比較,才能看出客觀上的差異,或可說是未能控制好混雜因素[2]

不過就如開頭所說,研究目標、方法不同,看到的成果就不一樣,羅徹斯特大學醫學中心這篇藉由分析青少年大腦認知發展研究計畫[3](The Adolescent Brain Cognitive Development Study;ABCD Study)數據的報告,就看到了母乳與認知的正向關係,改而分析更細項的各種認知能力[4],其涉及了執行與感知、學習、記憶、理解、意識、推理、判斷、直覺和語言相關的等各種任務技能。

認知能力分好多,研究分析哪些?

這個認知研究採用 ABCD 研究數據來探討,但為了減少測量誤差的影響(例如孩童曾經暴露會接觸酒精的環境、未參加訪視的兒童等因素),研究者最終保留了 9,116 名兒童的數據,並以此分析母乳哺育時間與神經認知能力之間的關係。那列入分析的認知能力向度有哪些?

向度一共有三項,而且跟每個人都有關,分別是一般能力(general ability)、執行能力(executive function)以及記憶力(memory),而這三項能力各自有其解釋在,如一般能力,美國心理學會對此提出的解釋定義是,一種可以被衡量的能力,且被認為是基礎能力,用來處理所有與智力相關的任務。

再來是執行能力,這個能力則可用來管理和控制工作記憶、注意力,也跟抽象思考等種種認知過程有關,像是設定目標、想像並預見;最後一個是大家耳熟能詳的記憶力,是透過大腦系統所儲存的訊息,是能回憶特定訊息或曾經有過的經歷。

不過這些能力的發展程度真的能評量嗎?放心,各項認知能力背後有眾多的研究依據,也發展出各種不同的測量方式來評定。像是「魏氏兒童智力量表的矩陣推理測驗」就在這個研究被用來測量知覺推理和組織、空間訊息處理等相關的能力;而美國國立衛生研究院的 NIH Toolbox®-Cognition battery,也在這個研究裡被整合運用評估兒童的神經和行為功能。最後通過次數以極多的神經認知測驗,也才讓研究結果得出有吃母乳的小朋友,是能改善某個認知能力。

針對各種能力、認知所開發的測驗,不斷的被開發出來並應用。圖/Pexels

母乳真的有助於認知能力!是哪一項呢?

研究要分析的有一般能力、執行能力以及記憶力,那究竟哪像能力獲得提升呢?鏘鏘,從數據提供的結論是一般能力(general ability)與母乳哺育的時間長短有顯著關聯[1]。但你可能會說「怎麼才提升一種能力?」,這時候我們要關注的是,在心理學上的一般能力也包含多種能力,一般能力只是所有分向能力的統整稱呼。

研究中把這九千多位 9-10 歲的孩子,依照他們吃母乳的時間長短分成四組,第一組是 0 個月的控制組,接著是三組母乳哺育的實驗組,分別是 1-6 個月、7-12 個月以及吃母乳超過 12 個月的寶寶,可以看到在母乳哺育期最短的 1-6 個組別寶寶,他們在一般能力的測驗結果,比起沒吃母乳的寶寶有所提升,而且隨著母乳哺育的時間變長,孩子們在一般能力的發展程度也越來越高。

用另外一個角度來看研究結果就是,今天有某一個家庭選擇餵養母乳,即便哺育期間落在有點長又不算太長的 2 個月或是半年內,對寶寶的神經認知發展來說也是有幫助的,這也符合研究人員的設定目標,因為這有望幫助改善人們的動機,讓更多人想要母乳哺育,不只告訴每個家庭們可以量力而行,也藉此呼籲政府、社會企業能夠更設身處地為媽媽們著想。

母乳哺育與一般能力認知的關聯性較高,且隨著期間變長而增加。資料/參考資料1

研究成果重要,但更該考慮「人」

各種母乳相關的科學證據報告,讓母乳對孩子的好處不言而喻,這次介紹的研究也是,也的確可以藉由這些證據協助家庭做出決定,讓他們決定是否要餵養母乳,但這篇研究成果的重點,是希望能夠「鼓勵」家庭選擇用母乳哺育寶寶,而不是「非得要」。

不可否認的是,母乳哺育對媽媽們是一個壓力來源,常常聽到「給寶寶最好的」,反而讓各種美好變成壓力,像是聽到哪位媽媽不給寶寶吃母乳,各種批評襲來,不餵母乳變成一種罪過。而如果選擇母乳哺育,又可能因為家人不支持而宣告放棄。

母乳對寶寶有幫助,但家人彼此間的支持才更重要。圖/Pixabay


研究也實實在在告訴我們,餵養母乳的意願及時間長短,可是牽涉眾多因素,其中個體因素如教育程度、年齡會改變想法,還有環境和社會文化影素也會影響,例如就業問題、丈夫支持程度、家人態度也都大大的參雜其中[6]

因此每個家庭間的討論、媽媽的個人意願都很重要,有了共識後再來下決定,而當你們決定好要給寶寶母乳,又就差那決定性的臨門一腳時,不妨想想這篇研究提出的結論,「只要曾經給寶寶喝母乳,便有機會提升他特定的認知能力喔」。

參考資料

  1. Lopez, D. A., Foxe, J. J., Mao, Y., Thompson, W. K., Martin, H. J., & Freedman, E. G. (2021). Breastfeeding Duration Is Associated With Domain-Specific Improvements in Cognitive Performance in 9-10-Year-Old Children. Frontiers in public health, 9, 657422. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.657422
  2. Walfisch, A., Sermer, C., Cressman, A., & Koren, G. (2013). Breast milk and cognitive development–the role of confounders: a systematic review. BMJ open, 3(8), e003259. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2013-003259
  3. https://abcdstudy.org/
  4. https://dictionary.apa.org/cognitive-ability
  5. Natland ST, Andersen LF, Nilsen TI, Forsmo S, Jacobsen GW. Maternal recall of breastfeeding duration twenty years after delivery. BMC Med Res Methodol. 2012 Nov 23;12:179. doi: 10.1186/1471-2288-12-179. PMID: 23176436; PMCID: PMC3568415.
  6. Shi, H., Yang, Y., Yin, X. et al. Determinants of exclusive breastfeeding for the first six months in China: a cross-sectional study. Int Breastfeed J 16, 40 (2021). https://doi.org/10.1186/s13006-021-00388-y

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查克爸
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查克爸|醫學生物技術領域 碩士,現職為開發自然科學評量工具的研究 人員,將各種研究設計為科學教育評量工具的同時,也投入喜愛的科普領域。
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