脂肪酸通过白色脂肪细胞的ATP/ADP 载体促进脱偶联呼吸

为什么脂肪细胞能帮助燃烧能量

大多数人把体内脂肪视为沉默的热量储备库。这项研究揭示了白色脂肪细胞令人意外的活跃面：在适当条件下，它们可以浪费燃料并产生热量。通过发现脂肪细胞让能量“泄漏”出的一种新途径，这项工作指向了帮助机体燃烧更多卡路里并可能对抗肥胖的新策略。

当储存的脂肪被重新作为燃料利用时

在日常生活中，白色脂肪细胞大部分时间将能量以三酰甘油形式储存——形成大的脂滴。在运动、禁食或暴露于寒冷等应激条件下，信号触发这些细胞分解三酰甘油，这一过程称为脂肪分解，释放出脂肪酸和甘油。研究人员确认，在培养的白色脂肪细胞中刺激这一分解时，细胞的氧耗急剧增加，这表明它们的内部“发电厂”——线粒体工作更为活跃。阻断脂肪分解的第一步既阻止了脂肪酸的释放，也阻止了氧耗的增加，显示该过程依赖于脂肪酸本身。

游离脂肪酸作为能量燃烧的开关

离开脂肪细胞的脂肪酸并非全部离开组织；一些会留在细胞内。研究小组表明，这些残留的游离脂肪酸是提高线粒体活性的关键。当用培养基中的一种蛋白质去吸附脂肪酸时，细胞总体释放了更多脂肪，但其氧耗下降，表明促使额外呼吸的是高水平的细胞内脂肪酸——而不仅仅是脂肪分解这一过程本身。相反，阻断三酰甘油的重建途径（一条通常将脂肪酸重新打包的通路）会提高氧耗并进一步降低线粒体膜电位。这些发现共同表明，游离脂肪酸促使线粒体进入一种泄漏的、浪费能量的状态。

产热呼吸中的新参与者

在经典的产热棕色脂肪中，一种称为UCP1的蛋白在线粒体屏障上打孔，使食物中的能量以热量释放而不是以可用的细胞燃料储存。白色脂肪细胞几乎不含UCP1，因此作者寻找另一种途径。他们把注意力集中在ATP/ADP载体上，这是一种正常情况下在线粒体屏障上交换细胞能量货币的转运蛋白。使用一种特异性的化学阻断剂以及降低该载体表达的遗传工具，他们显示该载体对脂肪酸驱动的泄漏是必须的：阻断该载体可以维持线粒体膜电位并阻止脂肪分解期间氧耗的上升，尽管脂肪分解本身并未受阻。这表明游离脂肪酸与该载体协同作用，在线粒体屏障上产生受控的质子泄漏，从而开启脱偶联呼吸。

从细胞培养到活体动物

为了测试这种能量泄漏在整只动物中是否重要，研究人员使用了在脂肪细胞中特异性去除信号蛋白STAT3的小鼠。这些动物能正常进行脂肪分解，但其白色脂肪中的脂肪酸驱动呼吸降低。在常规实验室条件下，棕色脂肪活跃并承担大部分耐寒防御时，这些小鼠与其正常同窝兄弟一样保持温暖。然而，当小鼠被使肥胖并置于棕色脂肪大部分不活跃的温度下时，缺乏脂肪中STAT3的动物出现对冷敏感，并在寒冷暴露或药物诱导脂肪分解期间表现出总体氧耗上升较弱。重要的是，当仅在棕色脂肪中删除STAT3时未观察到类似变化，这指向白色脂肪的特异性作用。

白色脂肪作为隐蔽的暖房

研究总结道，在白色脂肪细胞中，活跃脂肪分解产生的游离脂肪酸可以结合线粒体中的ATP/ADP载体并触发一种将能量以热量而非可用细胞燃料释放的泄漏。在保持温暖的肥胖动物中，白色脂肪中的这种脱偶联呼吸对维持体温和总体能量消耗有实质性贡献，尤其是在棕色脂肪和肌肉颤抖受限时。由于白色脂肪在成人中尤其在肥胖时很丰富，温和增强这种泄漏或许能提供一种增加日常卡路里消耗并支持减重疗法的新途径，前提是能够安全且不损害其他组织地实现。

引用: Ahmadian, M., Aksu, A.M., Dhillon, P. et al. Fatty acids promote uncoupled respiration via ATP/ADP carriers in white adipocytes. Nat Metab 8, 572–586 (2026). https://doi.org/10.1038/s42255-026-01467-2

关键词: 白色脂肪组织, 脂肪酸, 线粒体脱偶联, 产热, 肥胖