喪失嗅覺可以變瘦？

如果喪失嗅覺可以變瘦，你會想要嘗試嘛？

UC Berkeley 的分子生物學家 Andrew Dillion 和他的同事們發表了一篇研究在這期的 Cell Metabolism，他們用白喉毒素(diphtheria toxin)讓老鼠暫時喪失嗅覺神經細胞(mature olfactory sensory neurons, OSNs)後，然後分成兩組，分別餵牠們正常食物(normal chow)或高脂食物(high-fat diet, HFD)(說是相當於老鼠界的起士蛋糕和披薩)。在吃了三個多月後，不管是吃正常食物或是高脂食物，跟正常老鼠相比，喪失嗅覺的老鼠的體重都減輕了，而且在吃高脂食物的那組，喪失嗅覺的老鼠比正常老鼠輕了 16%。另外，喪失嗅覺也使本來就肥胖的老鼠在沒少吃的情況下變瘦了，而且瘦的還是肥肉不是瘦肉。

也許你會以為這是因為喪失嗅覺(hyposmia)使老鼠的食慾降低了，吃的比較少所以才瘦的，但其實喪失嗅覺的老鼠和正常老鼠吃的一樣多，而比較瘦的老鼠也不是因為做比較多的運動，牠們沒比胖的老鼠動得多。研究者們發現，牠們比較瘦是因為燃燒的卡路里比較多，尤其是棕色脂肪(brown fat, BAT)。脂肪有兩種，白色和棕色。白色脂肪(white fat, WAT)通常都堆積在肚子，而棕色脂肪則會透過代謝機制產生熱能。成人體內只有一點點棕色脂肪，但是老鼠很多，幫助他們維持體溫。

WAT = white adipose tissue BAT = brown adipose tissue

正常老鼠在長期高脂飲食後 BAT 裡的脂肪會開始堆積，但是喪失嗅覺的老鼠的 BAT 裡的脂肪泡(fat vacuoles)會減少，並且產熱能(thermogenic capacity)會增高。Dillin 和他的同事們發現，喪失嗅覺的老鼠體內循環的 catecholamine noradrenaline (去甲腎上腺素)上升，去甲腎上腺素會啟動 β-adrenergic receptors，同時 β-adrenergic receptors 在兩種脂肪細胞裡的表現量也都增加了，使得不單只有棕色脂肪的產熱能增加，連白色脂肪也變得跟棕色脂肪一樣開始燃燒能量來產熱，進而促進脂肪分解(lipolysis)。這些老鼠轉換了身體的代謝機制，使身體燃燒更多的卡路里。為什麼會這樣呢？Dillin 說可能是因為喪失嗅覺使得老鼠的身體以為已經吃超過了，於是燃燒更多的熱量。

他們也做了反向的實驗，看看是不是嗅覺變得比較敏銳的話會使老鼠變胖。他們改造老鼠的基因，使 OSNs 喪失的 IGF1 (insulin-like growth factor-1) receptors 而變得對味道很敏銳，結果這些嗅覺超敏銳的老鼠雖然沒有吃的比較多，但堆積的脂肪和體重皆增加了。同時，牠們的胰島素抗性(insulin resistence)也增加了，胰島素抑制肝醣製造的效力降低，而脂肪和肌肉攝取的醣量並沒有降低。

以上兩個實驗顯示，嗅覺會改變身體代謝的機制。不過在人類身上是否也是如此呢？德國科技大學 Technical University of Dresden 的臨床神經科學家 Thomas Humme 和他的同事研究了幾位因為腦部受傷或其他原因而喪失嗅覺的病患，發現的確有幾位的體重因此減輕。

在老鼠和其他鼠類，腦下視丘(hypothalams)從 OSNs 那間接接收到 MOB (main olfactory bulb) 的訊息，然後傳送到大腦皮質 olfactory cortex，之後大腦再回傳訊息下視丘裡給代謝系統的神經細胞。 之前有研究顯示，少了瘦素基因(leptin)的老鼠(ob/ob)或少了 leptin receptors 的老鼠(db/db)能夠比正常老鼠更快速找到食物，而這項特技在施打了瘦素之後會消失。 (ps. ob = obese, 喪失瘦素基因的 ob/ob 老鼠的體徵是肥胖)

沒想到嗅覺竟然會影響代謝，不過嗅覺到代謝中間確切的機制是什麼呢？如果要用在減重的話，會有人想要自斷嗅覺嗎？（我想當然是有的，不然減肥藥和代餐怎麼讓那麼多人趨之若鶩啊？）不過，如果只是想靠暫時喪失嗅覺來減重的話，那恢復嗅覺後體重會升回來嗎？如果會的話，那意義何在？總不能自斷嗅覺一輩子吧？而且我覺得老鼠沒嗅覺可能沒影響，雖然他們的確會對某些食物有偏好，但是人類喪失嗅覺的話，真的是會降低食慾的吧，聞不到食物的味道，就感覺沒那麼好吃惹啊。



Article:

Science / Mice shed weight when they can’t smell—but not because they stop eating (2017)


Paper:

CE Riera & E Tsaousidou et al, The Sense of Smell Impacts Metabolic Health and Obesity. Cell Metabolism (2017)

類禁食的低卡節食法

你試過哪種節食法嘛？

之前已有研究顯示定期禁食或短期低卡路里飲食可以降低體脂肪、延長壽命，而高蛋白飲食則反之。Prolonged fasting (PF, 禁食)是指有兩天以上是只有喝水，可以短暫降低血糖和 IGF-1 (insulin-like growth factor 1)。最為人知的飲食法是 5:2 節食法，就是說一週有五天正常吃，剩下的兩天則是只吃 500-600 大卡，可以降低胰島素、血糖和血壓等等。不過，過於嚴苛的節食，例如只喝水的那種，很多人可能會負荷不了，身體不佳者則可能會有反效果。另一種節食法則是南加大的生化學家 Valter Longo 提出來的類節食法(fasting-mimicking diet, FMD)，就是一個月有四天連續吃同一類菜單，主要是低醣和低蛋白質、高不飽和脂肪酸，約一天只有 700~1100 大卡，剩下的天數都隨便吃。

雖說禁食和低卡節食法 FMD 在老鼠上可以看到效果，但在人體的臨床試驗上一直沒有結論。2015 年的時候，Longo 發表了一篇研究在 Cell Metabolism，用了酵母菌、老鼠和人類做試驗。在酵母菌的部分，prolonged fasting 是用水和高營養培養液每兩天輪流一次，可以延長酵母菌的生命和在雙氧水下存活的細胞數。老鼠的部分則是用四天的類節食法(FMD)。每個月兩次，一次四天的 FMD 後，中年老鼠的壽命增長，內臟脂肪減低，免疫系統變好 ，也減緩骨骼中的礦物質流失；在老年老鼠中，FMD 則是會促進海馬迴的神經細胞增生和增進認知能力。在人類的初期臨床試驗，FMD 是每月五天，攝取的卡路里是正常的34%~47% (第一天約 1090 大卡，剩下四天為 725 大卡)，含有至少 9%~10% 蛋白質、34%~47% 碳水化合物和 44%~56% 脂肪 [註]。試驗人數為 38 人，其中一半(十九人)實施 FMD，一半沒有。三個 FMD 週期後，有實施 FMD 的人的血糖、體脂和 CRP (C-reactive protein, 發炎和心血管疾病的 biomarker)都比沒有的低。

今年年初 Longo 又發表了一篇研究在 Science Translational Medicine，是比上次大的臨床研究，71 人分成兩組進行了三個月的 FMD (低醣、低蛋白質、高不飽和脂肪酸)，同樣是每個月有連續五天進行低卡節食。第一組(n=32)控制組是先吃三個月的正常飲食後進行三個月的 FMD，第二組(n=39)則是直接實行三個月的 FMD (第一組此時正常吃)。結果發現實驗開始的三個月後，第二組的體重和體脂都減少了（平均少了 2.6 公斤），血壓和賀爾蒙 IGF-1 (insulin-like growth factor 1)也降低了。(血液中的)胰島素在節食的四天後降低了，但在剩下天正常吃後便恢復了；IGF-1 則是在 FMD 結束時降低 ~45%，但之後也回升了。第一組的人在完成三個月的 FMD 後的效果也和第二組一樣，只是膽固醇 HDL (high-density lipoprotein) 降的沒第二組的低。不過，兩組完成三週 FMD 的人在恢復正常飲食五到七天後，體重、BMI、體脂和血壓等等都有顯著降低，血糖、三酸甘酯和 CRP 則沒有顯著變化。以上結果顯示 FMD 可以降低 BMI、血糖、甘油三脂(triglycerides)、膽固醇和 CRP 就可以預防因老化而造成的疾病，例如糖尿病和心血管疾病。

他們也做了後分析，把參加者分成正常組和高風險組(血壓、血糖、體脂較高的人)，然後比較 FMD 後的感變，發現高風險組的改變比較多，血糖、血壓、體脂和膽固醇等等降的比正常組的多。在參加者做完 FMD 後的三個月有再追蹤一次，發現他們的體重、BMI、血糖和血壓仍維持跟剛結束 FMD 後一樣，表示效果能持續至少三個月，除了 HDL 有升高。

雖說這種吃法可以降低血壓、血糖等等，但是節食後 ketone bodies 是增加的，雖然恢復正常飲食後就降低了，應該是沒有安全上的問題，但這也表示這種吃法只能短期吧，一個月五天足已，想嘗試的不要這樣連吃一兩個星期欸。另外要提的是這個試驗一開始有一百人參加，試驗途中有 29 人退出，表示這個飲食方式還是有很多人受不了的，想試的人還是要考慮一下自己的身體狀況哦。


註：五天的菜單包括有蔬菜湯、能量飲、花茶、纖維素補充品, energy bars, chips 等等。美國成年人一天的卡路里攝取量約為 2000~3000 大卡，節食的人可限縮攝取量到每日 1200 大卡。（文中提到 Longo 協助研究的一家公司大概是提供臨床研究中的 FMD 食物，不過他表示沒有從公司獲取利益。）



Articles:

Science / Short-term fasting may improve health (2015)

Science / Five-day fasting diet could fight disease, slow aging (2017)


Papers:

S Brandhorst & IY Choi et al, A Periodic Diet that Mimics Fasting Promotes Multi-System Regeneration, Enhanced Cognitive Performance, and Healthspan. Cell Metabolism (2015)

M Wei & S Brandhorst et al, Fasting-mimicking diet and markers/risk factors for aging, diabetes, cancer, and cardiovascular disease (2017)