由于肥胖人群体内脂肪组织充盈，人们自然会认为肥胖人群的脂肪细胞（或称“脂肪细胞”）数量更多。但这只是故事的一部分——事实证明，超重和肥胖人群不仅脂肪细胞过剩，而且脂肪细胞体积也更大。
“更大脂肪细胞”的说法自20世纪70年代就已存在。但一项新研究极大地强调了它们的重要性，该研究表明，无论是瘦人还是胖人，脂肪细胞的数量在儿童和青少年时期就已经基本确定。成年后，每年约有8%的脂肪细胞会死亡并被新的脂肪细胞取代。因此，成年人拥有的脂肪细胞数量是恒定的，即使是那些体重大幅减轻的人也是如此。相反，导致体重上升和下降的是脂肪细胞的体积变化。
瑞典卡罗林斯卡学院的Kirsty Spalding与一个大型国际研究团队一起，发现了支持这些结论的几条证据。她的研究巧妙地结合了细胞计数、胃部手术、冷战时期的放射性沉降物以及碳定年的一个相当令人惊讶的用途。
首先，她将800多人的身体脂肪测量数据与他们在显微镜下观察到的脂肪细胞大小进行了比较。她发现，脂肪比例较高的人也拥有更大的脂肪细胞，这在皮肤下（皮下）和腹部周围（内脏）的脂肪中都适用。然而，身体脂肪和脂肪细胞体积并非完全匹配——脂肪细胞的数量也很重要。
Spalding统计了687名成年人的脂肪细胞总数，并将这些数据与先前研究中儿童和青少年的测量结果结合起来。这些数据共同表明，一个人的脂肪细胞库在儿童和青少年时期就已形成，在此期间会增加，而在成年后趋于稳定。无论是瘦人还是胖人，都显示出相同的模式，并且这两类成年人的脂肪细胞数量变化非常小（见右图）。
即使是体重大幅减轻的人，其脂肪细胞数量也没有改变。Spalding研究了20名接受减肥手术（一组通过订书钉和带子缩小胃部，或绕过胃部的手术）前后的人的脂肪组织。这是一种极端的减肥方法，但有效，研究中的受试者平均体重指数（BMI）下降了18点。即便如此，手术一年后，他们的脂肪细胞数量仍然没有改变！脂肪细胞的体积却缩小了约三分之一（见下图）。
碳定年脂肪
不变的脂肪细胞数量意味着两种情况之一——相同的细胞在整个成年期都存在，或者它们以相同的速率被破坏和更新。Spalding怀疑是后者，并为此依赖于最不可能的来源——冷战时期的放射性沉降物。
在20世纪50年代后期，世界超级大国忙于测试他们新的核武库，释放了大量放射性同位素，这些同位素扩散到全球。其中包括14C，一种通常在大气中含量较低的碳。从1955年开始，大气中的14C水平飙升至数千年来前所未有的高度，直到1963年《部分禁止核试验条约》签署后才呈指数级下降。
与此同时，多余的14C转化为二氧化碳，被植物吸收，并通过食物链向上移动。其中一些最终进入了当时人们的体内，如果他们当时正在生成新的脂肪细胞，这些细胞就会掺杂有异常高的14C水平。这样，任何脂肪细胞中的14C含量就充当了一个时间戳，直接反映了其产生时空气中的含量。
核试验意外地为Spalding提供了一种碳定年脂肪的方法。而且，由于大气中14C每年都有巨大的变化，她的测量非常准确（几年前，当这项技术首次用于研究成年人大脑中神经元的产生时，我也写过关于这项技术的博客）。
她从35名瘦弱或肥胖的人那里提取了脂肪组织，并用它们培养出了几乎完全纯净的脂肪细胞。这一点很重要，因为混入其他周转速率不同的细胞类型会影响结果。
她发现，所有来自1955年之前出生的人的样本，其14C含量都远高于核试验前的大气低水平。核战争后出生的人显示出相同的模式——他们的脂肪细胞的年龄通常比他们实际年龄年轻约20岁。这些细胞显然是在青春期或成年期产生的。
脂肪细胞的生与死
有了所有这些数据，Spalding成功地模拟了脂肪细胞的生与死。她发现，肥胖成年人每年生成的新脂肪细胞数量是瘦人的两倍。然而，肥胖成年人的脂肪细胞本身就比瘦人多，而且两个群体中新增细胞的比例是相同的。这些相似的生成率伴随着相似的死亡率，所以无论体重如何，成年人每年都会替换大约8%的脂肪细胞。在生命早期，情况有所不同。与同龄的瘦人相比，肥胖儿童生成新脂肪细胞的速度是两倍，这就是为什么他们最终拥有更多的脂肪细胞。
Spalding令人震惊的研究结果有助于解释为什么许多超重和肥胖的人发现减肥非常困难。在成年一生中不断更新的大量脂肪细胞供应已经使他们处于不利地位。先前的研究表明，脂肪细胞过剩会导致瘦素缺乏，瘦素是一种通常能控制食欲并促进新陈代谢的激素。由于瘦素供应不足，人们会吃得更多，他们众多的脂肪细胞也会因额外的脂质而膨胀。
有一个例外——研究中纳入的肥胖者都是从小就肥胖。因此，尚不清楚那些在成年期间逐渐增重的人的脂肪细胞是否最终会达到某个最大尺寸并触发新的细胞生成率的提高。这是一种可能性，但可能不那么重要，因为令人惊讶的是，很少有人是在成年后才变得肥胖的。虽然75%的肥胖儿童长大后仍然肥胖，但只有10%的健康体重儿童也是如此。
药物、政策和污名
Spalding还建议，她的发现可以用于开发创新的肥胖症治疗方法。一些细胞类型受简单的反馈回路的控制，从而限制它们的数量。例如，肌肉细胞会分泌一种称为肌生成抑制素的分子，当其数量充足时，就会阻止新的肌肉细胞的产生。脂肪细胞很可能在类似的细胞恒温器的调控下运作，如果我们能识别出这些分子，它们将成为抗肥胖药物的诱人目标。
这些研究成果的开发可能还需要很多年，而目前，全球日益增长的肥胖率构成了一个更紧迫的问题。这项研究为我们提供了最清晰的证据，表明儿童时期对于预防肥胖及其引起的慢性疾病（如癌症、心脏病、糖尿病等）至关重要。
这一信息在最近的Foresight报告之后显得尤为严峻。该报告估计，如果当前趋势得不到遏制，到2050年，英国16岁以下的儿童中将有四分之一肥胖。考虑到他们的脂肪细胞数量届时将是终身固定的，不采取行动的代价将更高。幸运的是，英国政府似乎正在采取适当措施，并承诺投入超过十亿英镑用于一项旨在解决儿童肥胖问题的综合战略。
这项研究不仅影响我们如何通过药物和政治来应对肥胖，还在社会层面也产生了影响。我们对肥胖了解得越多，就越觉得将肥胖归咎于缺乏自律或意志薄弱是多么荒谬。从这些研究以及我们对肥胖遗传学日益增长的理解来看，肥胖有很强的生物学基础，并且非常难以克服。
说到肥胖的遗传学，今天还发布了另一篇与肥胖有关的论文。我将在下一篇帖子中讨论它。如果您有兴趣，可以去读一下——它比我通常写的文章更具讨论性，文末还有一个小游戏。
图片：所有图表来自Nature；腹部图片来自Thomas
参考文献：Spalding, K.L., Arner, E., Westermark, P.O., Bernard, S., Buchholz, B.A., Bergmann, O., Blomqvist, L., Hoffstedt, J., Näslund, E., Britton, T., Concha, H., Hassan, M., Rydén, M., Frisén, J., Arner, P. (2008). Dynamics of fat cell turnover in humans. Nature DOI: 10.1038/nature06902
