脂質的生產過程

  除了參與蛋白質合成，多功能細胞器內質網還能作為細胞內的鈣庫接收並傳遞信號，同時負責脂質的合成。在細胞內，脂肪以微小的單液滴形式生成於內質網表面，這一過程稱為脂肪生成（lipogenesis）。雖然我們所熟悉的脂肪，如牛排邊緣及我們腰身周圍的脂肪，看起來似乎是均勻的固體腫塊，但事實上它們均以被膜脂肪滴的形式儲存於脂肪細胞中（如圖3d所示）。如果持續地攝入營養，脂肪細胞中便會有越來越多的脂滴積累。這些脂滴與鄰近的脂滴相融合，變得越來越大並占據了細胞的絕大部分體積，最終使得細胞達到其「正常」體積的100倍以上。因此，肥胖是脂肪細胞內脂滴持續積聚所引起的能量平衡紊亂的結果。在這一點上，我們可能會懊惱內質網如此優秀的脂質合成效率。除了提供脂肪儲存，光面內質網中還存在一些特殊的酶類以分解脂肪，這一過程被稱為細胞內脂質水解或脂解。因此，影響體重的一個主要因素便是內質網中脂質合成與分解之間的平衡。眾所周知，超重將對健康產生重大影響。但令人遺憾的是，細胞水平的脂肪代謝卻受到了相對較少的關注，脂滴也僅僅被認為是簡單的脂肪儲存庫。新近研究表明，脂滴其實是一種特殊的細胞器而非「脂肪塊」。所有的真核細胞都具有合成脂質的能力，而這些脂質還可以進一步形成天然油脂產物，如來自植物細胞的菜籽油、橄欖油，以及來自動物細胞的乳脂、羊毛脂與豬油。脂質分子在內質網表面聚集，隨後形成了單個液滴（由一層脂質單層膜包裹著），並保持在富含脂質合成酶的區域處。線粒體與脂質合成密切相關，可為脂質合成提供能量。事實上，負責脂質合成的線粒體由一組膜蛋白連接至內質網表面。隨著越來越多的脂質積聚，單個脂滴通過膜融合與相鄰脂滴相融，進而形成更大的脂滴（如圖3d所示）。與此過程相反的是，在脂肪分解過程中，大的脂滴被分解成小的脂滴，來自光面內質網的酶可將脂質分子進行分解，從而縮減了脂滴的大小。

  脂質沉積也可能發生在血管內壁的細胞，特別是那些構成主動脈壁的細胞中。脂質在此部分細胞中的積累將導致脂肪斑塊的形成，進而誘導動脈粥樣硬化的發生。動脈粥樣硬化可使得血液流動受限，從而導致心臟病發作與中風的發生。而在其他部位，血流中斷也會導致腎衰竭或組織壞死等情況發生。除動脈粥樣硬化外，脂質的過度堆積也是2型糖尿病與脂肪肝發生的主要原因之一。過量飲酒會導致肝臟分解與儲存脂肪的方式發生改變，進而導致肝硬化等嚴重症狀的發生。但幸運的是，在這種情況下，脂滴仍可在細胞內進行分解，因此，減少飲酒即可緩解症狀。通過以上的負面案例，我們不禁提出這樣一個問題：如果失去了脂肪細胞，我們是否可以過得更好？值得注意的是，脂肪是生物體與進化壓力相對抗的產物。通過將能量進行儲存，脂肪可以幫助我們在食物短缺時得以存活，同時也幫助其他多種哺乳動物通過冬眠度過嚴冬。

  棕色脂肪細胞

  除上文所介紹的脂肪細胞外，我們體內還存在另一種脂肪細胞——棕色脂肪細胞。在棕色脂肪細胞中，脂肪可被分解並產生熱量，這一過程被稱為產熱。對人類而言，嬰兒的體內含有的棕色脂肪細胞數量最多，通常位於肩部區域。目前科學家認為，大多數人體內的棕色脂肪將會在發育成熟後自行消失。但在大鼠與小鼠等小型哺乳動物體內，由於表面積與體積比較大，導致其熱量損失較大，因此在其整個生命過程中均會保留有棕色脂肪細胞。當過量餵食小鼠與大鼠時，它們可以將過多攝入的食物轉化為熱量。儘管冬眠的動物積累了大量的白色脂肪以在保證其在停止進食數月的情況下仍得以生存，但這些動物的棕色脂肪細胞只有在其甦醒時才會被激活，以用於體溫的升高。多年前，正電子發射斷層掃描技術成為了一種標準化醫學成像技術。運用這一技術對一些患者（他們因穿著單薄所以感覺寒冷）進行檢查後發現，他們的肩膀與背部出現了神秘的高代謝活性的斑塊區域，且這些斑塊區域在患者轉移至溫暖環境時便自行消失了。這些區域便是棕色脂肪沉積的部位，會因寒冷刺激而被激活。事實上，成年人確實可能會保留有棕色脂肪，且部分人群會保留有更多的棕色脂肪。有些人胡吃海喝卻不會過多地增加體重，其中一個可能的原因便是他們擁有較多的棕色脂肪。理論上，如果能夠將白色脂肪細胞轉化為棕色脂肪細胞，那麼人們便可以實現飲食自由，因為這樣只會引起產熱增加而不會使我們變胖。棕色脂肪細胞與白色脂肪細胞有所不同，它們擁有更多的線粒體，而線粒體中的鐵元素使得細胞呈現出棕色。正常的線粒體代謝可將能量儲存為ATP，但通過質子泄漏便可將能量轉化為熱能。熱能產生的過程由一種被稱為熱原的解偶聯蛋白所介導。持續暴露在寒冷條件下的工人，如深海潛水員，其積累的棕色脂肪似乎遠高於正常水平，這表明棕色脂肪可以在成人體內再生。如果白色脂肪細胞可以轉化為棕色脂肪細胞（這在組織培養中已得以實現），那麼，我們便可以在對抗肥胖的鬥爭中擁有一個強有力的工具，真正實現「燃燒」多餘的脂肪。

  脂質生成修飾

  在植物細胞中，利用遺傳學工具對脂滴的形成過程進行改造將對種子作物具有重大意義。植物細胞產生油脂的過程與動物細胞非常相似。研究發現，對二醯基甘油轉移酶——一種可催化甘油三酯生成的酶——進行基因改造後，玉米的油脂和油酸產量可增加一倍左右。