電子傳遞鏈的變奏曲，與減肥、白脂肪與褐脂肪(brown fat)

生物化學裡面講到電子傳遞鏈(electron transport chain, oxidative phosphorylation)時，總是會講到一個有趣的蛋白質：thermogenin。

大家都知道電子傳遞鏈主要的功能是產生ATP，所以來自體內氧化代謝，並暫時由輔酶NAD+, FAD, FMN等代為攜帶的電子，送入電子傳遞鏈後產生的氫離子(H+, proton)濃度梯度(proton gradient)，當然要通過同樣位在粒線體上的ATP合成酶(ATP synthase)產生ATP。

圖片來源：Lehninger Principle of Biochemistry, 5th ed.

由於能量的轉換不是100%，所以質子通過ATP合成酶時，部分的能量會轉換為熱能；這些熱能成為體溫的來源之一。但由於體內絕大部分氧化代謝所產生的能量都要在這裡轉換為身體可以應用的能量（ATP），所以我們的身體也會應用電子傳遞鏈來做其他需要能量或與產熱相關的事。

thermogenin就是一個非常好的例子。它一樣位於粒線體的內膜上，氫離子也可以通過它回到matrix（通常翻譯為基質）。但與ATP合成酶不同的是，氫離子經過thermogenin時不會產生ATP，而是將用來產生ATP的能量也全部貢獻給了產熱（所以這個蛋白質叫做thermogenin，thermo-就是熱的意思）。

圖片來源：Lehninger Principle of Biochemistry, 5th ed.

要產生這麼多熱能作什麼呢？thermogenin幾乎都出現在初生哺乳動物的brown fat（褐脂肪）中；在下面這張圖裡，可以看到人類的小寶寶brown fat的分佈，在前胸的中央以及後背的中央還有腎臟處。

圖片來源：Lehninger Principle of Biochemistry

雖然哺乳類的特徵是「通體被毛」，但是初生嬰兒為了要能夠順利通過產道，所以都是沒有毛的、光溜溜的生出來（所以才會說「赤條條的來，赤條條的去」；不然就要改成說「毛茸茸的來，毛茸茸的去」了），要等好一段時間後才會開始長毛。在體毛還沒有發育完全之前，為了防止失溫，都會有brown fat 來產生更多熱能，維持體溫。

也就是因為這樣，所以小寶寶的體溫都比成人要高一點點，如果有抱過小寶寶的同學應該會發現，小寶寶都熱呼呼的。老人家說：「囝仔屁股三斗火」也是因為這樣。

小寶寶會熱呼呼的，就是因為brown fat裡面的thermogenin的緣故，而這些brown fat雖然是脂肪組織，但是裡面有非常多的粒線體，每個粒線體裡面也都有很多的thermogenin；由於有很多的粒線體，電子傳遞鏈裡面又有很多含鐵的蛋白質，使得這種脂肪組織呈現淺棕色。

由於brown fat是會把自己的脂肪給燃燒掉的，有人就想到如果可以把我們身上的白脂肪組織(white fat)轉變為brown fat，那不就可以減肥了嗎？

如果能這樣當然好，不過過去的研究只發現，要讓自己處在慢性寒冷中才能把白脂肪轉化為brown fat（筆者：所以要把辦公室跟實驗室的冷氣都開超冷嗎？）。不過，最近的研究發現，讓自己處在活化環境（原文是enriched environment，指的是有很多刺激的環境，有人翻做豐富環境，不過筆者自己比較喜歡活化環境這個翻譯）下，可以將白脂肪轉化為brown fat，從而達到減肥的目的。

環境的活化（也就是提供更多的刺激）有助於白脂肪轉化為褐脂肪，而這個轉化有利於消耗多餘的能量，使得個體免於肥胖。大家都知道肥胖的風險，包括中風、高血壓、心血管疾病，所以老祖宗說的「生於憂患，死於安樂」再次得到證明啊！

參考資料：
1. PanSci泛科學實驗空間.2011/09. 科學家發現使白脂肪變褐脂肪的開關
2. David L. Nelson and Michael M. Cox. Lehningher Principle of Biochemistry. 5th. ed.