概論#

肥胖(obesity) 是全球日益嚴重的健康問題,已在部分國家達到流行病規模。體脂肪代表儲存的能量,當調控能量平衡的恆定機制失調或超載,肥胖便會發生。本章涵蓋:

  • 食慾與體重的內源性調節
  • 肥胖的健康影響與病理生理學
  • 目前核准用於治療肥胖的藥物,以及未來的藥理治療展望

肥胖的定義#

若「理想體重」是使壽命最大化的體重,則肥胖可定義為因體脂肪過多而對健康(進而影響壽命)造成不良影響的疾病。

衡量標準通常採用身體質量指數(body mass index, BMI),計算方式為 $W / h^2$(W = 體重 kg,h = 身高 m)。WHO 分類如下:

BMI(kg/m²)分類
< 18.5體重不足
18.5–24.9正常
25.0–29.9第一級過重
30.0–39.9第二級過重(肥胖)
≥ 40第三級過重(病態肥胖)

從能量角度另一個定義:肥胖是長期熱量攝取超過能量消耗的多因素能量平衡失調。

控制能量平衡的恆定機制#

節食的長期失敗率約達 90%,大多數節食者最終回到原本的體重,顯示體內存在維持特定「設定體重」的內在恆定系統,此機制每十年可將能量平衡精準調節到僅 0.17% 的誤差。

腸道與其他荷爾蒙在體重調節中的角色#

1950 年代,Kennedy 基於動物實驗提出脂肪組織釋放荷爾蒙作用於下視丘的假說。1994 年,Friedman 等人克隆了 ob 基因並鑑定其蛋白產物為瘦素(leptin)

  • ob/ob 小鼠(leptin 基因純合突變)會過度進食、活動量低下並發展為嚴重肥胖
  • 給予重組瘦素後,其食物攝取與體重顯著下降
  • 瘦素 mRNA 在脂肪細胞表現;糖皮質素、胰島素、雌激素促進其合成;β 腎上腺素受體促效劑則抑制其合成

Figure 31.1:重組 leptin 對 leptin 基因缺陷之重度肥胖兒童體重的治療效果

除瘦素外,多種主要來自腸胃道(gastrointestinal, GI)的周邊荷爾蒙也參與飲食調控:

荷爾蒙來源效果
膽囊收縮素(cholecystokinin, CCK)GI 道透過迷走神經限制每餐進食量
胰澱素(amylin)胰臟限制每餐進食量
PYY₃₋₃₆迴腸、結腸延後下一餐
升糖素類胜肽-1(glucagon-like peptide-1, GLP-1)延後下一餐
瘦素(leptin)脂肪組織長期調節食物攝取
胃飢餓素(ghrelin)增加食物攝取量與餐次

大多數腸道荷爾蒙具有**飽腹(satiety)滿足(satiation)**作用(抑制性);例外是 ghrelin——它促進飢餓感——以及主要反映長期能量狀態的瘦素。

控制體重與飲食行為的神經迴路#

下視丘(hypothalamus)是調控食慾與能量狀態的主要腦中樞,弓狀核(arcuate nucleus, ARC)是關鍵位點。ARC 包含兩群功能相反的神經元:

  • 抑食性(anorexigenic)神經元:分泌 POMC 衍生胜肽(如 α-MSH)或 CART 衍生胜肽,抑制食慾、增加能量消耗
  • 促食性(orexigenic)神經元:分泌神經胜肽 Y(neuropeptide Y, NPY)或 agouti 相關胜肽(agouti-related peptide, AgRP),促進食慾、減少能量消耗

訊號整合路徑:

  • 瘦素濃度下降 → 活化促食性神經元 → 增加進食 + 促進脂肪合成與儲存
  • 瘦素濃度上升 → 活化抑食性神經元 → 抑制進食 + 促進脂肪分解
  • Ghrelin 也作用於 ARC 神經元;肥胖者進食後血中 ghrelin 不如正常人下降
  • 單胺類(monoamines)如正腎上腺素、5-HT、多巴胺亦調節飽腹訊號

Figure 31.2:周邊荷爾蒙與其他媒介在能量平衡及脂肪儲存調節中的角色(以下視丘弓狀核為中心的簡化示意)

除下視丘外,核依伏(nucleus accumbens, NAc)調節飲食的「享樂(hedonic)」面向,內源性大麻素系統(endocannabinoid system)(CB1 受體)在此機制中具有重要作用。

能量消耗的調節#

能量消耗包含代謝、身體活動與**產熱(thermogenesis)**三個面向。

  • 棕色脂肪(brown adipose tissue) 富含粒線體,由交感神經系統密集支配,是主要的產熱來源
  • 解偶聯蛋白(uncoupling proteins, UCP):UCP-1、-2、-3 使氧化磷酸化解偶聯,消耗能量產熱而非合成 ATP
  • 寒冷暴露或瘦素可增加棕色脂肪中 UCP-1 的活性與量
  • 正腎上腺素作用於 β₃ 腎上腺素受體,透過活化 PPARγ 轉錄因子進而活化 UCP-1 基因

進食的產熱效應可高達基礎代謝的 20–40%,對肥胖的發展可能具有部分保護作用。

肥胖作為健康問題#

流行病學#

  • WHO 估計全球已有逾 16 億成人過重,其中約四分之一符合肥胖標準
  • 已開發國家(美國、英國、歐洲)自 1980 年以來肥胖率增加近三倍;美國約 31%,許多工業化國家約 25%
  • 全球逾 2200 萬五歲以下兒童估計已過重

健康風險#

肥胖雖少直接致命,但大幅提高多種疾病風險:

  • 第 2 型糖尿病:BMI ≥ 35 kg/m² 者,發病風險是正常體重者的 93 倍
  • 代謝症候群、高血壓、心血管疾病
  • 睡眠呼吸中止症、消化問題
  • 大腸、乳腺、攝護腺、膽囊、卵巢及子宮癌症
  • 骨關節炎、高尿酸血症、男性性腺功能低下

病態肥胖(BMI > 40 kg/m²)與 25–35 歲年齡層 12 倍的死亡率增加相關(相較於同齡 BMI 20–25 kg/m² 者)。

人類肥胖的病理生理學#

食物攝取、節食與代謝適應#

  • 典型肥胖患者在十年間平均增加約 20 kg,每日能量盈餘起初約 30–40 kcal
  • 節食進入負能量平衡後,靜息代謝率下降,能量消耗減少
  • 曾肥胖者即使減重後,維持正常體重所需的熱量仍低於從未肥胖者——此代謝適應是長期維持減重困難的主因

體力活動的作用#

Pima 印地安人分成兩群的自然觀察提供了有力例證:維持傳統勞動生活方式的墨西哥群體普遍偏瘦且第 2 型糖尿病發生率低;遷移至美國後採用現代生活方式的群體則平均重 26 kg,且早發性第 2 型糖尿病盛行率極高。

恆定調控失調#

  • 肥胖者血漿瘦素往往高於正常人(非預期的低),原因是瘦素阻抗(leptin resistance),而非瘦素不足
  • 可能原因:瘦素在循環中的運輸缺陷、進入 CNS 的轉運缺陷、下視丘瘦素受體缺陷、受體後訊號傳遞缺陷
  • TNF-α 細胞激素在胰島素阻抗肥胖者的脂肪組織中增加
  • 肌肉與脂肪的胰島素敏感性下降
  • β₃ 腎上腺素受體功能下降,UCP-2 可能功能異常
  • PPARα、β、γ 等核受體功能改變也可能促發肥胖

遺傳因素#

  • 同卵與異卵雙胞胎大規模研究顯示,BMI 變異的 50–90% 可歸因於遺傳因素
  • 已發現逾 170 個人類肥胖案例可追溯至 10 個不同基因的單基因突變
  • 黑皮素 4(melanocortin 4, MC4)受體突變在肥胖患者中較常見(3–5%)
  • 人類肥胖整體應視為多基因疾病,目前已有逾 600 個基因、標記與染色體區域被調查與肥胖的關聯

肥胖的藥理治療#

治療概述#

對抗肥胖的第一線武器是飲食控制與運動,但往往效果有限。外科手術(如胃繞道)的效果遠優於目前核准的藥物。

目前(截至書本出版時)在英國核准的藥物:

  • 奧利司他(orlistat):唯一核准藥物
  • 西布曲明(sibutramine):已因心血管安全疑慮遭歐洲藥品管理局(EMA)撤銷授權

西布曲明(Sibutramine)#

作用機制:抑制下視丘調控食物攝取部位的 5-HT 與正腎上腺素再攝取,增強飽腹感並可能增加交感神經系統介導的產熱。

療效

  • Meta 分析顯示治療一年後平均減重 4.6%,超過 10% 體重降幅的患者比例增加 15%
  • 與生活方式調整合併使用時效果更佳

Figure 31.3:西布曲明單獨使用或與生活方式調整合併治療對肥胖患者體重的影響

藥動學:口服吸收良好,廣泛首渡代謝,活性代謝物在肝臟滅活,85% 以非活性殘餘物隨尿液與糞便排出。

不良反應

  • 增加心跳速率與血壓——高血壓者禁忌(而肥胖者常合併高血壓)
  • 口乾、便秘、失眠
  • 藥物交互作用(如抗憂鬱藥)

奧利司他(Orlistat)#

作用機制:在腸道中與胃和胰臟脂肪酶活性位點的絲胺酸殘基不可逆結合,抑制酵素活性,阻止飲食脂肪分解為脂肪酸和甘油,使糞便脂肪排出量增加多達飲食脂肪的 30%。

療效

  • 配合低熱量飲食,可持續產生體重下降(Meta 分析:比安慰劑多減 2.9% 體重;12% 更多患者減重超過 10%)
  • 可改善第 2 型糖尿病患者的代謝參數,降低瘦素濃度與血壓

藥動學:97% 由糞便排出(83% 未被吸收),僅極微量藥物或代謝物進入血液。

不良反應

  • 腹部絞痛、排氣帶有分泌物、糞便失禁、腸鳴
  • 油性沾汙(oily spotting)
  • 需補充脂溶性維生素
  • 可能影響口服避孕藥及環孢素(ciclosporin)的吸收

奧利司他因安全性良好,已核准部分非處方藥(OTC)製劑用於體重控制。

新興治療方向#

目前有逾 150 種新型藥物在開發中,主要策略包括:

  • 利用 GI 飽腹荷爾蒙:如 CCK、GLP-1 等神經內分泌訊號的作用或產生
  • 調節 CNS 神經傳遞物:如 NPY 拮抗劑、黑皮素受體(MC4R)促效劑(MC4 受體突變在肥胖中常見)
  • β₃ 腎上腺素受體促效劑:利用交感神經系統調控能量代謝(研究廣泛但尚未成功開發出可接受藥物)
  • 大麻素系統:CB1 受體拮抗劑 rimonabant 曾引入臨床但因部分患者出現情緒不良效應於 2008 年撤市
  • 瘦素補充:罕見的瘦素缺乏患者可成功治療,但預期僅有限用途