原创 曹萌、苟兴春 细胞世界
作者简介：
曹萌 苟兴春，西安医学院基础与转化医学研究所
随着人们生活水平的提高和生活方式的改变，肥胖已成为全球性的健康问题。据统计，全球肥胖及超重人口约22亿[1]，而中国的肥胖人口约为6亿[2]。肥胖不仅影响外貌，还与多种慢性疾病密切相关，如糖尿病、高血压、心血管疾病等，严重影响着人们的生活，威胁着人们的健康。
图1 肥胖的危害
图源：https://www.douyin.com/note/7385788576182603043
减肥，刻不容缓！然而，减肥是一个涉及多种代谢过程的复杂系统工程。人体就像一个精密的化工厂，每时每刻都在进行着各种生物反应，将摄入的食物转化为能量和身体所需的物质，这个过程就是代谢。减肥涉及到能量代谢、脂肪代谢、糖代谢、蛋白质代谢等多个方面；脂肪的分解和利用、血糖的调节、肌肉的合成和分解等，都会影响减肥的效果。减肥的核心在于创造“能量缺口”，即消耗的热量大于摄入的热量。因此，科学减肥需要从整体出发，在控制饮食、增加运动的同时，关注自身代谢特点，制定个性化的减肥方案，才能实现健康、持久的减重目标。
细胞自噬（Autophagy）是细胞通过降解和回收内部物质来维持稳态的重要机制，对于细胞健康和疾病有重要影响。最新的研究表明，激活细胞自噬有助于促进脂肪代谢和改善代谢健康，因而可能在减肥过程中发挥重要作用。
01 自噬：细胞的 "自我清洁"
自噬是细胞的一种降解途径。细胞在应激条件下产生受损的细胞器或蛋白，这些物质被双层膜结构包裹后形成自噬体，再与溶酶体结合，溶酶体中的酶分解自噬体内的物质生成小分子，供细胞再利用[3]。自噬不仅能够降解受损的细胞器、清除错误折叠的蛋白质，还能捕获并降解入侵的病原体，清除代谢产生的部分废物和毒性物质[4]。因而，自噬能增强细胞免疫防御，保持细胞内环境清洁，从而维持细胞健康。
图2 细胞自噬——细胞自己“吃掉”自己体内的一些东西（图源：豆包AI）
自噬是一个复杂的自我降解过程，其机制包括以下几个关键步骤：①信号通路调节自噬的启动，促进自噬囊泡的产生。②Beclin-1/VPS34复合物促进自噬囊泡的扩展。③ATG12-ATG5配合物与ATG16结合完成聚合。④LC3通过反应插入自噬体。⑤自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体[3]。
研究发现，自噬在能量代谢中具有重要的调节作用，自噬失调可能导致代谢紊乱，导致胰岛素抵抗、糖尿病、肥胖、动脉粥样硬化、骨质疏松症等疾病[5]。自噬过程中产生的β-羟基丁酸能够抑制炎症反应，为代谢疾病治疗提供新靶点[6]。
图3 自噬的机制[3]
02 饥饿：自噬的 "启动键"
自噬是细胞在应激条件下的一种自我保护机制，通过降解和回收细胞内受损或多余的组分，为细胞提供能量和营养物质。作为一种应激条件，饥饿是启动自噬的主要信号之一。
饥饿导致细胞内ATP水平下降，激活AMP依赖的蛋白激酶（AMPK），进而抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）。mTOR是自噬的主要负调控因子，其活性还会因饥饿引起的氨基酸和葡萄糖减少而受到直接抑制，从而解除对自噬的抑制，启动自噬[7]。自噬启动后，通过降解蛋白质、脂质和细胞器，产生氨基酸、脂肪酸等小分子，用于能量代谢。这一过程可帮助细胞适应环境压力，延长细胞和机体的生存时间。
在动物模型中，饥饿（如禁食）可以显著增加肝脏、肌肉等组织中的自噬活性。不同的时长导致的自噬活性有所差异。禁食12小时，肝脏和肌肉自噬活性提升。禁食48小时，全身性自噬增强，脂肪组织效果显著。而禁食超过72小时，自噬基因（LC3、Beclin-1）表达下降，效率降低[8]。而间歇性禁食还能够促进肠道干细胞自噬，从而降低炎症性肠病风险[9]。
03 自噬助力减肥的神奇密码
自噬不仅在维持细胞健康中扮演重要角色，还可能成为减肥的关键密码。通过激活自噬，身体可以更高效地燃烧脂肪、调节代谢，从而助力减肥。
在脂肪代谢中，自噬通过靶向降解脂滴相关蛋白（如PLIN2）发挥关键作用。PLIN2是包裹在脂滴表面的结构蛋白，其主要功能是稳定脂滴并防止脂肪酶接触脂滴内的甘油三酯。当自噬被激活时，自噬体能够识别并包裹脂滴，随后通过溶酶体降解PLIN2蛋白。这一过程释放出脂滴内储存的甘油三酯，使其被脂肪酶分解为游离脂肪酸，进而用于能量代谢。在动物实验中，研究人员通过药物干预或间歇性禁食激活自噬，观察到自噬介导的PLIN2降解显著增加，同时伴随脂肪组织中的脂肪酸释放增强。实验结果显示，经过4-8周的自噬激活干预后，肥胖小鼠的体脂率下降了约30%，体重和脂肪组织重量也显著减少[10]。此外，血清中的游离脂肪酸水平升高，表明自噬促进了脂肪分解和能量利用[11]。
肝脏自噬（hepatic autophagy）是维持全身糖脂代谢平衡的关键机制之一。在能量缺乏状态下，肝脏通过激活自噬降解细胞内储存的脂滴和糖原，释放游离脂肪酸和葡萄糖，为机体提供能量。这一过程不仅维持了肝脏自身的代谢稳态，还通过调节血液循环中的代谢物水平影响全身能量平衡。此外，肝脏自噬还参与酮体生成：当脂肪酸被分解时，肝脏将其转化为酮体（如β-羟基丁酸），酮体随后释放到血液中，作为重要的能量底物供外周组织使用[5]。β-羟基丁酸不仅是一种能量分子，还具有调控食欲的生理功能[12]。
自噬相关基因（如ATG5和ATG7）是自噬过程中的关键调控因子，它们编码的蛋白质参与自噬体的形成和延伸，是自噬功能正常发挥的基础。近年来的研究表明，肥胖人群ATG5和ATG7的基因表达水平显著降低，提示自噬功能可能受到损害。这种自噬功能的缺陷会导致细胞内脂滴和受损细胞器的积累，进而干扰脂肪分解和能量代谢，最终可能促进肥胖的发生和发展[13,14]。
04 巧用自噬，开启健康减肥之旅
通过巧妙激活自噬，我们可以让身体更聪明地利用能量，减少脂肪堆积，为健康减肥提供一种全新的科学途径。
1. 运动：激活自噬的“高效引擎”
高强度间歇训练（HIIT）是一种高效的运动方式，通常采用30秒冲刺加1分钟慢跑的循环模式，重复6-8组。研究表明，这种训练方式能够显著提升骨骼肌中自噬标志物LC3-II的表达，表明自噬活性增强。同时，HIIT还能提高脂肪氧化效率达20%，帮助身体更有效地燃烧脂肪。
抗阻训练，如空腹晨练时的深蹲和举重，以8-12次为一组进行。这种训练方式不仅促进肌肉合成，还能激活自噬，帮助分解脂肪，从而实现增肌与减脂的双重目标。抗组训练能够有效平衡mTORC1信号通路与自噬活性。空腹状态进一步增强了脂肪代谢效率，为身体重塑提供了科学高效的路径。
低强度持续运动，如每日快走8000步或进行30分钟瑜伽，能够温和地激活肝脏和脂肪组织中的自噬活性。这种运动方式不仅适合长期坚持，还能有效促进脂肪代谢和能量平衡，为身体提供一种温和而持久的健康调节方式。
图4 运动有助于激活自噬
图源：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1812307215873663999&wfr=spider&for=pc，https://www.douyin.com/note/7312019231321656630
应该注意的是，在进行空腹运动时，建议控制时间在60分钟以内，以避免低血糖的发生。运动后，及时补充蛋白质（如乳清蛋白）和碳水化合物（如燕麦），有助于修复肌肉组织、恢复能量储备，并支持身体的恢复与重建。
2. 合理饥饿：科学激活自噬的“黄金法则”
适度的饥饿状态能够显著提升细胞自噬活性，帮助清除受损细胞组分、促进脂肪分解，并优化能量代谢。以下为大家提供两种可选取的禁食方案：
1）16/8限时进食：禁食16小时（如16:00-次日8:00），进食窗口优先高蛋白（1.6-2.2g/kg体重）、高纤维食物。
2）5:2轻断食：每周2天摄入500-600千卡（女性）或600-800千卡（男性），非断食日补充Omega-3（三文鱼、奇亚籽）。
在禁食的同时，可每日饮用2-3杯绿茶（富含EGCG）或食用30克黑巧克力（可可含量≥70%），能够通过激活SIRT1通路增强自噬活性，促进细胞修复与代谢健康。若血清维生素D浓度低于30 ng/mL，建议每日补充2000-4000 IU的维生素D，以支持免疫功能和整体健康。这些科学的营养策略能够为身体提供关键的营养支持，助力自噬激活与健康优化。
3. 健康警示
孕妇、青少年、糖尿病患者及进食障碍患者应避免尝试禁食或自噬激活相关干预措施。对于健康人群，在禁食期间需确保每日蛋白质摄入量不低于1.2克/公斤体重，并建议搭配支链氨基酸（BCAA）补充剂，以保护肌肉组织。此外，定期监测酮体、血糖及肝肾功能指标，确保身体在安全范围内进行自噬激活，避免潜在的健康风险。
05 未来展望
随着科学技术的进步，未来有望通过基因检测精准设计个性化的禁食周期，实现自噬的最优调控。同时，自噬增强剂如亚精胺和雷帕霉素类似物的临床研究正在不断推进，这些新型化合物有望成为安全有效的自噬激活工具，为代谢健康、抗衰老和疾病治疗开辟新的可能性。这些前沿探索将为人类健康管理带来更多突破性进展。
结语
减肥的本质是细胞层面的能量焕新。通过HIIT点燃代谢之火，以限时进食优化细胞清理，让自噬成为健康减脂的“隐形教练”。真正的减重不是对抗身体，而是唤醒其与生俱来的智慧——平衡、节制与持续的能量流动。
参考文献：
[1] World Obesity Federation. World Obesity Atlas 2024[J].
[2] 孙晓敏, 彭雯, 张建端, et al. 中国健康体重管理行动倡议书[J], 2024, (10).
[3] Liu S, Yao S, Yang H, et al. Autophagy: Regulator of cell death[J]. Cell Death Dis, 2023, 14(10):648.
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[5] Kim K H, Lee M S. Autophagy--a key player in cellular and body metabolism[J]. Nat Rev Endocrinol, 2014, 10(6):322-37.
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[7] Kim J, Kundu M, Viollet B, et al. AMPK and mTOR regulate autophagy through direct phosphorylation of Ulk1[J]. Nat Cell Biol, 2011, 13(2):132-41.
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原标题：《【科学普及】探寻自噬、运动与减肥的奥秘》
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