撰文 | 不周
審校 | clefable
一會吃點什麼？嗦粉、擼串還是打邊爐，或者來份小炒配米飯？飽餐一頓後，你的大腦滿足了，消化系統則全面開工：將食物中的蛋白質、碳水化合物、脂肪乃至微量元素，逐步拆解為更小的“零件”，如氨基酸、葡萄糖等有用的小分子物質，然後送入我們的血液中。
代謝系統負責排程所有攝入的資源，將它們分發轉化為身體所需的能量、細胞生長和修復所需的材料以及各種功能性訊號分子，用於維持生命所需的一切活動。可想而知，當你長期攝入某些成分過多或過少，比如長期採取高脂、高糖飲食，或者長期缺鐵、缺維生素，都會導致代謝失衡，引發痛風、心血管疾病、糖尿病等代謝性疾病，或出現貧血、疲勞、免疫力下降等代謝紊亂的症狀。這也是為何年輕人吃得越”快樂“，越不敢看那一片飄紅的體檢報告。
從某種程度上，你吃進去的不僅僅是食物本身，更是“穩定的代謝”。儘管描述起來很簡單，但代謝過程其實精細且複雜，涉及大量的化學反應。而許多減重方法的本質，正是透過控制飲食來操控一部分代謝路徑，改變原有的能量排程模式，或者讓身體不得不消耗更多能量，從而達到相對高效減脂的目的。比如，生酮飲食就是透過限制碳水化合物攝入，強迫肝臟燃燒脂肪產酮並提供能量；間歇性禁食則透過改善胰島素敏感性、啟用細胞自噬以及激素調節來最佳化代謝效率。
但研究人員也在思考一個更極端的問題：如果精準“去除”某一種特定的小分子，而非調整營養素攝入比例，身體會發生怎樣的變化？今年5月發表在《自然》（Nature）上的一項研究顯示：僅需完全”剔除“半胱氨酸（Cysteine，縮寫為Cys），就可以讓小鼠在短短7天內減掉30%的體重。這個結果出人意料地劇烈——去除了一種小小的氨基酸分子，卻彷彿拔掉了一根關鍵的螺絲，讓精密運轉的代謝系統大幅動盪起來。
活潑的氨基酸
半胱氨酸聽上去可能有些陌生，但它其實是人體20種基本氨基酸中的一種非必需氨基酸，即在人體內能由簡單的前體合成，而不是必需從食物中獲取。而除生物體自身合成這個來源外，半胱氨酸也廣泛存在於家禽、牛肉、蛋類、穀物等高蛋白食物中。
與其他19種基本氨基酸相比，半胱氨酸有一個特別的結構——巰基，它是一個非常“活潑”的側鏈，很容易在氧化條件下形成二硫鍵，在蛋白質摺疊和功能保持上發揮了重要的作用。與此同時，該側鏈也極易於發生氧化還原反應，這讓半胱氨酸得以參與合成細胞內的抗氧化劑——谷胱甘肽（GSH），成為細胞抗氧化系統的重要成員。
不過引起研究共同通訊作者、美國紐約大學格羅斯曼醫學院（NYU Grossman School of Medicine）生物化學和分子藥理學教授葉夫根尼·努德勒（Evgeny Nudler）注意的，並非半胱氨酸這些早已為人熟知的功能，而是近年來，一種名為含硫氨基酸限制（SAAR）飲食（即限制蛋氨酸和半胱氨酸的飲食）的方法備受關注，因為它被發現能延長齧齒動物和線蟲的壽命，並預防代謝性疾病。但此前研究人員一直並不清楚SAAR的益處主要由其中哪種氨基酸的限制驅動。
無法用少食解釋的減重
在兩種氨基酸中，蛋氨酸（Methionine，Met）是一種必需氨基酸，它透過飲食限制即可實現，但限制非必需氨基酸就略顯麻煩——研究者需要動用基因工程技術敲除小鼠的Cse基因，從而限制其體內半胱氨酸的合成，這樣小鼠攝入半胱氨酸也只能依靠飲食。
研究人員在未敲除Cse基因的對照組小鼠和敲除Cse基因的實驗組小鼠的飲食中，分別去除了9種必需氨基酸（包括蛋氨酸）中的一種或半胱氨酸，並觀察它們的體重減輕情況。結果發現，去除半胱氨酸導致的體重減輕最為嚴重。
由於限制攝入基本氨基酸會引起厭食行為，研究人員特意監測了同樣限制半胱氨酸飲食的對照組小鼠的食物攝入量。他們發現，缺乏半胱氨酸導致的厭食行為會造成對照組小鼠體重減輕約15%~16%，但無半胱氨酸飲食的實驗組小鼠體重在一週內減輕了31.5%。這說明，實驗組小鼠至少15%的體重減輕，並不是來自食物攝入量減少，半胱氨酸的限制的確是影響減重的關鍵變數。
與之相對的是，9種必需氨基酸的飲食限制中，僅有異亮氨酸和纈氨酸存在類似的、無法用食物攝入量減少來解釋的體重減輕（8%和6%），而除此之外，其他必需氨基酸限制造成的體重減輕全部都可以歸因於厭食行為。這也說明，SAAR的益處，可能主要是由半胱氨酸限制驅動，而非蛋氨酸。
除此之外，研究人員還“殘忍玩弄”了小鼠一番。他們將無半胱氨酸飲食的小鼠恢復為標準飲食，發現小鼠在2天內恢復約2/3的體重，4天內完全恢復。這之後再恢復無半胱氨酸飲食，小鼠的體重又會以相似速度下降，而再恢復標準飲食後，小鼠的體重會再次逆轉恢復。這種現象似乎表明，半胱氨酸限制引起的體重下降高度可逆，且沒有明顯的有害影響。
遏制代謝樞紐
但如果不是因為食物攝入減少，那些體重為何會“消失”？為了理清半胱氨酸上演的這場“代謝魔術”，研究人員開始用代謝籠監測小鼠的能量消耗。在限制半胱氨酸的實驗組小鼠中，研究人員觀察到呼吸交換比（RER）的下降，這表明小鼠的主要能量來源不再是碳水化合物，而轉變為燃燒脂肪。與此同時，DEXA掃描顯示，小鼠的白色脂肪組織顯著減少，一部分白色脂肪還會轉化為類似棕色脂肪的組織，這個過程很像是把一座脂肪“倉庫”轉化成了脂肪“燃燒爐”。
透過對小鼠的肝臟（Cse基因表達水平最高）、肌肉（組織豐富）以及脂肪組織（受半胱氨酸限制影響最大的組織）進行批次RNA測序分析，研究人員揭開了這一現象背後的分子機制：半胱氨酸的缺乏，會啟用綜合應激反應（ISR）和氧化應激反應（OSR），二者彼此促進，最終導致了小鼠厭食，加速脂肪分解的同時，也抑制了脂肪的生成；同時，細胞能量代謝的”核心樞紐“，負責將糖、脂肪和氨基酸轉化為能量的輔酶A水平也有所降低，這也導致了代謝效率的低下。
半胱氨酸與維生素B5一起參與合成了輔酶A，而輔酶A一直被認為非常穩定，即使用缺乏維生素B5的食物餵養小鼠兩個月，其體內的輔酶A水平也不會顯著下降。但這項研究的發現表明，半胱氨酸的缺乏會致使輔酶A消耗，進而導致小鼠細胞無法有效將食物轉化為能量，被迫快速燃燒體內儲存的脂肪，以滿足機體的能量需求。總體而言，在減重上，限制半胱氨酸比限制其他任何必需氨基酸都更有效，這可能會為未來針對一系列代謝性疾病和肥胖危機提供治療策略。
不過研究作者強調，目前的發現並不能針對人類立即提出一種新的減肥方法。幾乎所有食物中都含有半胱氨酸，若想實現真正不含半胱氨酸的飲食，可能需要服用一種特殊配置的藥劑。但半胱氨酸參與著多種細胞通路，若使用藥物抑制，可能會造成更多不良影響。“我們希望將來能控制這一過程中的某些部分，在不完全去除半胱氨酸的情況下，誘導人類達到類似的減肥效果，”紐約大學細胞生物學教授丹·L.李特曼（Dan L. Littman）補充道。
參考連結：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08996-y
https://www.nature.com/articles/d41586-025-01597-9
https://scitechdaily.com/30-weight-loss-in-a-week-the-metabolic-kill-switch-scientists-just-discovered/
https://en.wikipedia.org/wiki/Essential_amino_acid
https://www.kepu.net.cn/zt/proteinstructure/page/rtajs.html
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