瘦体素

瘦体素（瘦素）是由ob基因（位于人类染色体7q32）编码的一种167个氨基酸组成的分泌型蛋白质，分子量约14～16kD，它主要由白色脂肪组织产生，进入血循环后，游离或与瘦素结合蛋白结合，通过多种组织及多种形式的瘦素受体，作用于包括中枢和外周的多个位点，影响机体许多生理系统及代谢通路，具有广泛的生物学效应。一些临床与研究显示，瘦体素与肝纤维化具有密切的关系，作为新的肝纤维化形成因子，其机制研究已越来越引起人们的关注。瘦体素在肝纤维化中到底起到什么样的作用，学术界还是有较大的争论。

自从1950年发现肥胖型小白鼠以来，由于受当时技术水平的限制，人们一直无法弄清这种基因型鼠产生的原因。直到1994年，Zhang等报道了这是由于该类型鼠缺失了一种肥胖基因的表达物而造成的，并将这种表达物命名为瘦体素。随后，Halase等(1995)报道了瘦体素具有显著降低肥胖型鼠的体重和采食量的功能。从此，众多学者，开始对瘦体素的生物学功能和分子生物学特性进行了研究，出现了大量的相关报道。

瘦体素是肥胖基因的表达产物，有人称之为肥胖蛋白，但由于它具有显著降低机体肥胖程度的功能，因此也有人称之为瘦蛋白。美国洛克菲勒大学的Zhang等(1994)发现，小白鼠的能量平衡受某种物质调控，而这种物质是由肥胖基因编码的。他们克隆了几种类型小白鼠的肥胖基因并进行测序，发现它的mRNA由4.5kb组成，其中有一段编码167个氨基酸的序列相当保守。进而他们又从小白鼠脂肪组织cDNA库中克隆了肥胖基因的cDNA。与人的cDNA序列比较，发现保守段序列完全一致。这段保守序列编码的产物就是高效调控能量平衡的物质，他们把它命名为瘦体素最近猪、鸡瘦体素基因也得到了克隆，并获得了表达产物。

1995年有人分离并克隆到了瘦体素的受体基因，发现该受体在下丘脑中表达丰富，并在外周组织也有存在，这一发现为解释瘦体素的生物学功能提供了重要的理论依据。

瘦体素是在机体的脂肪组织中合成和分泌的，并通过血液循环运输到全身发挥作用。最早的研究报道瘦体素对动物体能量平衡产生巨大影响，瘦体素的，并通过血液循运输到全身发挥作用。最早的研究报道瘦体素对动物体能量平衡产生巨大影响，瘦体素表达及分泌量的增加会显著降低动物的体重和采食量，显著加强机体能量的分解代谢及产热反应。最近有报道瘦体素还具有提高子宫重量以及促进机体雄激素、雌激素的分泌，因此对于动物的正常发情，特别是在低营养水平下的发情、配种起着重要的作用。研究发现瘦体素而在中枢神经系统可以通过抑制下丘脑弓形核部神经肽Y(NPY)的合成和分泌调节能量平衡，也可通过促进下丘脑中GnRH和垂体中促性腺激素的合成和分泌来影响机体的发情。体外研究表明，瘦体素可以直接促进垂体细胞分泌促性腺激素。也可以通过NPY抑制促性腺激素分泌。在外周组织中，瘦体素的功能主要通过消弱胰岛素的作用效应来实现，也可以改变胰岛β细胞膜上的离子通道，从而抑制胰岛素的分泌。

瘦体素（leptin）是一中由169个氨基酸所组成的蛋白质，由脂肪组织合成，主要作用在下视丘以抑制食欲，并可增加能量消耗，借此维持身体脂肪含量。正常人之所以能维持正常体重，是由于能量的摄取与消耗达到平衡；而能量的摄取与消耗则靠下视丘来调控。瘦体素的作用机制是在下视丘中降低Neuro Peptide Y（NPY）的作用，而NPY可刺激食欲、抑制交感神经且增加副交感神经活性；此外，瘦体素可能与血压之调控有关。给正常人注射瘦体素可使其体重下降，但只有少部分肥胖者会有体重下降反应，这可能是由于肥胖者有瘦体素抗阻现象（leptin resistance）之故。

瘦体素要发挥生物学效应，必须与相应的受体（ob-R）结合。ob-R属于Ⅰ型细胞因子受体家族，为跨膜蛋白，根据细胞内位点不同，分为长受体（ob-Rb）和短受体（ob-Ra、c、d、f）以及游离型的ob-Re等6种异构体，其中ob-Rb 是主要的功能受体，瘦体素结合长受体OB-R(L)激活Janus激酶信号转导和Jak-Stat、MAPK信号转导途径。Saxena NK为证实瘦体素是否可能通过OB-R(L)直接刺激活化的HSC导致肝纤维化，分析了星状细胞系HSC-T6和分离的大鼠星状细胞中瘦体素受体和它们的信号转导途径的变化，并且研究了ob/ob小鼠瘦体素体内纤维化作用。结果显示HSC-T6和培养活化的星状细胞表达OB-R(L)，Scatchard分析证实瘦体素和HSCs特异性连接，瘦体素导致HSCs α2 I型胶原mRNA显著表达，瘦体素刺激活化的HSCs Stat3的激活，所以他们认为瘦体素通过Jak-Stat信号转导途径，上调瘦体素信号转导增强肝纤维化。

同时Tang M报道在人星状细胞系LX-1运用荧光免疫染色和共聚焦显微镜检测到Ob-R(s)，但未检测到Ob-R(l)mRNA表达，这又与Saxena NK的研究结果相矛盾。Ikejima等用Zucker (fa/fa)大鼠腹腔注射TAA (200 mg/kg body wt, 3 times/wk) 制备肝纤维化模型，结果显示正常肝脏不产生瘦体素，TAA诱发的纤维化中激活的HSCs产生瘦体素，Zucker大鼠TAA诱发的肝纤维化几乎完全被防止，TGF-β1和HSCs的活化被阻止。但对于HSC的激活，瘦体素似乎不是通过自分泌的途径，同时HSC上只有Ob-R(s)，未检测到Ob-R(l)mRNA表达。相反，SECs和Kupffer细胞包含Ob-Rb，瘦体素是通过窦内皮细胞和Kupffer细胞上调包括TGF-β1在内的基质改造基因的表达。瘦体素和它的功能受体Ob-Rb在肝纤维化形成中起到中枢的作用。

瘦体素与肝纤维化、肝硬化的关系

流行病学调查许多临床资料显示慢性肝病的患者血清瘦体素水平显著增高。Lin SY等发现肝硬化病人血清瘦体素 水平显著高于正常对照组，Bischoff SC证实了这一观点。但也有不同的报道。Testa R等对30个男性和10个女性慢性病毒性肝炎、42个男性和10个女性肝硬化病人进行调查，发现慢性肝炎和肝硬化患者血清瘦体素显著低于正常对照组，肝硬化组比肝炎组高，肝硬化女性病人比正常对照组高，慢性病毒性肝病患者，血清瘦体素随肝功能恶化而升高。

为了明确瘦体素是否与肝纤维化、肝硬化有关，许多学者又针对不同病因对肝纤维化、肝硬化病人进行了调查。肝纤维化是许多病因导致的肝脏的慢性疾患，如果瘦体素是肝纤维化的决定因素，那么它与各种导致肝纤维化的病因必然有内在联系。Greco AV等调查了64个不同程度肝炎后肝硬化或Child C酒精性肝硬化，发现肝炎后肝硬化随Child-Pugh分级，血清瘦体素明显下降，相反，只有酒精性肝硬化的男性与对照组瘦体素下降（女性患者不变）。Child C酒精性肝硬化女病人瘦体素水平明显高于肝炎后肝硬化女病人。Piche T 等对78个慢性丙型肝炎患者进行调查，结论瘦体素水平是增加的。Crespo J 等对检测了35个慢性丙肝患者血清瘦体素浓度，发现瘦体素、TNF水平随着纤维化进程增加，提示瘦体素可能调节肝纤维化起一定的作用。

Widjaja A等发现慢性丙肝患者 血清结合瘦体素明显增高，且增高水平随着抗病毒的治疗而下降。Zwirska-Korczala K对18个慢性丙肝病人进行检测，提示血清瘦体素、肝细胞生长因子（HGF）浓度较对照组增高，瘦体素血清浓度与肝活检炎症的分级相关，但HGF与肝纤维化的分期有关，他认为瘦体素和HGF血清浓度可以反映肝损伤的强度。但Giannini E等认为慢性丙型肝炎患者脂肪变性和纤维化的严重程度不受瘦体素水平的影响，只与病毒负荷有关。他们从182组织学证实脂肪变性的CHC患者选择48个，排除糖尿病、高脂血症、肥胖、酗酒，测定瘦体素水平、HCV RNA和HCV基因型、HGV RNA。结果显示CHC组 瘦体素与健康对照组相似，瘦体素与脂肪变性的严重程度无关，CHC病人的HCV RNA、HCV基因型、HGV感染不同程度的脂肪变性没有不同。瘦体素与纤维化程度无关，只有病毒负荷与纤维化指数相关。

瘦体素与与肝纤维化的研究进展

Ben-Ari Z研究了45例肝细胞性或胆汁淤积性肝疾病血清瘦体素的变化。原发性胆汁性肝硬化平均瘦体素水平比正常对照组和肝细胞组显著降低，正常对照组和肝细胞组血清瘦体素水平和体重指数显著正相关，但非原发性胆汁性肝硬化组，与肝病的严重程度无关。

外周组织中激素水平和某些代谢物是调节瘦体素基因表达的最主要因素，其中胰岛素的影响最大。血清中高胰岛素水平将在3～5小时后提高瘦体素的水平;体外试验表明，当脂肪细胞暴露在胰岛素下12～48小时后，瘦体素的mRNA水平上升。体内、体外试验表明，糖皮质激素有上调瘦体素基因表达的功能。此外，瘦体素的表达受肾上腺素能受体激动剂抑制，寒冷应激、二酚基cAMP均有这种效果。

机体内瘦体素的浓度呈波峰式，它的高峰正好与摄食行为的开始一致，而禁食将阻止高峰的出现，如果连续禁食12～48小时将导致瘦体素基因表达的迅速下降。同时，机体内能量平衡改变也影响瘦体素的表达，如果肥胖者体重下降10%将导致血清中瘦体素的浓度下降53%，而体重增加10%，血清中瘦体素的水平则上升300%。因此，瘦体素被看作动物体内能量平衡的敏感反映器。

美国哈佛大学医学院研究人员对一组“先天不足”的老鼠进行实验。研究人员在养殖它们时“动了点手脚”，使老鼠体内或是缺少一种控制食欲的激素“瘦素”（又称瘦体素），或是无法对瘦素作出反应。因此这些老鼠严重肥胖，还患有糖尿病。

研究人员让老鼠吃下药片，激活POMC神经元的受体，使之能对瘦素作出反应，进而抑制食欲。

实验结果显示，虽然这些老鼠体形臃肿，行动迟缓，但它们的运动量比起实验前增加一倍。它们还“自觉”减少摄入卡路里约30%，体重也随之略有下降。

更让人惊奇的是，虽然老鼠没有改变饮食习惯，体重也没有明显下降，但它们的血糖水平已恢复到正常值。

体内和体外实验

流行病学调查的结果差异很大，而动物实验以及对肝脏细胞水平的研究似乎又为瘦体素与肝纤维化提供了有力的佐证。Leclercq IA等应用ob/ob小鼠，一个天然缺乏瘦体素的动物模型，发现瘦体素-缺乏的小鼠脂肪肝或CCL4所致的慢性肝损伤没有发展成纤维化，如果给小鼠注射外源性的瘦体素使其回复生理水平，则模型小鼠I 型胶原增生，发生肝纤维化，这表明无论是代谢性还是中毒性慢性肝损伤，瘦体素是肝纤维化发生必须的因素。Honda H和Ikejima K研究了ob/ob小鼠和Zucker （fa/fa）大鼠（天然缺乏瘦体素受体）的动物模型，发现TAA诱发的肝纤维化几乎完全被制止，有力地印证了上述的推论。Siegmund B等也发现瘦体素缺陷的ob/ob小鼠注射刀豆素Con A，不出现肝损伤，他们还证实是瘦体素缺乏，而不是肥胖保护ob/ob小鼠不出现Con A诱发的肝炎。

为了明确肝纤维化过程中肝星状细胞HSC（肝纤维化时细胞外基质的主要细胞来源）是否表达瘦体素，很多学者进行了大量的体外和体内实验研究，结果显示：在活化的人HSC细胞系，TAA、CCL4制备的鼠肝纤维化模型分离出的HSC中瘦体素 mRNA和蛋白质合成增加的同时，α1Ⅰ型前胶原蛋白mRNA、α-平滑肌肌动蛋白含量增加，静止时其含量与对照组无差异。Tang M等认为瘦体素 缺乏的ob/ob小鼠使CCL4和曼氏血吸虫导致的肝纤维化显著降低，瘦体素在激活的大鼠HSC中存在，增加α1I型胶原mRNA和I型胶原产物，在人类星状细胞系LX-1也可检测到瘦体素。以上的研究似乎提示我们瘦体素是肝纤维化发生的必不可少的因素。但是仍有不同的报道。Potter JJ等研究了曼氏血吸虫和CCL4诱发的ob/ob小鼠，发现纤维化在ob/ob和正常对照组小鼠均出现。但是对照组肝脯氨酸含量和纤维化程度显著高于ob/ob小鼠，感染曼氏血吸虫的ob/ob小鼠应用瘦体素治疗后纤维化程度增高、分泌的TGF-β1与对照组无任何显著差异。说明瘦体素缺乏减少但并不能完全消除肝纤维化，瘦体素 的作用很可能是通过TGF-β1介导。

2009年6月出版的美国《细胞－代谢》月刊刊登了研究报告。

瘦素能对中枢神经系统内的下丘脑部分产生作用。而下丘脑部分含有两种能产生相反作用的神经元，分别是抑制食欲的POMC神经元和促进食欲的AgRP神经元。因此瘦素通过作用于这两种神经元实现能量平衡。

在老鼠实验中，研究人员仅仅激活瘦素对POMC神经元的作用，从而抑制老鼠食欲，起到减肥效果。

英国《每日邮报》2009年6月2日援引研究人员之一、内分泌学家克里斯蒂安·比约尔贝克的话说：“只作用于这一小撮神经元，就足以生效。”

而先前研究还发现，同样通过作用于下丘脑，瘦素还能控制血糖水平，影响人的活动欲望。

目前人们已得到了小鼠、猪、牛、羊、鸡和人的cDNA克隆。通过比较发现，猪的序列与人的序列有88%的同源性，与鼠的序列有85%的同源性，而与牛的同源性高达92%。与此同时，人们也对瘦体素的蛋白质结构进行了分析，通过核磁共振法测定发现，瘦体素蛋白属螺旋结构族，该族成员中氨基酸序列都有一个明显的三维α螺旋纤管束状结构。

最近报道，瘦体素在体内的运输需要有结合蛋白参与，在瘦型大鼠的研究中发现，该结合蛋白的饱和程度与肥胖程度呈正比，而肥胖型大鼠中瘦体素的结合蛋白可能都已饱和，这就解释了为什么有些肥胖鼠血清中虽有较高浓度的瘦体素，但没有减肥效果。此外，还发现瘦体素可能必须以结合形式才能被运输通过大脑屏障，而在肥胖动物中这种转运效率很低。因此，血清中瘦体素的结合蛋白的状况将影响瘦体素的生物活性，这也是导致瘦体素具有抗性的主要原因。

由于瘦体素独特的生理功能，人们寄希望于解决困扰人类已久的肥胖问题，有的药厂己获得产品进行临床试验。瘦体素在畜牧业上的潜在用途在于它能改善畜禽胴体组成和提高畜禽的繁殖性能，将来有可能把它作为一种代谢改良剂来加以使用。在畜牧业中，我们应探明瘦体素基因表达的调节机制，以期通过改变外界因素调控其表达，从而控制畜禽的生长发育、发情配种等环节，以便在实际生产中发挥瘦体素的功效。

虽然瘦体素研究成果为减肥人士带来一道曙光，但研究人员说，研究仍处于起步阶段，这一方法从实验室走向市场尚需时日。

研究人员坦言，眼下研究仅限于老鼠，将这一方法推广到人类仍要数年时间。不过他们相信这必将带动未来研究。“这让我们能够进一步开发能促使胖人渴望运动的药物，”比约尔贝克说。

另外，目前研究人员对瘦素和POMC神经元的认知仍然有限。比如，眼下还不清楚这一研究是否适用于瘦老鼠，POMC神经元对其他器官的作用机理仍未破解，研究人员也不知道究竟是哪种下脑丘内的神经元影响血糖水平，等等。