瘦素：回顾与展望

课前问答：
　　1 瘦素与脂肪容量的关系是：
　　A 一般正相关 　　B 负相关 　　C 没有关系 　　D 强正相关

　　2肥胖病人瘦素较常人
　　A． 降低 　　B． 升高 　　C． 没有显著差异 　　D．相等

一、瘦素发现的背景：
　　 肥胖是机体脂肪细胞数量增加或体积增大且超过一定允许程度的病理状态，其发生与机体自身调节能量失衡有关。Kennedy于50年代就提出人的体脂在正常情况下能保持相对恒定，最简捷的方法就是脂肪组织分泌一种化学物质，作为下丘脑的能量代谢反馈的信号。
　　60-70年代Coleman的小鼠联体共生试验证实自发肥胖的ob/ob小鼠可能缺乏一种物质，而这种物质在db/db小鼠中大量存在。继而Friedman等提出几种单基因突变引起啮齿类肥胖的动物模型，这些突变基因分别为ob(obese)、db(diabetes)、fa(fat)、tub(bubby)及Ay(obese yellow)。1994年Friedman实验室首次定位克隆了第6对染色体上的ob基因，并由DNA很快合成了ob蛋白，后者被该实验室命名为leptin(瘦素)，ob基因也被称为瘦素基因（Zhang Y et al: Nature 1994, 372: 425-432），成为肥胖研究的一个里程碑。

二、瘦素及其受体基因的生化结构与突变：
　　 （一）瘦素基因位于第6号染色体，有3个外显子，共占据约15Kb的基因组DNA。2号及3号外显子被-2Kb的内含子所分割，第1个30bp的外显子不被翻译，仅5’部位217bp对脂肪细胞表达瘦素是必须的。基因突变部位现已发现的有：
　　1、第133号密码子丢失1个G。两巴基斯坦表兄弟从小就病态肥胖（Montague CT et al: Nature 1997, 387: 903-908）。
　　2、第105号密码子C→T突变（Arg→Trp）。在土耳其一家系中发现3个纯合子（2女，1男），表现为低瘦素血症，多食，病态肥胖，下丘脑性性腺功能低下（Strobel A et al. Nat Genet 1998, 18: 213-215）。
　　（二）瘦素受体基因（Lep-R）位于第4号染色体db位点上，有一种全长型（b），至少有5种不同的剪接形式（a、c、d、e、f）。Lep-R可以激活下丘脑STAT（Signal Transducer and Activator of Transcription）通路，故认为瘦素在下丘脑的生物效应是通过Lep-R(b)来实现的。Lep-R(b)也主要在下丘脑表达。
　　而其他形式的Lep-R表达的组织范围就比较广泛，除下丘脑外，胸腺、心脏、肺、肝、脾、肾、胃、卵巢、睾丸等都有表达。
　　Lep-R基因突变在动物及人类中表现为：
　　1、 db/db小鼠：Lep-R基因突变使之不能合成全长型的Lep-R（b），表现为瘦素抵抗。
　　2、 fa/fa大鼠：Lep-R基因突变（Gln 269→Pro）
　　3、 人：在一法国家族中，9个子女中发现3个的Lep-R基因为在第16号外显子上有G→A的突变的纯合子，先证者自1岁起就多食，发现时为一19岁女性，表现为病态肥胖伴垂体性性腺功能减退，其父母均为杂合子，杂合子Leptin浓度也高，纯合子的同胞们则瘦素浓度正常。（Clement K et al Nature 1998, 392: 398-401）。
然而大部分肥胖病人并非由于瘦素及其受体的缺陷所致。相反，肥胖者瘦素分泌增加，似反映瘦素抵抗状态，瘦素抵抗可能是由于瘦素转运至CNS的障碍或受体后的缺陷。

三、瘦素的中枢作用与外周作用
　　瘦素的中枢作用通过其对下丘脑神经肽通路的影响而实现。体重(脂肪组织)增加使脂肪组织表达其自身容积的信号-瘦素分泌增加。作用于下丘脑使POMC系统合成增加，MSH为其一种成份，作用于黑色素促皮质受体4(M4)，引起一系列对肥胖作出的生理反应即摄食减少，耗能增加及交感神经功能加强以消耗脂肪的容量。而当机体处于饥饿状态脂肪组织容量的下降时，瘦素作用于下丘脑使NPY合成分泌增加，通过Y5受体，机体产生一系列对饥饿的反应，即摄食增加，副交感功能增强，耗能减少，体温下降，生殖功能降低，从而恢复脂肪的容量。(Freguel Ph. et al: La Press Médicale 2000, 29:564-571)
　　 在瘦素发现最初，认为瘦素仅通过其下丘脑的受体而产生生理效应。瘦素受体的广泛分布（包括脂肪组织的本身在内）使人们推测其可能有外周生理作用。瘦素的外周受体与中枢受体一样可作为STAT的通路。而瘦素对能量代谢的作用可能是中枢作用与外周作用的结合。
　　1、胰腺：瘦素可直接抑制基础与葡萄糖刺激的胰岛素的释放，可能通过ATP敏感的钾通道，和Ca++依赖的蛋白激酶C，而GLP-1可取消瘦素的这种抑制作用。以外，瘦素还能抑制前胰岛素原基因的表达及纠正ob/ob小鼠胰岛素血流量增多的现象。
　　2、肝脏：瘦素直接影响肝脏的糖代谢，对糖元分解的作用类同胰岛素，对糖异生的作用类同胰升糖素，使在肝脏氧化的基质从碳水化合物转为脂质。
　　3、胃肠道：许多短型的瘦素受体在胃肠道发现。主要在空肠，其次在回肠，抑制肠对糖的吸收，减少载脂蛋白A　IV从而减少乳糜微粒中的甘油三酯。并发现胃的主细胞中有瘦素的表达。
　　4、骨骼肌：瘦素可直接调节骨骼肌糖代谢，增加对葡萄糖的摄取，增加丙酮酸脱氢酶的活性，激活线粒体中UCP的表达。
　　5、脂肪组织：有直接的脂解作用，尤其是内脏脂肪对瘦素有很高的脂解敏感性。
　　6、内分泌系统：
　　（1）HPA轴：瘦素对室旁核CRH的影响是双重的：①兴奋突向其他部位的CRH神经原包括在脑干中的自主节前中心，使活动增加，摄食减少；②抑制突向正中隆突的CRH神经原，也即抑制HPA轴的兴奋性。
　　（2）甲状腺轴：在饥饿时瘦素刺激TRH基因表达，瘦素的高峰与TSH高峰同时出现。
　　（3）生殖轴：加快青春发育，男孩青春期前有一瘦素高峰，ob/ob小鼠无性发育，瘦素可以使之纠正。
　　7、造血系统：刺激造血前体细胞的正常发育，增加巨噬细胞和单核细胞集落的数量，促进红系及髓系的发育。
　　8、肾脏：有保钾排钠增加尿量的利尿作用。

四、瘦素分泌的调节
　　（一） 瘦素分泌的节律性
　　1、昼夜节律：波峰出现在晚10：00至凌晨3：00，波谷出现早上8：00至下午5：40；
　　2、脉冲性分泌；
　　3、女性黄体期高于卵泡期；
　　4、 肥胖病人昼夜波动低钝，脉冲频率较低；
　　5、 女性24小时绝对瘦素浓度高于男性，昼夜波动小于男性；
　　6、 饮食、睡眠、体温可以影响瘦素的节律性。
　　（二） 与其他内分泌激素的互调作用
　　1、胰岛素：胰岛素对瘦素分泌有延迟的刺激作用，而瘦素对胰岛素分泌有直接及间接
的抑制作用。
　　2、糖皮质激素：瘦素抑制HPA轴，从而抑制糖皮质激素分泌。糖皮质激素可直接或间
接引起瘦素水平的增高。
　　3、甲状腺激素；瘦素对HPT轴有正向调节的作用，甲状腺对瘦素分泌的作用不明。
　　4、生长激素：GH减少瘦素的释放。CSF中一定浓度的瘦素是GH正常释放所必须的。
　　5、催乳素：瘦素促进催乳素的分泌。
　　6、儿茶酚胺：减少瘦素的分泌。
　　（三） 营养状态及营养物对瘦素的调节作用
　　 除性别外，瘦素与脂肪容量呈强正相关，表明其可能是脂肪组织与大脑沟通的一个信号，但相同肥胖度的人，其瘦素浓度仍可有很大差别，故必定有除脂肪细胞大小、数目及脂肪含量以外影响瘦素合成与分泌的因素。
　　 饥饿状态对瘦素分泌的影响很大，肥胖成人禁食52至96小时，体重仅减4%，而瘦素却下降54-72%，用葡萄糖可以使之迅速恢复，原因可能是瘦素浓度反映了脂肪细胞葡萄糖的摄入及甘油三酯合成的状态。
　　过度进食使瘦素浓度增高，若因过度进食使体重增加10%，体脂百分比从15.8增至19.4%，而瘦素浓度却增加了3倍。
　　饮食中脂肪百分比对人瘦素浓度影响不大，啮齿类动物因品系不同，对高脂饮食的敏感性不一。纤维素无明显作用而限制锌则可使瘦素浓度下降。

五、瘦素与临床医学
　　瘦素与肥胖的关系密切，但目前的研究瘦素的意义已远超出肥胖的范围。许多生理与病理状态均有瘦素的变化，或受瘦素的影响。
　　1、 肥胖、胰岛素抵抗及糖尿病
　　肥胖病人瘦素增高，是由于瘦素抵抗或瘦素调节体脂作用的脱逸。女性的瘦素浓度为
　　男性的2-3倍，雄激素抑制血清瘦素浓度。糖尿病人无论1型或2型，瘦素浓度都无明显变化。有报告糖尿病人对糖皮质激素刺激的Leptin的释放反应低于正常，而单纯肥胖者并无改变。瘦素对胰岛素抵抗可能有双重作用：（1）通过抑制IRS-1磷化诱导胰岛素抵抗；（2）通过刺激1，3-二磷脂酰肌醇激酶改善胰岛素抵抗。
　　2、 神经性厌食症
　　 神经性厌食症时瘦素浓度下降，比BMI下降更快，BMI与瘦素的相关关系在BMI低的部分是比较弱的，神经性厌食症显然不是由于过度瘦素的分泌使其食欲下降。
　　3、艾滋病人：HIV感染及艾滋病人的瘦素浓度与其BMI相对应，故艾滋病人的消瘦与瘦素无关。
　　4、 妇女妊娠期：瘦素浓度在妊娠中后期升高（排除BMI因素），分娩3个月后恢复正常。脐血瘦素浓度与新生儿体重成正比。
　　5、 青春发育期：男孩在青春发育前期有一暂时性升高，以后持续下降，女孩在青春发育期持续增高直至成年期。
　　6、 运动员：剧烈运动（如马拉松）使瘦素浓度降低，无月经的女运动员，瘦素的昼夜节律消失。
　　7、 肾功衰竭：作肾透析的肾功衰竭病人瘦素浓度升高，可能与瘦素的消除障碍有关。

六、用瘦素减肥的临床试验：有效但不理想
　　1997年4月－1998年10月由美国四个大学的营养与肥胖诊所及2个临床研究论据进行
　　临床试验，经筛选进入随机临床试验的共127人，其中肥胖者（BMI 27.6-36.0kg/m2）73人，非肥胖者（BMI　20.0-27.5kg/m2）54人，两组人在饮食控制的情况下（正常人维持能量平衡，肥胖者-500卡/天），先按安慰剂、0.01、0.03、0.10及0.30mg/kg随机分配，每日早上皮下注射瘦素或安慰剂1次，共4周。以后肥胖者继续治疗20周。测定血瘦素浓度、体脂百分比及体重。结果血瘦素浓度随注射后瘦素剂量增加而增加。低剂量组（0.01、0.03mg/kg组）体重下降与安慰剂组相比无显著差异，高剂量组体重下降有统计学意义（24周0.30mg/kg组平均下降7.1kg，对照组下降1.3kg），减轻的体重中95%为脂肪。常见不良反应为局部注射部位轻度至中度皮肤反应。（JAMA　1999, 282: 1568-1575）。

七、“瘦素作为肥胖的信号”还是“瘦素不足作为饥饿的信号”？
　　 如果瘦素主要是作为肥胖的信号，使机体增加消耗，减少进食，使体重下降，那么为何肥胖者瘦素增加，而体重并未能得到应有的调整。如从“节俭基因”的学说出发，“瘦素不足作为饥饿的信号”似更能解释。在进化过程中，经常遇到饥饿状态，此时需要觅食，储存能量。瘦素的减少及胰岛素的增加引起的有利于同化的作用，使机体肥胖，以供食物不足时的需要，具备这种基因型的个体似更能生存下来。否则则被淘汰。胰岛素的增多引起的肥胖会导致胰岛素的抵抗，引起糖耐量减退、高血糖，其正面作用是可防止低血糖的发生。同样，瘦素增多引起的能量消耗、觅食减少的作用，在进化过程中并无多大意义，故诱导了对瘦素的抵抗和其作用的脱逸，因而导致肥胖（Flier J S: Clin Endocrinol Metab 1998, 83: 1407-1413）。