瘦素與臨床疾病的病理生理關係

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瘦素與臨床疾病的病理生理關係
作者:郭傳運 張清洲 張清華

【關鍵詞】 瘦素
  1994年,美國洛克菲大學的Friendman領導的實驗室成員Zhang等[1]利用位點克隆技術成功複製鼠的肥胖基因及人類的同源序列,並闡明瞭肥胖基因(ob基因)的蛋白產物――瘦素(Leptin,LEP)。隨著研究的深入,對其結構、生理功能及與疾病的關係有了一定的瞭解,現綜述如下。
  1 瘦素
  1.1 瘦素的結構 人類ob基因位於第7號染色體的q31.1,長20kb,由3個外顯子和2個內含子組成,編碼4.5kb mRNA。瘦素主要由白色脂肪產生,棕色脂肪、骨骼肌、胃黏膜、胎盤及胎兒的心臟、骨、軟骨組織也可分泌,其基因具有高度保守性。瘦素的前體是一種含有167個氨基酸殘基的單鏈蛋白,N端有一個21個氨基酸殘基形成的訊號肽,這種單鏈蛋白分泌入血後,N端的訊號肽在迴圈血液中被切掉而成為瘦素,因此瘦素的分子結構包含有146個氨基酸殘基,其相對分子質量為16×103。進入血液迴圈後以遊離或與瘦素蛋白結合的形式存在,遊離瘦素是它的活性形式,主要經由腎臟清除。
  1.2 瘦素受體 瘦素和其他激素一樣,需要與特異的受體結合才能發揮其生物學作用。瘦素受體(OB-R)是一單跨膜的細胞表面受體[2],人類的OB-R基因位於1p31,由20個外顯子和19個內含子組成。OB-R屬於Ⅰ類細胞因子受體家族(包括EPO-R、IL6-R等),共有五種不同的亞型,即OB-Ra、OB-Rb、OB-Rc、OB―Rd、OB-Rf,其中OB-Rb為長型受體(OB-RL),主要在下視丘的弓形核、腹內側核、背內側核、視旁核等區域表達,其餘4種亞型為短型受體,在多個外周器官中選擇性表達,因而OB-Rb被認為是主要的功能性受體[3]。瘦素進入血液迴圈後,遊離或與特異性運輸蛋白結合,通過雙向啟用酶J酪氨酸蛋白激酶(JAK)及訊號轉導和轉錄啟用蛋白(STAT)途徑進行訊號轉導[4]。
  1.3 瘦素抵抗 瘦素抵抗(LR)是指機體組織對瘦素的調節作用不敏感或無反應。大多數肥胖患者存在高瘦素血癥和LR,只有約5%肥胖者瘦素水平低[5]。人類的LEP抵抗現象不能用LEP受體基因異常來解釋,LR機制可能有以下幾個因素[6]:(1)通過血―腦脊液屏障轉運的飽和現象;(2)血漿中存在OB-R類似結構物質。競爭性抑制OB-R與瘦素結合;(3)靶器官受損;(4)OB-R訊號傳遞途徑缺陷。
  1.4 瘦素的生理功能 瘦素是一種多靶器官、功能廣泛的蛋白激素,近期研究發現,在豬的下視丘、垂體、子宮體、卵巢、肝、腎、胰、腎上腺、心、小腸、骨髓、肌肉及脂肪組織等均有OB-R mRNA表達,提示瘦素在體內可能參與多種代謝調節[7]。並通過中樞與外周雙重作用實現對機體的功能調節[8]。瘦素的中樞作用通過與下視丘OB-R結合,影響神經肽Y等多種神經內分泌激素的分泌,引起一系列對肥胖做出的生理反應,即攝食減少、耗能增加、體質量減輕及交感神經功能加強,進而引起去甲腎上腺素釋放增加,激動脂肪細胞膜上的β3腎上腺素能受體,使大量貯存能量轉變成熱能釋出,達到耗能降脂的目的。由於OB-R的廣泛分佈使人們推測其可能有外周生理作用,可能是通過外周OB-R影響胰島素釋放,葡萄糖吸收和糖代謝等。同時發現瘦素與骨代謝、生殖和發育、免疫反應及迴圈系統的改變也有關。
  1.5 瘦素代謝的影響因素 瘦素水平受多種因素影響,分泌具有晝夜節律性,波峰時間在20∶00~3∶00;波谷時間在8∶00~17∶40間,並呈脈衝式分泌。影響因素主要有以下幾個方面。(1)胰島素:人類胰島素對瘦素作用是長期的緩慢的促進分泌作用;(2)性激素:女性瘦素高於男性,其性別差異是由佔優勢的性別類固醇環境而不是遺傳上的性別決定;(3)脂肪分佈:瘦素水平主要與身體體脂分佈相關,主要與體質量指數尤其是體脂百分含量呈正相關[9]。另外Saladin研究發現,短時間內過量攝食(12h內502.416J/kg)可使血清Leptin濃度在無體質量增加的情況下增高40%[10]。