肥胖基因和瘦蛋白研究新進(jìn)展

1、肥胖基因和瘦蛋白研究新進(jìn)展肥胖是目前幾個很難解決的醫(yī)學(xué)問題之一，是機(jī)體能量平衡紊亂的結(jié)果。當(dāng)能量攝取超過消耗時，多余的能量便儲存于脂肪細(xì)胞，最終導(dǎo)致肥胖。肥胖不僅使人的體型難看，更重要的是影響健康，導(dǎo)致如型糖尿病、高血壓、高血脂和癌癥等疾病。近年來發(fā)現(xiàn)，瘦蛋白(leptin)與機(jī)體的能量平衡及脂肪儲藏的調(diào)節(jié)有關(guān)，從而對肥胖的研究取得突破性進(jìn)展。隨著克隆技術(shù)日益成熟，人肥胖基因克隆及其原核表達(dá)載體的構(gòu)建，為人們更好地研究肥胖基因和產(chǎn)物，及在病理治療上奠定了基礎(chǔ)。1 肥胖基因的發(fā)現(xiàn)與認(rèn)識關(guān)于肥胖的研究可追溯至18世紀(jì)。1798年，Lavoisier和Laplac的研究表明，能量的平衡是受生理調(diào)節(jié)的

2、。1950年，美國Coleman首次發(fā)現(xiàn)鼠突變的肥胖基因“obese”基因(ob基因隱性純合的鼠為ob/ob)。1978年，Coleman利用交叉灌流小鼠時發(fā)現(xiàn)，肥胖小鼠缺乏某種血源性物質(zhì)。此物質(zhì)可以調(diào)節(jié)小鼠的體重，說明鼠的肥胖可被來自正常鼠血液中調(diào)節(jié)體重的物質(zhì)所糾正。2 瘦蛋白的結(jié)構(gòu)與功能最近幾年的研究工作不僅證實(shí)了Coleman的結(jié)果，而且取得了更進(jìn)一步的成果。瘦蛋白是ob基因(肥胖基因)的表達(dá)產(chǎn)物。1994年，F(xiàn)riedman領(lǐng)導(dǎo)的研究小組報告，他們利用定位克隆的方法獲得了鼠和人的“OBESE”基因，并對其進(jìn)行測序和計算機(jī)分析。“OBESE”基因編碼脂肪組織的一個4.5kbmRNA。分析

3、結(jié)果是：5端有97bP的先導(dǎo)序列，3端是3.7kb的非翻譯序列，中間是一個高度保守的開放閱讀框，編碼167個氨基酸。進(jìn)一步的分析表明，在總的氨基酸序列中，人和鼠有著序列同源性(在成熟蛋白質(zhì)的N末端有更高的同源性)，而且都有分泌蛋白的特征?？茖W(xué)家們表明，OB蛋白質(zhì)系由脂肪細(xì)胞復(fù)制的一種激素產(chǎn)生后被分泌到血液。已發(fā)現(xiàn)在脈絡(luò)膜及下丘腦存在瘦蛋白受體(leg-R)，大鼠ob基因編碼leg-R。對編碼lep-R的基因作圖發(fā)現(xiàn)，此基因長為6cm，包含300kb的堿基，位于第4號染色體，而人類位于染色體lp31。Gwo-hwalee等在建立鼠腦cDNA文庫時發(fā)現(xiàn)，編碼lep-R的基因轉(zhuǎn)錄后至少存在6種lep

4、-R變異體。除lep-Re為可溶性受體外，其它幾種形式均為單螺旋跨膜蛋白質(zhì)。lep-Ra與Tartaglia報道的鼠lep-Ra一致，此型lep-R主要存在于脈絡(luò)膜；lep-Rb主要存在于下丘腦，與Tartaglia報導(dǎo)的人lep-R一致。除在脈絡(luò)膜及下丘腦存在瘦蛋白受體外，lep-Rb在睪丸，lep-Re在脂肪組織、心臟及睪丸組織存在低水平表達(dá)。由于脈絡(luò)膜及下丘腦存在高水平表達(dá)的lep-R，用化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)下丘腦受損后，可致動物食物攝取量增加。將低劑量導(dǎo)入側(cè)腦室或第三腦室，可使ob/ob肥胖小鼠的體重減輕。以上均說明瘦蛋白的作用靶點(diǎn)在大腦。有人提出了瘦蛋白的作用機(jī)制假說，認(rèn)為瘦蛋白被脂肪細(xì)胞分

5、泌入血后，與血中的lep-Re結(jié)合，轉(zhuǎn)運(yùn)至脈絡(luò)膜。瘦蛋白在此與lep-Ra結(jié)合，被轉(zhuǎn)運(yùn)至腦脊液。然后，瘦蛋白與下丘腦lep-Rb結(jié)合，可導(dǎo)致下丘腦神經(jīng)肽Y(NPY)合成減少。NPY減少可導(dǎo)致食物攝入量減少。此外，瘦蛋白可使交感神經(jīng)活性增加，黃體生成素釋放激素分泌增加?？傊?，瘦蛋白使機(jī)體攝入食量減少，能量消耗增加，以及為生殖作準(zhǔn)備。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，脈絡(luò)膜lep-Ra的胞內(nèi)部分僅含34個氨基酸殘基，而下丘腦的lep-Rb的胞內(nèi)部分含304個殘基，只有在lep-Rb的胞內(nèi)部分才含有JAR蛋白激酶結(jié)合的結(jié)構(gòu)模式。這說明，只有l(wèi)ep-Rb才有信號傳導(dǎo)作用，而lep-Ra僅具轉(zhuǎn)運(yùn)瘦蛋白至腦脊液的功能。由此

6、可見，瘦蛋白是將機(jī)體脂肪儲存量的信息傳至大腦的信息分子，并通過NPY調(diào)節(jié)機(jī)體能量平衡等。3 瘦蛋白與肥胖的關(guān)系鼠肥胖基因的表達(dá)產(chǎn)物瘦蛋白已在大腸桿菌中得到表達(dá)。OB蛋白是一個16kD的單體，在1995年7月28日出版的SCIENCE周刊上，同時刊登了美國3個獨(dú)立研究組的有關(guān)OB蛋白功能的研究報告。研究者認(rèn)為，OB蛋白至少在兩個方面增強(qiáng)了動物的能量利用，即增加活動和加快代謝。隨著更加深入的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ob/ob小鼠因ob基因啟動因子突變時，可使脂肪細(xì)胞無瘦蛋白mRNA生成；當(dāng)ob基因編碼區(qū)105位密碼子發(fā)生點(diǎn)突變時，可使精氨酸密碼子轉(zhuǎn)變?yōu)榻K止密碼子。這兩種情況均可使ob/ob小鼠瘦蛋白缺乏，從而

7、導(dǎo)致嚴(yán)重肥胖的發(fā)生。通過使用重組瘦蛋白，可使肥胖小鼠體重減輕。由此可見，小鼠肥胖可由ob基因啟動因子突變或編碼區(qū)點(diǎn)突變導(dǎo)致瘦蛋白缺乏而引起。另外也發(fā)現(xiàn)，小鼠lep-R基因突變造成mRNA的剪切異常，也可引起肥胖?；趯Ψ逝中∈蟮难芯?，有人便推測在人類肥胖時也可能存在基因突變。然而研究發(fā)現(xiàn)，在人類肥胖個體ob基因編碼區(qū)并無任何有害突變發(fā)生，在人ob基因cDNA的285位僅1例個體存在單堿基替換(G-A)。采用RIA法或免疫沉淀/western印跡技術(shù)，測定人類肥胖者血清(漿)瘦蛋白濃度，發(fā)現(xiàn)人類肥胖者不存在瘦蛋白缺乏。相反，人類肥胖者血清(漿)瘦蛋白的濃度與機(jī)體脂肪百分比及質(zhì)量指數(shù)(BMI)呈高度正相關(guān)。以上事實(shí)說明，人類肥胖者存在著“瘦蛋白抗性”。有關(guān)人類“瘦蛋白抗性”的發(fā)生機(jī)制仍不清楚。Caro等在分析了人類肥胖者的血清瘦蛋白與腦脊液瘦蛋白的比值后發(fā)現(xiàn)，盡管肥胖者的血清瘦蛋白水平是正常人的3倍多，但肥胖者腦脊液瘦蛋白濃度僅比正常人高30。人類肥胖者的血清瘦蛋白與腦脊液瘦蛋白的比值小于正常人。Caro指出，人類肥胖者瘦蛋白進(jìn)入大腦速度減慢，可能是“瘦蛋白抗性”機(jī)制之一。同時也說明，脈絡(luò)叢對瘦蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)存在飽和現(xiàn)象。對人類肥