張建剛 艾華

（北京大學(xué)第三醫院運動(dòng)醫學(xué)研究所，北京,100083）

 

摘要:Obestatin是新近發(fā)現的一種與ghrelin來(lái)自同一前體多肽的分子。研究表明obestatin具有與ghrelin相反的攝食調節作用，即減少攝食量，抑制體重增加，并通過(guò)受體GPR39發(fā)揮調節作用。然而，對obestatin的作用、受體的深入研究卻出現許多相互矛盾的結果，甚至有人懷疑是否真正存在這種分子。本文對obestatin的研究進(jìn)展進(jìn)行回顧，并展望今后的研究方向。

關(guān)鍵詞:obestatin；分布；功能；受體

Obestatin是新近發(fā)現的一種由機體分泌的多肽分子。研究表明，obestatin不僅作用于胃腸道，延緩胃排空，而且還作用于下丘腦攝食中樞，抑制食欲。Obestatin還具有拮抗攝食因子ghrelin的作用。由于obestatin與肥胖及相關(guān)疾病可能的關(guān)系密切，而迅速成為研究的熱點(diǎn)。然而，隨著(zhù)對obestatin及其受體和生物學(xué)作用研究的展開(kāi)，陸續出現矛盾不一甚至相反的結果和結論，引發(fā)了相當激烈的爭論。本文對obestatin的研究進(jìn)展進(jìn)行回顧和討論，并展望obestatin今后的研究方向。

 

1 Obestatin的發(fā)現

2005年11月，頂尖學(xué)術(shù)雜志《Science》發(fā)表了Zhang JV等人關(guān)于發(fā)現obestatin的原創(chuàng )性論文[1]。Zhang JV等人應用生物信息學(xué)的方法對已知多肽ghrelin基因的orthologs進(jìn)行檢索，并對包括人在內的11個(gè)不同物種的ghrelin前體肽進(jìn)行序列比對時(shí)，發(fā)現了一種新的多肽分子——ghrelin相關(guān)肽（ghrelin associated peptide）。該多肽分子與先前發(fā)現的具有增加食欲、增加體重等作用的ghrelin分子[2,3]來(lái)自于同一前體多肽。該前體多肽共有117個(gè)氨基酸殘基，經(jīng)修飾剪切，由24～51位氨基酸殘基形成ghrelin，76～98位產(chǎn)生這種由23個(gè)氨基酸殘基組成的多肽分子。其C末端為甘氨酸殘基，據推測可能為酰胺化位點(diǎn)。這種ghrelin相關(guān)肽在不同物種間的氨基酸組成上，具有高度保守性。從大鼠胃組織中提取的這種分子其分子量約為2516.3Dalton。

Zhang JV等人研究發(fā)現obestatin不僅作用于胃腸道，延緩胃排空，而且還作用于下丘腦攝食中樞，抑制食欲，拮抗ghrelin的作用。由于obestatin能使動(dòng)物主動(dòng)減少攝食量，在肥胖癥的預防和治療中具有潛在應用價(jià)值，因此Zhang JV等人將其命名為obestatin——由obese和statin合成，意為“抑制肥胖”。

Obestatin發(fā)現的另一個(gè)重要意義在于，它與ghrelin來(lái)自于同一基因、同一mRNA、同一前體多肽，卻具有和ghrelin有完全相反的生物學(xué)功能，而且能夠拮抗ghrelin的作用。這個(gè)發(fā)現在很大程度上豐富了后基因組時(shí)代表觀(guān)遺傳調控的內容，豐富了翻譯后修飾在基因表達調控中的作用。

針對這一重大發(fā)現，Science還在同期特別配發(fā)了Nogueiras等人的評論性文章[4]，對Zhang JV等人的研究成果和意義進(jìn)行了評價(jià)和討論，這進(jìn)一步推動(dòng)了obestatin的研究熱潮。

2 Obestatin在體內的分布

對大鼠不同組織抽提物檢測表明，obestatin廣泛分布于大腸、小腸、胃、脾和大腦皮層[1]、胰腺（Chanoine JP 2006）、睪丸間質(zhì)的Leydig細胞(Dun SL 2006)及血漿/清，而以胃組織含量最高。Dun等人進(jìn)一步發(fā)現，在胃腸道obestatin一方面見(jiàn)于粘膜腺體基底部細胞，其中胃粘膜表達多于腸粘膜；另一方面可見(jiàn)于肌間神經(jīng)叢神經(jīng)節細胞，并和膽堿乙酰轉移酶（ChAT）共同表達。有研究表明不同組織obestatin含量呈現動(dòng)態(tài)變化的特征：出生后大鼠的胃、胰腺和血漿中濃度顯著(zhù)低于出生前，在胰腺其含量進(jìn)行性下降直至斷乳（Kotunia A.2006）。

Obestatin的這些分布特點(diǎn)提示其可能具有胃腸神經(jīng)內分泌激素的性質(zhì)，通過(guò)旁分泌、自分泌、遠距分泌、神經(jīng)分泌等多種不同途徑發(fā)揮調節作用，而且其作用可能是多樣的。

3 Obestatin的生物學(xué)功能

自從Zhang JV等人發(fā)表了那篇著(zhù)名的論文后，多家研究小組相繼對obestatin的功能進(jìn)行了研究和確證，但令人沮喪的是，獲得的結果卻相互矛盾。

有關(guān)obestatin生物學(xué)功能的研究結果和結論，幾乎都是通過(guò)注射其外源性分子獲得的。Zhang JV等人的研究得到了如下的結論[1]：外源性obestatin的活性形式為酰胺化分子；腹腔注射可以明顯抑制小鼠的攝食量，并呈時(shí)間和劑量依賴(lài)性關(guān)系；腦室注射可以產(chǎn)生類(lèi)似于黑皮質(zhì)素拮抗劑MTⅡ的厭食效果，減少小鼠的攝食量；1μmol/Kg劑量處理大鼠可以抑制其體重增加；obestatin和ghrelin都不具有影響血清leptin的作用；可以對胃排空產(chǎn)生持續的抑制作用；可以減少空腸平滑肌的收縮力，拮抗ghrelin的刺激效果，從而誘發(fā)膈神經(jīng)傳入纖維的反射，引起中樞的飽食感；不能刺激培養的垂體細胞分泌生長(cháng)激素；與ghrelin不同，血清obestatin水平并不隨進(jìn)食狀況發(fā)生波動(dòng)。

一些研究小組的結果證實(shí)了obestatin在攝食及其它方面的作用。

Zizzari P等人（2007）的研究結果證實(shí)：外源性obestatin本身不具有調節禁食或正常飼喂小鼠攝食的作用，但卻具有抑制ghrelin提高食欲的作用，這種作用僅見(jiàn)于正常飼喂的小鼠；外源性obestatin具有對ghrelin促生長(cháng)激素分泌的抑制作用，但僅見(jiàn)于體內實(shí)驗；外源性obestatin在血漿中的半壽期是22min。

Bresciani E等人（2006）的實(shí)驗結果證實(shí)obestatin可以有效地抑制成年低齡雄性大鼠因短期禁食引起的饑餓感。Carlini VP等人（2007）則發(fā)現大鼠腦室注射obestatin可以產(chǎn)生和ghrelin引起攝食和饑餓感相反的作用。

然而更多的研究小組并沒(méi)有觀(guān)察到與Zhang JV等人一致的結果，沒(méi)有觀(guān)察到外源性obestatin對攝食量、體重、胃排空的抑制作用，以及與ghrelin或其它內分泌激素的相互作用（Sibilia V.2006；Gourcerol G, 2006；Seoane LM,2006；Bassil AK,2007；de Smet B,2007；Nogueiras R,2007；Tremblay F,2007；Holst B, 2007）。基于此，Gourcerol G等人最近撰文建議將obestatin重新命名為ghrelin相關(guān)肽（ghrelinassociated peptide）[5]。

還有不少學(xué)者試圖通過(guò)內源性obestatin的研究，探討其功能作用及與肥胖的關(guān)系。

 

Zizzari P等人（2007）對內源性obestatin的結果表明，①禁食在引起血漿ghrelin水平升高、血糖水平降低的同時(shí)，可以顯著(zhù)降低血漿內源性obestatin水平。這一結果與Zhang JV等人的顯然不同；②血漿obestatin呈波動(dòng)性、節律性變化，其周期略低于ghrelin和生長(cháng)激素；③血漿中obestatin和ghrelin變化并無(wú)明確相關(guān)性。Stenstrom B等人（2006）也發(fā)現在實(shí)施食道-近端空腸吻合術(shù)（microgastric bypass surgery）以后，血清obestatin水平顯著(zhù)降低，而ghrelin水平保持不變，二者變化并不一致。

Guo ZF(2007)等人對肥胖癥患者血漿obestatin和ghrelin的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現肥胖癥患者餐前血漿obestatin和ghrelin水平均低于正常人；但餐前血漿ghrelin和obestatin比值高于正常人；BMI與餐前血漿ghrelin和obestatin比值呈正相關(guān)，而且是獨立的決定因素。

PraderWilli綜合征(PWS)是一種以體重快速增加和過(guò)量攝食為特征的肥胖綜合征。Butler MG等人（2007）發(fā)現，與常人相比，PWS患者血漿obestatin顯著(zhù)升高，尤其是兒童患者，而ghrelin水平無(wú)明顯變化；obestatin和ghrelin的變化與BMI不相關(guān)。而Park WH等人（2007）則發(fā)現PWS及肥胖癥患者血漿obestatin并無(wú)升高，而且不受胰島素調控。

Nogueiras R等人認為，外源性obestatin在肥胖癥防治中的應用不一定可靠：其抑制攝食量、抑制體重增加等作用也可能由實(shí)驗操作引起；同時(shí)實(shí)驗都是研究正常鼠，并未使用肥胖動(dòng)物模型；另外也沒(méi)有任何obestatin促進(jìn)脂肪代謝的證據[4]。

這些研究結果表明，obestatin是否具有抑制攝食、拮抗ghrelin的功能仍然存在著(zhù)較大的爭議，還需要進(jìn)一步證實(shí)。矛盾不一的實(shí)驗結果固然有可能受到動(dòng)物實(shí)驗本身誤差的影響，但有人認為如果一個(gè)分子的作用這樣容易受實(shí)驗條件影響，對實(shí)驗條件要求這樣高，這本身就證明了它的作用微乎其微（Nogueiras R,2007）。

近來(lái)，一些研究報道了外源性obestatin分子其它的一些作用，包括提高記憶力（Carlini VP 2007）、抑制渴感（Samson WK,2007），改變睡眠狀態(tài)（Szentirmai E,2006）、刺激人視網(wǎng)膜色素上皮細胞增生（Caimina JP,2006）等。這些結果表明，盡管外源性obestatin對中樞神經(jīng)系統有一定的調節作用，但似乎并不包括與攝食有關(guān)的下丘腦。

4 關(guān)于Obestatin受體的研究

既然Obestatin可能是一個(gè)具有調節活性的多肽因子，那么，就有可能通過(guò)受體發(fā)揮其作用。同obestatin本身一樣，在其受體的研究上，也充滿(mǎn)了矛盾和爭議。

Zhang JV等人在報道發(fā)現obestatin的同時(shí)，還報告了對其受體的研究結果[1]。他們發(fā)現，obestatin能夠與空腸細胞膜粗提物發(fā)生特異性結合（解離常數Kd＝4nM）；他們進(jìn)一步研究發(fā)現，obestatin與G proteincoupled receptor 39(GPR39）具有高度親和力（解離常數Kd＝1nM），用obestatin對表達GPR39的CHO細胞和HEK293T細胞進(jìn)行處理，可以使細胞內第二信使cAMP濃度顯著(zhù)增加；用obestatin處理共表達GPR39和血清反應元件（SRE）的CHO細胞，可以使細胞顯著(zhù)增加SRE依賴(lài)性轉錄活性。他們還用交聯(lián)法（crosslinking）研究進(jìn)一步證實(shí)I125obestatin可與重組GPR39形成高分子量復合體。由此Zhang JV等人得出結論：obestatin的受體是GPR39。Zhang JV等人用RTPCR方法證實(shí)GPR39在空腸、十二指腸、胃、垂體、回腸、肝臟、下丘腦、心臟、胰腺、小腦、大腦、腎臟、睪丸、卵巢、大腸、肺等組織中有廣泛的表達[1]。這提示obestatin可能具有廣泛的調控靶器官，并可能通過(guò)GPR39作用于下丘腦的攝食中樞發(fā)揮高位調節作用。

GPR39是1997年發(fā)現的G proteincoupled receptor（GPCR）家族成員，是與GHSR（ghrelin的受體）、neurotensin受體、motilin受體等相關(guān)的一種受體[6]。GPR39廣泛分布于機體的多種組織。直到obestatin的發(fā)現，人們一直在尋找GPR39的配體及其確切作用。

Moechars D等人（2006）的研究表明，GPR39基因敲除小鼠表現出ghrelin所具有的生物學(xué)特性，如體重、體脂、攝食量增加，血液膽固醇水平升高，胃腸排空加速，胃分泌增加等表現。這一研究結果似乎為Zhang JV等人有關(guān)GPR39是obestatin受體的結論提供了旁證。

然而隨后發(fā)表的一些研究結果卻否定了這一結論。

對小鼠腦組織的原位雜交研究結果表明，盡管GPR39在中樞神經(jīng)系統杏仁核、海馬和聽(tīng)皮層等大部分區域有廣泛的表達，然而在作為攝食調控中樞的下丘腦卻沒(méi)有發(fā)現表達（Moechars D，2006；Jackson VR,2006）。對這一結果只能有兩種解釋?zhuān)蛘遫bestatin與ghrelin有所不同，發(fā)揮作用的高位靶點(diǎn)可能不是下丘腦攝食調解中樞；或者obestatin可能不是通過(guò)受體GPR39作用于下丘腦。Pan W等人（2006）的研究表明，由于obestatin在血漿和腦部微血管內皮細胞內迅速降解，不能通過(guò)血腦屏障。這提示obestatin作用靶點(diǎn)可能不是中樞神經(jīng)系統，或者與中樞神經(jīng)系統具有不同的作用方式。

 

腦垂體細胞有GPR39的大量表達。然而體外實(shí)驗結果表明，obestatin不能刺激培養的垂體細胞分泌生長(cháng)激素[1]；動(dòng)物實(shí)驗也表明靜脈注射或腦室注射obestatin并不能刺激大鼠垂體細胞分泌GH、PRL、TSH或ACTH等激素（Yamamoto D, 2007）；不能調節低齡大鼠生長(cháng)激素的釋放，也不能拮抗hexarelin促進(jìn)生長(cháng)激素釋放的作用；對皮質(zhì)激素的釋放沒(méi)有作用（Bresciani E,2006）。

有三個(gè)實(shí)驗室（Lauwers E, 2006; Holst B, 2007; Tremblay F,2007）同樣用基因轉染的方法使HEK293T細胞表達GPR39或共表達GPR39和SRE，分別檢測obestatin處理后HEK293T細胞內cAMP和Ca2＋濃度以及SRE依賴(lài)性轉錄活性，均沒(méi)有發(fā)現obestatin處理前后濃度的變化，沒(méi)有得到與Zhang JV等人相同的實(shí)驗結果。同時(shí)Tremblay F也沒(méi)有重復出Moechars D（2006）報道的結果。他們觀(guān)察到，GPR39基因敲除小鼠與GPR39基因野生型小鼠沒(méi)有表現出攝食量、體重、血糖和胰島素水平等方面的差異，obestatin處理前后動(dòng)物進(jìn)食量無(wú)明顯變化。

最近，Chartrel等人在Science上發(fā)表研究文章指出，GPR39的配體不是obestatin[7]。同期Zhang JV等人對此作出回應，承認他們也重復不出先前“obestatin在體外結合并激活GPR39”的結果[8]。這似乎為一年來(lái)有關(guān)obestatin的受體之爭暫時(shí)劃上了句號。Obestatin的受體究竟是什么？Obestatin與GPR39是否有關(guān)？GPR39還有哪些生物學(xué)作用？這些仍有待于進(jìn)一步深入、系統地研究。

Obestatin受體研究上的疑惑不清對obestatin自身功能的研究來(lái)說(shuō)，更是雪上加霜。針對上述研究狀況，Zhang JV等人在其回應文章中爭辯說(shuō)：盡管不能確定obestatin的受體是GPR39，然而其減少攝食量的作用仍然是肯定的，仍然可以被重復出來(lái)[8]。

更加令人迷惑的是，Bang AS等人新近應用HPLC/RIA方法，對人、大鼠血漿及大鼠胃組織抽提物進(jìn)行分析，但并未找到內源性的、獨立存在的obestatin多肽分子[9]。如果這一結果確實(shí)可信，那么外源性obestatin分子僅僅是作為一種人工合成的多肽類(lèi)物質(zhì)發(fā)揮作用，而檢測到的所謂內源性obestatin可能僅僅是preproghrelin多肽分子的降解片段，本身并無(wú)實(shí)際的生理意義。

5 疑問(wèn)與展望

Obestatin的發(fā)現曾給肥胖癥的治療帶來(lái)了某種程度的驚喜。然而隨后的研究卻表明這種期望為時(shí)尚早，因為對于obestatin的功能作用，不同的實(shí)驗室得出了相互矛盾甚至對立的研究結果。回顧自2005年11月Zhang JV等人發(fā)表論文以來(lái)有關(guān)obestatin研究的所有文獻，在obestatin的研究上存在著(zhù)如下的疑問(wèn)：（1）在obestatin本身方面：這種分子在體內是否真正存在？它分泌自哪里（何種細胞和/或細胞器）？到底有無(wú)抑制食欲、減少進(jìn)食量的功能？是否具有對抗ghrelin的作用？是否存在對它的調控系統和機制？（2）在外源性分子方面：人工合成的外源性obestatin多肽分子是否具有與內源性分子相同的空間結構及生物活性，外源性分子能否像胰島素那樣代替內源性分子？（3）在obestatin受體方面：obestatin是通過(guò)受體發(fā)揮作用，還是另有別的作用途徑？如果有其受體，該受體是GPR39嗎？（4）在研究方法方面：利用人工合成的obestatin抗體，檢測到的僅僅是obestatin，還是包括了無(wú)實(shí)際作用的preproghrelin或proghrelin？

Obestatin最重要的現實(shí)意義在于其外源性分子的生物學(xué)作用，即可能通過(guò)增加飽食感、減慢胃排空來(lái)減少攝食量，達到延緩或避免體重增加、減輕或控制肥胖的目的。盡管對于該作用存在著(zhù)嚴重爭議和分歧，但由于還沒(méi)有予以最后否定，尚存在一線(xiàn)希望。可以預料，人們肯定將會(huì )把obestatin的研究進(jìn)行下去，而上面提到的疑問(wèn)也正是今后obestatin研究上需要解決和驗證的主要問(wèn)題。除此之外，obestatin與ghrelin基因和前體肽同源而作用相反的生物學(xué)特性也是引起學(xué)者們極大興趣的原因之一。總之，obestatin的生物學(xué)特性和功能作用仍然有許多未解之謎，今后的研究將逐步揭開(kāi)其真實(shí)面目。

參考文獻

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