孫長(cháng)顥
　　哈爾濱醫科大學(xué)公共衛生學(xué)院，哈爾濱 150001

文章編號：1000－8020（2002）S0－0030－08

　　摘要：肥胖是遺傳物質(zhì)與環(huán)境因素相互作用的結果，在相同環(huán)境因素條件下，有人發(fā)病、有人則不發(fā)病，因此，尋找與環(huán)境因素相互作用的基因就顯得十分有意義。肥胖遺傳因素的作用表現在兩個(gè)方面：一方面遺傳因素起決定性作用，從而導致一種罕見(jiàn)的畸形肥胖；另一方面遺傳物質(zhì)與環(huán)境因素相互作用而導致肥胖，目前研究較多的是后一種情況。近幾年在肥胖研究中，陸續發(fā)現了與膳食相互作用的肥胖有關(guān)基因近20種。本文就與肥胖關(guān)系最為密切的幾種肥胖基因進(jìn)行綜述。 　　
關(guān)鍵詞：肥胖　基因　瘦素
　　中圖分類(lèi)號：R151.1 R394
　　文獻標識碼：A

Genes related to obesity developing

Sun Changhao

　　Department of Nutrition and Food Hygiene, Public Health College, Harbin Medical University, Harbin 150001,China

　　Abstract：Obesity is results of interaction between inheritance and environmental factors. Therefore, it is necessary to study obese genes related to environmental factors. The role of obese genetic factors are as follow: on one hand, obese genetic factors lead to a rare obesity disease, on the other hand, with the environmental factors' action obese genetic factors result in obesity. At present, the later were investigated more. More than 20 obese related genes were discovered. Among them, we will summarize some genes, which have the most related to obesity.

　　Key words: obesity, gene, leptin

　　肥胖發(fā)生的內因是指肥胖發(fā)生的遺傳學(xué)基礎。遺傳因素的作用表現在兩個(gè)方面：一方面 遺傳因素起決定性作用，從而導致一種罕見(jiàn)的畸形肥胖；另一方面遺傳物質(zhì)與環(huán)境因素相互 作用而導致肥胖，目前研究較多的是后一種情況。其實(shí)，目前許多與肥胖有關(guān)的慢性疾病( 如糖尿病、高血壓、心腦血管疾病、某些癌癥等)的發(fā)病機理，都是遺傳物質(zhì)與環(huán)境因素相 互作用的結果。二者相互作用有五種模式，見(jiàn)附圖。

　　該領(lǐng)域研究是目前國際上剛剛起步的研究熱點(diǎn)。比如在人類(lèi)基因組計劃完成之后，又相 繼提出了環(huán)境基因組、食物基因組等。環(huán)境因素與遺傳因素相互作用的實(shí)質(zhì)是，在相同環(huán)境 因素條件下，有人發(fā)病、有人則不發(fā)病(出現表型或不出現表型)；而改變環(huán)境因素，則會(huì )影 響發(fā)病率(表型出現率)。因此尋找與環(huán)境因素相互作用的基因就顯得十分有意義。在肥胖研 究中，近幾年有了很大突破，即陸續發(fā)現了與膳食相互作用的基因。到目前為止，已發(fā)現了 近20種與肥胖有關(guān)的基因。其中，肥胖基因與肥胖關(guān)系最為密切，下面首先介紹肥胖基因和 肥胖受體基因。

1　肥胖基因與瘦素

　　早在1953年，Kennedy就推測脂肪組織可能產(chǎn)生一種調節體重的激素，并提出了脂肪恒 定理論。該理論認為當機體進(jìn)食過(guò)多導致肥胖時(shí)，多余的脂肪通過(guò)這種激素向大腦發(fā)出超重 信號，機體就會(huì )減少攝食量，增加能量消耗，以維持體重恒定。這個(gè)理論得到了兩個(gè)看似簡(jiǎn) 單，但又非常巧妙和有說(shuō)服力的實(shí)驗驗證。1958年，Hervey證明脂肪組織產(chǎn)生的這種激素是 通過(guò)下丘腦發(fā)揮作用的。他們采用聯(lián)體大鼠(采用外科手術(shù)的方法，將2只大鼠的動(dòng)、靜脈吻 合，使2個(gè)大鼠的血液可以進(jìn)行交叉循環(huán))進(jìn)行實(shí)驗，1只大鼠下丘腦被破壞，另1只則未被破 壞，結果發(fā)現下丘腦受損傷的大鼠，出現多食、肥胖；未受損傷的大鼠出現攝食減少、體重 減輕。出現這種現象的原因是，下丘腦受損傷大鼠由于對這種激素不敏感，出現多食、肥胖 ，并過(guò)多地產(chǎn)生這種激素；未損傷大鼠由于來(lái)自損傷大鼠的過(guò)量激素作用，出現攝食減少、 體重減輕。1959年Hervey等人又進(jìn)行了如下實(shí)驗：將遺傳性肥胖動(dòng)物模型ob/ob小鼠和正常 小鼠進(jìn)行聯(lián)體實(shí)驗，結果發(fā)現ob/ob小鼠攝食減少，體重減輕。由此作者推測ob/ob小鼠由于 缺乏控制體重的這種激素，從而表現為肥胖，而聯(lián)體實(shí)驗時(shí)，正常小鼠可以給ob/ob小鼠提 供這種激素，從而降低了ob/ob小鼠的體重。

　　以上2個(gè)實(shí)驗證明，小鼠體內的確存在一種控制體重的激素，體內一旦缺乏這種激素或 對這種激素不敏感，就會(huì )導致肥胖，然而該激素是什么及編碼該激素的基因一直沒(méi)有搞清楚 ，長(cháng)期困擾著(zhù)學(xué)術(shù)界。直到1994年年底，張一影等人經(jīng)過(guò)七年的苦苦探索，終于在小鼠和人 定位克隆了肥胖基因(ob基因)，并發(fā)現了該基因編碼的蛋白質(zhì)－瘦素(Leptin)。瘦素就是人 們一直在尋找的控制體重的激素。這個(gè)迷經(jīng)過(guò)近40年的努力，終于被揭開(kāi)了。瘦素被發(fā)現的 過(guò)程說(shuō)明了什么？至少說(shuō)明了如下幾點(diǎn)：

11　ob基因的結構與功能

　　小鼠ob基因定位于第6號染色體，其編碼區基因序列長(cháng)度為4.5kb，編碼的蛋白質(zhì)含有16 7個(gè)氨基酸，命名為瘦素，分子量為16.0kD，是一種分泌型蛋白質(zhì)，可存在于體液中。功能 ：瘦素具有抑制食欲，減少攝食量，促進(jìn)能量消耗、抑制脂肪合成的作用。因此, 瘦素在維 持體重方面具有重要作用[1]。

　　先天性肥胖小鼠品系C57 BL/6J ob/ob小鼠，其ob基因第105位點(diǎn)的密碼子發(fā)生突破，由 CGA→TGA(翻譯終止信號)，結果導致翻譯終止信號過(guò)早引入，所編碼的蛋白失去一段氨基酸 ，產(chǎn)生截短型瘦素，這種類(lèi)型的瘦素失去了原有的功能，結果導致小鼠肥胖。現已有許多實(shí) 驗證實(shí)，瘦素可使先天性肥胖或膳食誘導肥胖小鼠的體重迅速恢復正常，即瘦素具有減肥作 用。

　　人的ob基因位于第7號染色體，長(cháng)約20kb，由3個(gè)外顯子，2個(gè)內含子組成，其轉錄區(或 編碼區)亦為4.5kb，編碼產(chǎn)物為166或167個(gè)氨基酸。Ob基因具有高度保守性，小鼠、大鼠和 人的同源性高達83％。但在人類(lèi)并沒(méi)有找到象小鼠一樣的第105位密碼子突變，也就是說(shuō)， 目前還不能用ob基因突變解釋人類(lèi)肥胖的原因。進(jìn)一步研究發(fā)現，也不能用ob基因表達降低 來(lái)解釋人類(lèi)肥胖發(fā)生的原因，因為大量研究發(fā)現肥胖者體內瘦素水平明顯地比體重正常者高 ，即瘦素與BMI(體重、尤其是體脂)成高度正相關(guān)。也就是說(shuō)，由于體重(確切地說(shuō)是體脂) 增加，導致ob基因表達增高，其目的是將過(guò)高的體重降下來(lái)。這是一種負反饋調節機制。換 句話(huà)講，從目前研究所獲得的信息看，ob基因不是肥胖發(fā)生的原因，而是肥胖發(fā)生的結果。 雖然瘦素對體重調節有重要作用，但不能解釋肥胖發(fā)生的原因。雖然ob基因找到了，但肥胖 的原因沒(méi)有找到。最初發(fā)現ob基因的時(shí)候，曾經(jīng)引起了世界轟動(dòng)，甚至有著(zhù)名學(xué)者在Nature 雜志上撰文，稱(chēng)ob基因的發(fā)現是肥胖研究歷史上具有劃時(shí)代的里程碑意義。甚至有學(xué)者認為 ob基因的發(fā)現，肥胖問(wèn)題就迎刃而解了。美國的兩個(gè)最大制藥公司羅氏公司和劍橋公司不惜 幾百萬(wàn)美元的重金，購買(mǎi)了ob基因的發(fā)現權和使用權。但至今為止，即不能用ob基因的突變 來(lái)解釋人類(lèi)肥胖的原因，也不能用瘦素來(lái)治療人類(lèi)肥胖(盡管在動(dòng)物身上取得了明顯的效果 ，但在人類(lèi)身上效果甚微)。因為人類(lèi)對瘦素存在抵抗問(wèn)題。盡管如此，人們對ob基因的研 究方興未艾，每年都有上千篇文章發(fā)表。這是因為，一方面ob基因的表達產(chǎn)物－瘦素，畢竟 具有重要的調節體重作用，并且受許多環(huán)境因素的影響，這對預防肥胖具有重要意；另一方 在，近年來(lái)研究發(fā)現，瘦素還具有許多其它功能，如對其它激素的調節、對青春期發(fā)育和生 殖系統的影響，對免疫系統的影響，對血管增殖的影響等。

12　肥胖基因表達的影響因素有

121　攝食對肥胖基因表達的影響　禁食時(shí)，ob基因表達降低；而進(jìn)食以后，ob基因表 達增強，并且認為是胰島素介導的反應。這也反映了ob基因表達的負反饋調節機制和維持體 重平衡機制。

122　膳食構成對ob基因表達的調節　在攝入能量相同的情況下，膳食構成對基因表達 沒(méi)有明顯的影響；而不同能量水平對基因表達卻有明顯的影響，即隨著(zhù)能量攝入增加，ob基 因表達明顯增強[2.3]。

123　膳食成分對ob基因表達的調節　試驗研究發(fā)現，幾丁聚糖、鉻和多不飽和脂肪酸 ，可降低肥胖大鼠體內過(guò)高的瘦素，即改善瘦素抵抗，并緩解因瘦素水平升高而引起的代謝 紊亂[4～9]。

124　其它因素　如運動(dòng)、寒冷、年齡、性別、不同生理狀態(tài)，都可影響ob基因的表達 。

　　了解影響ob基因表達的意義在于：在預防肥胖時(shí)，找出能提高ob基因表達因素，從而阻 止或延緩肥胖的發(fā)生；在治療肥胖時(shí)，找出能降低ob基因表達的因素，從而改善Leptin抵抗 、胰島素抵抗等代謝紊亂，降低因肥胖引起其它疾病發(fā)生的危險性。

2　瘦素受體

　　1995年底，Tartaglia等克隆了瘦素受體的cDNA。他們以重組的瘦素融合蛋白為材料， 首先觀(guān)察了瘦素特異結合位點(diǎn)的組織分布，發(fā)現小鼠腦脈絡(luò )叢有較多的瘦素結合位點(diǎn)，進(jìn)而 構建了脈絡(luò )叢細胞cDNA表達文庫，再用瘦素篩選，最終得到了小鼠瘦素受體的cDNA。該受體 的cDNA全長(cháng)約5.1kb，編碼1162個(gè)氨基酸，屬于I類(lèi)細胞因子受體家族，胞外區、跨膜區和胞 內區分別為839、21和302個(gè)氨基酸殘基[10]。人的瘦素受體由1165個(gè)氨基酸殘基構成，與小 鼠有近80％的同源性。胞內區部分氨基酸序列比較保守，其中存在兩個(gè)結構域，一個(gè)可以激 活Janus（煙魯綠）激酶，另一個(gè)可以和轉錄蛋白的激活因子相互作用，借以調節轉錄。胞 內區還有不少的絲氨酸殘基，是潛在的磷酸化位點(diǎn)，在介導胞內信息轉導中發(fā)揮重要作用。 這些結構特點(diǎn)提示，瘦素受體可以直接參與并啟動(dòng)胞內信號轉導，調節細胞功能。

　　小鼠瘦素受體的基因定位于第4號染色體，恰與糖尿病基因（Diabetes,db）位于同一染 色體區域，有三個(gè)實(shí)驗室分別進(jìn)行遺傳圖譜及基因組分析，證明db基因正是編碼瘦素受體的 基因[11.12]。Db基因發(fā)生突變后其轉錄產(chǎn)物出現異常拼接，在兩個(gè)外顯子中間多了一段插 入序列，所以產(chǎn)生一種異常的瘦素受體mRNA，經(jīng)翻譯生成較短的瘦素受體，此受體僅胞內區 部分較短，故可以同瘦素結合，但不能將信號傳至胞內，發(fā)揮調節作用。人類(lèi)的研究表明： 瘦素受體基因序列的兩微衛星多態(tài)標志DlSl98、D1S209與法國病態(tài)肥胖者的肥胖無(wú)關(guān)[13]。

　　瘦素受體首次在大鼠的脈絡(luò )叢中被克隆，該受體是屬于受體細胞因子家族。瘦素與其受 體結合的化學(xué)機理尚不清楚。瘦素受體的序列包括兩個(gè)結合區域。Db鼠瘦素受體基因的克隆 證明這個(gè)基因編碼5種不同的片段Ob－Ra、Ob－Rb、Ob－Rc、Ob－Rd、Ob－Re。Ob－Rb有長(cháng) 的胞質(zhì)區，包含幾個(gè)信號傳導所必需的位點(diǎn)，其它類(lèi)型的受體缺少或者完全沒(méi)有這些位點(diǎn)。

　　瘦素受體的突變導致肥胖已經(jīng)在db鼠上得到證實(shí)：C57BI/Ks db/ db鼠是典型的糖尿病 鼠，該鼠的瘦素受體Ob－Rb轉錄子包括一個(gè)帶有終止密碼子的插入序列，導致異常剪切。受 體Ob－Ra和其它類(lèi)型的受體在這種突變中不受影響。這說(shuō)明瘦素受體Ob－Rb是瘦素調節體重 降低所必需的。

　　雖然Ob－Ra受體有短的胞質(zhì)區域，但是受體Ob－Ra在脈絡(luò )叢和其它多種組織廣泛存在， 它的作用還不清楚。在培養細胞中受體Ob－Ra有激活基因表達和信號傳導的作用，盡管該作 用很弱[14]。這種作用在體內是否發(fā)生尚不清楚，受體Ob－Ra的功能可能與細胞表面的蛋白 質(zhì)構成二聚體有關(guān)，進(jìn)而協(xié)助瘦素通過(guò)血腦屏障。

　　受體Ob－Rb在下丘腦神經(jīng)細胞和其它細胞（T細胞和血管內皮細胞）中表達，原位雜交 方法證實(shí)下丘腦弓狀核、背內側核（DMH）、室旁核（PVN）、腹內側核（VMH）和下丘腦外 側核（LH）是瘦素受體Ob－Rb在中樞神經(jīng)系統的主要表達區域。這些神經(jīng)核是重要的體重調 節區[15]。在腹膜內注射瘦素后15分鐘內，瘦素引起大鼠下丘腦STAT3因子的轉錄活性增加[ 16]。其它組織的STAT3因子不受瘦素影響。瘦素也引起下丘腦FOS（STAT3的靶位）及其它幾 種基因表達增加[17]。

　　瘦素改變弓狀核神經(jīng)突觸傳遞，導致一些下丘腦的神經(jīng)超極化，瘦素對這些細胞有葡萄 糖效應。這種效應的產(chǎn)生有賴(lài)于A(yíng)TP依賴(lài)的鉀離子通道，用甲苯磺丁脲能夠阻斷這些通道， 抑制瘦素的這些效應[18]。這些電生理效應產(chǎn)生很快，不象是通過(guò)激活STAT蛋白質(zhì)而產(chǎn)生新 的轉錄。調節瘦素信號傳遞路徑進(jìn)而改變神經(jīng)電活性的物質(zhì)雖然還不知道，但是這為肥胖的 治療提供了新思路。

　　通過(guò)db糖尿病鼠和下丘腦損傷鼠存在瘦素抵抗這一現象，我們認為下丘腦是瘦素作用的 重要位點(diǎn)。下面的實(shí)驗也支持這一結論：在大腦室內能發(fā)揮減少食物攝入作用的瘦素注射量 在外周給予時(shí)并沒(méi)有發(fā)揮減少食物攝入的作用。在大腦室內注射瘦素每小時(shí)3ng能減少皮下 脂肪的貯備，而在外周給予瘦素劑量大于每小時(shí)500ng才能達到同樣的效果。瘦素對能量消 耗的影響與給予的途徑無(wú)關(guān)[19]。

　　在大腦室內低劑量的瘦素能導致攝食的短暫減少，直至脂肪組織耗盡時(shí)，攝食又恢復到 正常水平。當脂肪組織耗盡時(shí)，機體對瘦素抑食作用的衰減可能是在骨胳肌中存在沒(méi)有被發(fā) 現的信號。提示外源性瘦素的作用不同于聯(lián)體生活鼠體內的瘦素，聯(lián)體生活的瘦鼠接受db/ db鼠血漿后，表現為厭食并且最終死于饑餓。對于這種死亡的解釋可能要有賴(lài)于瘦素以外的 其它因子。

　　瘦素轉運進(jìn)入中樞神經(jīng)系統的機制還不清楚，瘦素是在小鼠或人類(lèi)大腦的毛細血管內皮 吸收，瘦素的主動(dòng)轉運可能是通過(guò)Ob－Ra或者是其它的蛋白質(zhì)載體[20]。一些Ob－Rb陽(yáng)性神 經(jīng)投射到正中隆起－下丘腦腦室周?chē)鞴伲赡苁俏挥谘X屏障的前面。腦室周?chē)鞴俚?毛細管上有一些直接連接血液和中樞神經(jīng)的特殊區域孔。

　　瘦素也作用于周?chē)毎θ祟?lèi)的T細胞CD4＋有直接刺激分裂效應，在高劑量時(shí)瘦素能 直接增加內皮細胞血管生成。在體內瘦素也調節胰島β細胞功能[21]，瘦素還直接作用于其 它類(lèi)型的細胞。瘦素的受體廣泛表達，Ob－Ra受體在許多組織中的表達量都是最多的。雖然 瘦素在腦室內的作用是降低體重，而瘦素的直接外周作用與體重降低無(wú)關(guān)，但是瘦素作用的 全貌還不清楚。瘦素有可能作用于許多組織，具有其它的生理系統功能。Lox－cre系統能特 異的導致某一組織瘦素受體突變，借助Lox－cre系統，我們可以在中樞神經(jīng)系統瘦素活性受 阻的情況下，研究周?chē)菟厮l(fā)揮的作用。

　　用Ob－Rb突變的方法可以證明Ob－Rb的幾個(gè)羧基終止區域是活化信號傳導所必需的。瘦 素受體活化依賴(lài)于Jak2激酶及Ob－Rb同型二聚體配體結合后的磷酸化。受體同型二聚體可能 不是配體依賴(lài)：一種桿狀病毒表達的受體可以自發(fā)的形成同型二聚體[22]。在體外瘦素與其 受體的結合能導致STAT1、3、5的活化，而在體內瘦素只活化STAT3。瘦素也能導致SHP2酪氨 酸磷酸化，SHP2是一種磷酸酪氨酸磷酸酶，它能降低JAK2磷酸化，也能降低瘦素誘導的受體 基因的轉錄[23]。SOC3同SHP2一樣也參與了瘦素調節的信號傳導，其作用可能是下調對瘦素 的反應[24]。

　　瘦素和受體目前研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢：

　　a.研究肥胖病人體內產(chǎn)生瘦素抵抗的原因，并研究改善抵抗的措施。

　　b.鑒于瘦素的受體是糖尿病基因(db基因)，同時(shí)瘦素與胰島素之間有非常密切的相互調 節機制，因此國外正研究瘦素與糖尿病的關(guān)系。

　　c.研究瘦素促進(jìn)能量和三大營(yíng)養素代謝的途徑和瘦素抑制食欲的信號傳導途徑。

　　d.目前已發(fā)現瘦素不僅在脂肪組織表達，而且還在許多其它組織中表達，并且許多組織 有它的受體，如胃、乳腺、子宮內膜、胎盤(pán)等，但它們的生理意義和功能目前還不清楚。

　　e.研究ob基因及瘦素受體基因的多態(tài)性，以便進(jìn)一步探討瘦素及其受體與人類(lèi)肥胖的關(guān) 系。

　　ob基因發(fā)現的另外一個(gè)重要意義在于，使人們真正認識到遺傳因素在肥胖發(fā)生中的重要 作用，并激發(fā)起了人們對肥胖相關(guān)基因研究的熱潮。陸續又有許多基因被發(fā)現了，如UCP基 因、神經(jīng)肽Y基因、增食因子A、B基因和黑色素皮質(zhì)激素受體4基因等，下面就分別介紹一下 這些基因。

3　解偶聯(lián)蛋白基因(uncoupling protein gene，UCP gene)

　　早在1978年，美國學(xué)者在研究產(chǎn)熱機制時(shí)，就發(fā)現了解偶聯(lián)蛋白基因及其表達產(chǎn)物(現 簡(jiǎn)稱(chēng)為UCP1) [25]。該基因特異地在褐色組織中表達，其表達產(chǎn)物UCP1存在于線(xiàn)粒體，并是 線(xiàn)粒體內膜的轉移因子，可使細胞呼吸的氧化磷酸化解偶聯(lián)，使能量不以ATP形式貯存，而 以熱量形式散失掉。因褐色脂肪組織主要存在于嚙齒動(dòng)物體內，而人體內幾乎沒(méi)有褐色脂肪 組織，因而UCP1只能闡明嚙齒動(dòng)物產(chǎn)熱和肥胖發(fā)生機制，而對人類(lèi)沒(méi)有實(shí)際意義。因此科學(xué) 家們一直在尋找其它的解偶聯(lián)蛋白基因。終于在1997年先后發(fā)現了UCP2和UCP3[26]， 1999 年、2000年又分別先后發(fā)現了UCP4和UCP5[27]。這4種新發(fā)現的解偶聯(lián)作用，均能促進(jìn)能量 以熱量形式消耗掉。然而它們又有許多不同之處：UCP2能在許多組織中表達，如白色脂肪、 褐色脂肪、骨骼肌、心、腦、肺、腎臟、脾、胎盤(pán)、淋巴細胞等；UCP3主要在骨骼肌中表達 ，而且主要決定基礎代謝率；UCP4和UCP5則只在腦組織中表達，與腦的以能量消耗有關(guān)。因 此這五種解偶聯(lián)蛋白在機體內的綜合作用，可能就決定了一個(gè)人的整體代謝率，決定了熱量 消耗，從而也就決定了一個(gè)人的肥胖傾向。目前已有許多動(dòng)物實(shí)驗和人群實(shí)驗資料證明，UC P2和UCP3在肥胖人群中表達活性降低，因而降低了基礎代謝率和能量消耗，從而導致了肥胖 。也就是說(shuō)，UCP2、UCP3表達活性降低可能是人類(lèi)肥胖發(fā)生的部分原因。因此，尋找刺激解 偶聯(lián)蛋白表達并增強其活性的內外因素，對于預防和控制肥胖具有重要的實(shí)際意義[28]。

4 　神經(jīng)肽Y基因

　　NPY是一個(gè)具有36個(gè)氨基酸殘基的單鏈多肽，它屬于胰多肽家族。該肽鏈折疊成發(fā)夾結 構，使分子的兩端靠攏以利于與受體結合。“Y”指的就是分子兩端的酪氨酸殘基。

　　NPY最初是從豬腦中分離出來(lái)的，現在知道它普遍存在于哺乳動(dòng)物的大腦中，在外周交 感神經(jīng)中也有發(fā)現。下丘腦的NPY對維持能量平衡具有深遠的意義，并通過(guò)刺激促腎上腺素 皮質(zhì)激素釋放激素（CRF）和促腎上腺素皮質(zhì)激素（ACTH）的釋放，以促進(jìn)腎上腺皮質(zhì)激素 的分泌。NPY在大腦的其它部位也參與了清醒、情緒以及心血管和呼吸系統的中樞調節。

　　NPY在下丘腦的濃度很高，它主要來(lái)自下丘腦弓狀核（ARC）的神經(jīng)元。這些神經(jīng)元的突 起延伸至室旁核（PVN）和背中核（DMH），這兩部分均含有豐富的NPY－免疫反應神經(jīng)末梢[ 29]。ARC－NPY神經(jīng)元的主要生理作用如下：在饑餓、胰島素缺乏的糖尿病、泌乳和劇烈運 動(dòng)狀態(tài)下，能刺激攝食和能量的高度貯存，具體表現在飲食亢進(jìn)和褐色脂肪組織（Brown Ad ipose Tissue, BAT）產(chǎn)熱減少，這對于恢復能量平衡和生存具有重要的意義。有證據表明 ，與NPY直接注入PVN和其它位點(diǎn)的反應相似，在上述能量失衡狀態(tài)下ARC－PVN神經(jīng)元被激活 [30]，禁食和胰島素缺乏的糖尿病總是伴隨ARC神經(jīng)元中NPYmRNA水平的升高及ARC－PVN和DM H中NPY濃度的上升，伴隨PVN中NPY分泌的增強；而且，下丘腦NPY高親和力受體的數量減少 ，外源性NPY引起的飲食亢進(jìn)被削弱，這可能是由于下丘腦的高濃度NPY對受體的負調節造成 的[31]。

　　因此，ARC－PVN神經(jīng)元對能量穩態(tài)的調節可能在于它們能感受到機體貯能的減少（如體 脂下降），并通過(guò)刺激攝食和減弱BAT產(chǎn)熱來(lái)恢復能量平衡[32]。

　　NPY對攝食與肥胖的影響

　　眾所周知，中樞神經(jīng)系統是攝食行為的重要調節者。但對中樞神經(jīng)系統調節能量攝取和 能量消耗的機制了解甚少。下丘腦損傷和腦區的直接刺激研究提示，腦調節能量代謝的部位 多集中在下丘腦[33]。日益增多的事實(shí)證明，在下丘腦中NPY有刺激攝食的作用。在腦室中 注射N(xiāo)PY可引起多種動(dòng)物，例如大鼠、小鼠、豬等的食欲增加。Zarjevski等發(fā)現當長(cháng)期在腦 室中給予NPY，導致多食、體重增加，血甘油三酯增高，增加肝和白色脂肪組織的生脂活性[ 34]。Wilding對生理性多食模型—妊娠、哺乳期動(dòng)物進(jìn)行研究，發(fā)現妊娠，哺乳期進(jìn)食較對 照組明顯增加，其弓狀核NPY的mRNA也較對照組增加，血中胰島素及血糖水平和對照組無(wú)差 異[35]。外源性給予NPY與多食的生理模型均證明，NPY具有刺激攝食的作用。

　　NPY與肥胖之間也存在著(zhù)密切的聯(lián)系，用原位雜交方法證實(shí)有肥胖傾向的SD大鼠比攝食 抵抗的SD大鼠弓狀核的NPYmRNA高39％，飲食限制和高脂飲食均不能改變升高的弓狀核NPY的 mRNA水平，說(shuō)明NPY的調節失控可導致肥胖[36]。對遺傳性肥胖鼠（例fa/fa鼠和cp/cp鼠） 的研究也證實(shí)，其下丘腦NPY的mRNA和蛋白質(zhì)含量均增高。用正常血糖高胰島素鉗夾技術(shù)證 明腦室灌注NPY能使腹股溝及子宮旁脂肪組織對糖的利用下降。腹股溝脂肪組織中GLUT4的表 達及蛋白含量均降低。Billington等進(jìn)一步研究證實(shí)，腦室內注射N(xiāo)PY后褐色脂肪產(chǎn)熱蛋白 —解偶聯(lián)蛋白的mRNA表達下降，增加白色脂肪的脂蛋白脂肪酶的mRNA水平[37]，有利于脂肪 的堆積，產(chǎn)生肥胖。

　　定位研究提示NPY對攝食的影響主要發(fā)生于下丘腦的室旁核或接近于穹周區。高濃度的N PY通常被發(fā)現在室旁核，而室旁核主要是接受弓狀核和其它腦區的神經(jīng)軸突。對NPYmRNA的 研究表明弓狀核的濃度最高。通過(guò)對食物剝奪及給食實(shí)驗證實(shí)，NPY的濃度變化在室旁核， 而NPY的mRNA表達在弓狀核。提示NPY在弓狀核合成，然后通過(guò)軸突輸送到室旁核，經(jīng)室旁核 分泌而參與攝食的調節。

　　近年發(fā)現瘦素（Leptin）參與攝食及體內能量代謝的調節作用，也是通過(guò)NPY發(fā)揮的[38 ]。由于肥胖基因的突變，使體內瘦素表達為一種無(wú)活性的蛋白質(zhì)，瘦素的缺乏，使大鼠出 現多食、血糖增高、肥胖及弓狀核NPY mRNA水平的增高。給予外源性瘦素，可使弓狀核NPY mRNA表達接近正常，而使多食、血糖增高及肥胖等癥狀逆轉。瘦素注射入血液中能迅速進(jìn)入 下丘腦的內側基底部及弓狀核附近的腦區，與這些部位的瘦素受體結合，對NPY mRNA的表達 進(jìn)行調控。把ob/ob肥胖小鼠的NPY基因造成突變，使該鼠既缺乏瘦素也缺乏NPY，結果發(fā)現 同原ob/ob鼠不同，該鼠攝食下降，能量消耗增加，發(fā)生糖尿病、不育、生長(cháng)發(fā)育遲緩的傾 向明顯降低[39]。從而進(jìn)一步證實(shí)瘦素是通過(guò)NPY對體內代謝發(fā)生作用的。

5　增食因子A、B

　　在1998年探索控制進(jìn)食新藥的實(shí)驗中，Yanagisawa等在大鼠下丘腦腹外側發(fā)現了兩種與 食欲有關(guān)而與瘦素作用相反的神經(jīng)肽—增食因子A和B（orexin A and B）。這是繼瘦素后的 又一重大發(fā)現。與以往根據動(dòng)物肥胖模型基因突變有意識地尋找肥胖基因的情況不同，增食 因子A和B完全是一種現代分子篩選技術(shù)在實(shí)驗過(guò)程中的意外收獲。

　　從大鼠腦中分離出的增食因子A（orexinA）為3562Da，含有33個(gè)氨基酸的神經(jīng)肽，N端 是焦谷氨酰的殘基，C端被酰胺化，4個(gè)半胱氨酸殘基形成兩套鏈內的雙硫鍵。從牛腦中分離 的增食因子A的序列與大鼠完全一致。增食因子B為2937Da含有28個(gè)氨基酸的神經(jīng)肽。其中， 46％的（13個(gè)）氨基酸與增食因子A一致[40]。增食因子A和B的氨基酸順序不同于其它已知 的神經(jīng)肽。已克隆的增食因子前體cDNA及增食因子基因序列分析結果預示：小鼠和人的增食 因子A的氨基酸序列與大鼠和牛的完全一致；而人增食因子B的氨基酸序列中有兩個(gè)氨基酸不 同于嚙齒類(lèi)動(dòng)物。人和小鼠增食因子前體的氨基酸序列有83％是一致的，小鼠和大鼠則有95 ％的一致性。用輻射雜交細胞板（radiation hybrid）作圖法得知，增食因子前體的基因位 于染色體17q21位點(diǎn)。此結果提示，該基因可能與“17染色體相關(guān)連性癡呆”的一組神經(jīng)退 化變性疾病如脫抑制－癡呆－帕金森綜合征－肌萎縮復合體（DDPAC）及蒼白球－橋腦－黑 質(zhì)退化（PPND）有關(guān)。上述疾病可能由等位基因突變引起。最近，DDPAC和PPND均被定位于 染色體17q21－22位點(diǎn)。N端被酰氨化是翻譯后修飾的結果，這種現象也常見(jiàn)于其它神經(jīng)肽。

　　增食因子的受體有兩種，分別稱(chēng)為OX1R、OX2R。增食因子A和B均可激活OX1R，但增食因 子A與OX1R的親和力大于增食因子B； OX2R與增食因子A和B都有很強的親和力，其中對后者 的親和力稍高于前者。所以OX2R是增食因子A和B的非選擇性受體，而OX1R對增食因子A有選 擇性。OX1R的氨基酸序列與其它神經(jīng)肽受體有較多相同之處。OX1R與OX2R氨基酸序列的一致 性達64％，明顯高于其它神經(jīng)肽受體。人與大鼠OX1R的一致性達94％，OX2R的一致性達95％ 。此結果提示增食因子受體基因在種系發(fā)育中是高度保守的。其基因定位為：OX1R－lp33； OX2R－6cen(p11－q11)[41]。

　　用Northern blot法分析成年大鼠組織發(fā)現，0.7kb的增食因子前體mRNA除在睪丸有少量 的表達外，幾乎僅在腦中表達，而OX1R、OX2R的mRNA也僅見(jiàn)于腦組織中。這進(jìn)一步證實(shí)增食 因子僅在中樞神經(jīng)系統中發(fā)揮作用的推斷。用原位雜交及免疫組化法研究大鼠腦，發(fā)現含增 食因子的神經(jīng)元在成年大鼠下丘腦及下丘腦腹部?jì)蓚瘸蕦ΨQ(chēng)的不連貫分布。

　　給雄性大鼠側腦室快速灌注增食因子A, 發(fā)現Orexin A對攝食的促進(jìn)作用在1小時(shí)內呈劑 量－效應關(guān)系，3nmol 增食因子A可使進(jìn)食量增加6倍，而30 nmol 增食因子A可使進(jìn)食量增 加10倍，這種效應可持續4小時(shí)。給雄性大鼠側腦室灌注3 nmol或30 nmol的增食因子B可分 別使進(jìn)食量增加5倍和12倍。但增食因子B的增食效應僅能持續2小時(shí)，短于增食因子A，其原 因可能是因為增食因子B是線(xiàn)性多肽，有一個(gè)自由的氨基端，而增食因子A經(jīng)過(guò)翻譯修飾形成 了二硫鍵。增食因子A和B增食效應的持續時(shí)間不同，可能意味著(zhù)二者在中樞神經(jīng)系統有不同 的功能，但無(wú)論是增食因子A還是增食因子B，增食效應都低于NPY。成年雄性大鼠禁食48小 時(shí)后，用Northern blot法分析丘腦及下丘腦增食因子前體mRNA比正常進(jìn)食的對照組大鼠增 加2.4倍，NPY mRNA的水平也被上調，但增加的幅度小于前者[41]。

　　增食因子及其受體的發(fā)現使人們對機體能量平衡的機制有了更深入的認識。然而，要全 面了解增食因子生理作用尚需進(jìn)行大量的藥理及分子遺傳學(xué)實(shí)驗。但增食因子的臨床前景決 不是僅僅增加惡病質(zhì)、神經(jīng)性厭食等消瘦病人的食欲而已，它的受體拮抗劑將可能為治療肥 胖、糖尿病等能量代謝失衡性疾病提供有效手段。

6　黑色素皮質(zhì)激素受體－4 基因

　　在一種南美豚鼠的體內發(fā)現了一種蛋白—刺蛋白（Agouti Protein），正常時(shí)Agouti僅 在毛囊內表達，其表達產(chǎn)物Agouti蛋白是黑素細胞刺激素受體（MCR1）的高親和力拮抗劑， 調節毛囊中色素合成的比例。Agouti蛋白也是下丘腦MCR4受體的拮抗劑，它與黑色素皮質(zhì)素 （melancortin）競爭結合下丘腦中黑色素皮質(zhì)素受體（MCR4），抑制了黑色素皮質(zhì)素作用 ，使該鼠由正常黑色被毛變?yōu)辄S色被毛并伴有肥胖表型[42]。Huszar[43]用敲除MCR4基因的 小鼠進(jìn)行15周的飼養實(shí)驗，結果，雌鼠、雄鼠體重分別比對照組高出100％和50％，血胰島 素水平則分別高出60倍和14倍，血糖水平亦顯著(zhù)升高，并出現肥胖表型。Fan等給ob/ob肥胖 小鼠腦室注射黑色素皮質(zhì)素的拮抗物（類(lèi)似于刺蛋白），也能增加小鼠的攝食量，而注射黑 色素皮質(zhì)素的類(lèi)似物則抑制小鼠的攝食[44]。由此可見(jiàn)，黑色素皮質(zhì)素與MCR4作用可抑制體 重的增長(cháng)，而刺蛋白與MCR4作用則促進(jìn)體重的增長(cháng)。值得注意的是Agouti肥胖鼠和MCR4受體 缺陷鼠的血漿瘦素水平均明顯高于正常動(dòng)物，這似乎可以說(shuō)明，MCR4受體功能的缺陷使動(dòng)物 不能對瘦素作用出正常反應，導致肥胖。存在黑色素皮質(zhì)激素異常的黃色刺鼠和敲掉了黑色 素皮質(zhì)激素受體4（MCR4）的大鼠表現為肥胖和瘦素抵抗。一個(gè)神經(jīng)元亞群表達Ob－R和POMC ，并且瘦素調節POMC（黑色素刺激激素的前體）基因的表達。Α－MSH和MSH的激動(dòng)劑能降低 食欲，用α－MSH抑制劑能降低注射瘦素的抑食效果[45]。刺鼠相關(guān)轉錄子是一種外源性的 黑色素皮質(zhì)激素的抑制劑，它也能調節體重，過(guò)度表達該蛋白的轉基因鼠明顯肥胖。刺鼠編 碼這一蛋白mRNA的量是ob/ob肥胖鼠的8倍[46]。

　　研究發(fā)現，多不飽和脂肪酸、鉻和鐵能明顯增強UCP2或UCP3的表達[47]，增加能耗；降 低神肽Y和增食因子A、B的表達，降低食欲；并能明顯降低肥胖大鼠體重，同時(shí)可改善胰島 素抵抗，糾正血糖和血脂代謝紊亂。這些實(shí)驗表明，這三種營(yíng)養素不僅在肥胖發(fā)生的機理上 具有重要的探索價(jià)值，而且對于預防和控制肥胖具有重要的實(shí)際應用價(jià)值。但有些問(wèn)題還需 進(jìn)一步研究。雖然已發(fā)現了有近20種基因與肥胖有關(guān)，但真正能解釋肥胖發(fā)生原因的基因目 前還沒(méi)有找到。然而許多研究發(fā)現，遺傳因素確實(shí)起到了很大作用。例如人群和動(dòng)物都存在 對肥胖易感和抵抗的現象。動(dòng)物實(shí)驗也發(fā)現了這種情況，這說(shuō)明易感者和抵抗之間存在著(zhù)遺 傳差異，進(jìn)一步分析差異的原因可能對解決肥胖問(wèn)題有重要意義。

7　參考文獻

1　Zhang YY, Proenca R, Maffei M, et al. Positional cloning of the mouse obese g ene and its human homologue. Nature,1994， 372: 425－432

2　孫長(cháng)顥，張宏偉，王舒然，等. 不同膳食構成對肥胖基因表達的影響研究.中國公共衛生 ，1998, 14(5):277－280

3　孫長(cháng)顥，張宏偉，陳炳卿，等.不同飼料構成對大鼠肥胖基因表達產(chǎn)物─瘦素的影響研究 .中華預防醫學(xué)雜志，1999，33(4):214－217

4　Sun CH, Liu ZF，Wang SR， et al. Body weight, concentration of plasma leptin and serum testosterone of rats in response to feeding of Chitosan. World J Castr oenterol ，2000,6： 56－57

5　孫長(cháng)顥，劉志芳，王舒然，等.幾丁聚糖對大鼠體重的影響及其與體內瘦素和睪酮關(guān)系的 研究.中國公共衛生，2001,17(4):325

6　孫長(cháng)顥，劉志芳，王舒然，等.幾丁聚糖對肥胖大鼠體重的影響及其與體內瘦素、血脂水 平的關(guān)系.中國公共衛生，2001，17(10)：887－888

7　孫長(cháng)顥，張薇，王舒然，等.鉻對大鼠體重及體內瘦素和胰島素水平的影響.衛生研究，2 000,29(6):370－371

8　孫長(cháng)顥，張薇，王小雪，等.鉻對大鼠肥胖基因表達及血糖、血脂的影響.營(yíng)養學(xué)報，200 1，23(4):346

9　王舒然，孫長(cháng)顥，考慶軍，等.葡萄糖酸鉻、魚(yú)油對肥胖大鼠胰島素抵抗和瘦素抵抗的影 響.衛生研究， 2001, 30(5):284－286

10　Tartaglia L, Dembski M, Wang X, et al. Identification and expression cloning of a leptin receptors OB－R. Cell, 1995， 83: 1263－1271

11　Chua SC, Chung WK, Wu P, et al. Phenotypes of mouse diabetes and rat fatty d ue to mutations in the OB (leptin)receptor. Science, 1996， 271: 994－997

12　Lee GH, Proenca R, Montez JM, et al. Abnormal splicing of the leptin recepto r in diabetes mice. Nature, 1996， 397: 632－635

13　Francke S, Clement K, Dina C, et al. Genetic studies of the leptin receptor gene in morbidly obese French Caucasian families. Hum Genet, 1997， 100: 491

14　Bjorbaek C, Uotani S, Da Silva B, et al. Divergent signaling capacities of t he long and short isoforms of the leptin receptor. J Biol Chem，1997， 272: 3268 6－32695 　

15　Fei H, Okano HJ, Li C, et al. Anatomic localization of alternatively spliced leptin receptor (Ob－R)in mouse brain and other tissues. Proc Natl Acad Sci USA ，1997， 94: 7001－7005

16　Vaisse C, Halaas JL, Horvath CM, et al. Leptin activation of Stat3 in the hy pothalamus of wild－type and ob/ob mice but not db/db mice. Nature Genet, 1996， 14: 95－97

17　Woods AJ，Stock MJ. Leptin activation in hypothalamus. Nature， 1996， 381: 745

18　Spanswick D, Smith MA, Groppi VE, et al. Leptin inhibits hypothalamic neuron s by activation of ATP－sensitive potassium channels. Nature, 1997， 390: 521－5 25

19　Kamohara S, Burcelin R, Halaas JL, et al. Acute stimulation of glucose metab olism in mice by leptin treatment. Nature, 1997， 389: 374－377

20　Banks WA, Kastin AJ, Huang W, et al. Leptin enters the brain by a saturable system independent of insulin. Peptides, 1996， 17: 305－311

21　Wang MY, Koyama K, Shimabukuro M, et al. Ob－Rb gene transfer to leptin－res istant islets reverses diabetogenic phenotype. Proc Natl Acad Sci USA , 1998，9 5: 714－718

22　DeVos R, Guisez Y, Van der Heyden J, et al. Ligand－independent dimerization of the extracellular domain of the leptin receptor and determination of the sto ichiometry of leptin binding. J Biol Chem, 1997， 272: 18304－18310

23　Carpenter LR, Farruggella TJ, Symes A, et al. Enhancing leptin response by p reventing SH2－containing phosphatase－2 interaction with ob receptor. Proc Natl Acad Sci USA, 1998， 95: 6061－6066

24 Bjorbaek, Christian, Elmquist, et al. Identification of SOCS－3 as a poten tial mediator of central leptin resistance. Mol Cell, 1998， 619－625

25　Harper ME. Obesity research continues to spring leaks. Clin Invest Med,1997, 20(4):239－244

26　Wolf G. A new uncoupling protein: a potential component of the human body we ight regulation system. Nutr Rev,1997,55(5):178－179

27　Mao W. A novel brain－specific mitochondria protein that reduces membrane po tential in mammalian cells. FEBS LETT, 1999,443(3): 326－330

28　付榮霞 孫長(cháng)顥，孫文廣，等，飼料構成影響大鼠解偶聯(lián)蛋白－2基因的表達.中國公共 衛生，2002,18(7):771－773

29　Bai FL, Yamano M, Shiotani Y, et al . An arcuato－paraventricular and －dors omedial hypothalamic neuropeptide Y－containing system which lacks noradrenaline in the rat. Brain Res, 1985， 331: 172－175　

30　Frankish HM, Dryden S, Hopkins D, et al. Neuropeptide Y, the hypothalamus, a nd diabetes: insights into the central control of metabolism. Peptides, 1995， 1 6: 757－771

31　Frankish HM, McCarthy HD, Dryden S, et al. Neuropeptide Y receptor numbers a re reduced in the hypothalamus of streptozotocin－diabetic and food－deprived ra ts: further evidence of increased activity of hypothalamic NPY－containing pathw ays. Peptides,1993， 14: 941－948.

32　Tomaszuk A, Simpson C, Williams G, et al. The hypothalamus and the regulatio n of energy homeostasis. Horm Res, 1996,46: 53－58

33　Viberg TR, Keesey RE. Reduced energy expenditure after ventromedial hypothal amic lesions in female rats. Am J Physiol, 1984， 247: R183－188

34　Zarjevski N, Cusin I, Vettor R, et al. Chronic intracerebroventricular neuro peptide Y administration to normal rats mimics hormonal and metabolic changes of obesity. Endocrinology, 1993， 133: 1753－1758

35　Wilding JP, Ajala MD, Lambert PD, et al. Additive effects of lactation and f ood restriction to increase hypothalamic neuropeptide Y mRNA in rat. J Endocrino l, 1997， 152: 365－369

36　Levin BE, Dunn－Meyndll AA. Dysregulation of arcuate nucleus preproneuropept ide Y mRNA in diet－induced obese rats. Am J Physiol, 1997， 272: R1365－1370

37　Billington CJ, Briggs JE, Harker S, et al. Neuropeptide Y in hypothalamic pa raventricular nucleus: a center coordinating energy metabolism. Am J Physiol, 19 94， 266: R1765－1770

38　Schwartz MW, Baskin DG, Bukowski TR, et al. Specificity of leptin action on elevated blood glucose and hypothalamic neuropeptide Y gene expression in ob/ob mice. Diabetes, 1996， 45: 531－535

39　Erickson JC, Hollopeter G, Palmiter RD. Attenuation of the obesity syndrome of ob/ob mice by the loss of neuropeptide Y. Science, 1996， 274: 1704－1707

40　Sakurai, Takeshi, Amemiya, et al. Orexins and orexin receptors: a family of hypothalamic neuropeptides and G protein－coupled receptors that regulate feedin g behavior.Cell, 1998， 92: 573－585

41　Gerald C, Walker MW, Criscione L, et al. A receptor subtype involved in neur opeptide－Y induced food intake. Nature,1996， 382: 168－171

42　Lu D, Willard D, Patel IR, et al. Agouti protein is an antagounist of the me lanocyte－stimulating hormone receptor. Nature, 1994， 371: 799－822

43　Huszar D, Lynch C, Victoria F, et al. Targeted disruption of the melanocorti n－4 receptor results in obesity in mice. Cell, 1997， 88: 131－141

44　Fan W, Boston BA, Kesterson RA, et al. Role of melanocortinergic neurons in feeding and the agouti obesity syndrome of ob/ob mice. Nature, 1997， 385: 165－ 168

45　Satoh N, Ogawa Y, Katsuura G, et al. Satiety effect and sympathetic activati on of leptin are mediated by hypothalamic melanocortin system. Neurosci Lett， 1 998， 249: 107－110

46　Ollmann MM, Wilson BD, Yang YK, et al. Antagonism of central melanocortin re ceptors in vitro and in vivo by agoutirelated protein. Science, 1997， 278: 135 －138

47　孫文廣，孫長(cháng)顥，付榮霞，等.鐵對肥胖大鼠解偶聯(lián)蛋白(UCP2和UCP3)基因表達的影響. 衛生研究，2002，31(3)：174－177