瘦素在脂肪性肝病發病機制中的研究進展

王 霞，徐光華，謝 雯

(1.延安大學附屬醫院感染病科，陜西 延安 716000;2.首都醫科大學附屬北京地壇醫院肝病中心，北京 100015)

隨著現代生活和工作方式的轉變，飲食結構的變化，脂肪肝的發病率呈逐年上升的趨勢，且越來越年輕化。而且隨著研究的深入，表明脂肪肝不加以控制，則發生糖尿病、冠心病、高血壓等疾病的風險明顯增加[1]。近年的研究還發現脂肪肝可以進展為肝炎、肝硬化、甚至肝癌[2，3]，而且與瘦素密切相關[4]。因此對脂肪肝發病機理的研究和探索對脂代謝紊亂及其相關性疾病有深遠的意義。其中瘦素是人體白色脂肪組織分泌的一種多肽類激素，對于人體的能量穩態平衡的調節有重要作用，尤其與脂肪肝的發生、發展、轉歸有密切的關系，下面就兩者的關系做一綜述。

1 Leptin的結構與組織分布

1994年Zhang等第一次成功克隆出小鼠肥胖(ob)基因及人類的同源序列，并證實Leptin由ob基因編碼[5]。人類的ob基因位于7號染色體長臂3區1帶3亞帶(7q31.3)，單拷貝，全長20 kb，包括3個外顯子和2個內含子。外顯子2和3為編碼區，為保守的單一開讀框，編碼N端帶有21個氨基酸信號肽的167個氨基酸多肽。5側翼順序含有TATA盒、3個拷貝的GC盒和1個CCAAT/增強子結合蛋白結合位點。3端包含3～7 kb的非編碼區和富含CT的序列。成熟的瘦素是切掉信號肽后的146個氨基酸多肽，分子量為16Kd，具有強親水性。瘦素的2個半胱氨酸殘基(cys96與cys146)由一個二硫鍵形成鏈內二硫鍵結構。增強了瘦素空間結構的穩定性。而蛋白羧基端形成一個環狀結構。根據其氨基酸序列推測，瘦素是一個球形分子，無明顯的結構域或跨膜區，以單體形式存在。ob基因在皮下、脂肪、大網膜、腸系膜、后腹膜有較高表達，在棕色脂肪、胃、骨骼肌、軟骨組織、腦下垂體、乳房、卵巢、胎盤等組織也少量表達[6]。

2 Leptin受體的結構和組織分布

1995年Tartaglia首次從小鼠脈絡從中克隆出Lep－R基因，它是由糖尿病(diabetes.db)基因編碼的，含有130個糖蛋白亞基，分子量190 kd[7]。LR屬于Ⅰ類細胞因子受體家族成員。人的 db基因位于1號染色體短臂3區1帶(1p31)，長約70 kb。由20個外顯子和19個內含子構成，CDNA長3.5 kb，編碼1165個氨基酸殘基構成瘦素受體蛋白。LR為單跨膜受體，由胞外、跨膜、和胞內三個結構域構成。胞外結構域長度一致，細胞外由816個氨基酸殘基，跨膜域有23個氨基酸殘基。胞內存在差異，根據胞內結構域不同，可分為長受體、短受體和可溶性受體三種亞型[8]。長型為LRb，主要分布在下丘腦多個核團區和表達神經多肽Y(NPY)的細胞膜上，通過JAK/STAT和MAPK途徑調節信號轉導作用[9];短受體有 LRa、LRc、LRd、和 LRf，其中 LRa 主要分布于大腦脈絡膜及血腦屏障的微血管從中，作為瘦素結合/轉運蛋白使瘦素通過血腦屏障進入腦脊液;LRe是一種可溶性受體，血液中以較高的親和力與Lep結合，在調節血漿中游離Lep水平中發揮重要的作用[10]。瘦素受體在體內廣泛存在，主要表達于中樞神經系統、內皮細胞、胰島β細胞、卵巢、CD34+骨髓造血前細胞、單核巨噬細胞、T細胞和B細胞。

3 瘦素的分泌規律及血漿水平

瘦素的分泌呈晝夜節律性脈沖式分泌，且遵循一定的生理節律。早上8∶00～9∶00，瘦素分泌最少，以后逐漸增加，其高峰期為24∶00～2∶00。人的瘦素半衰期為30 min，隨著一個外周循環，腎臟內的瘦素約有80%衰老和死亡。瘦素在血液中大部分以結合型存在，大約80%的瘦素與血清中特異的蛋白結合而運輸，目前至少發現有兩種瘦素結合蛋白，相對分子量為176×103和240×103，但只有游離的瘦素才具有生物活性[6]。女性瘦素的血清濃度高于男性[11，12]。

4 瘦素的中樞性調節異常與脂肪肝的發生

瘦素與其受體結合才能發揮生物效應。在中樞神經系統由于進入血腦屏障的瘦素數量減少、瘦素受體異?；蚴菟嘏c受體結合后信號傳導異常，最后均導致能量攝取增加[13];交感神經活性下降，脂肪細胞膜上的腎上腺素能受體下調，導致熱能儲存;肝臟、肌肉、心臟這些高代謝組織的基礎代謝率下降，熱能消耗減少[14];脂肪合成的限速酶—乙酰輔酶A羧化酶基因表達增加，脂肪合成增加;脂肪酸的氧化基因的mRNA表達下降，主要包括?；o酶A氧化酶(acyl－CoA oxidase ACOX)、肉堿脂?；D移酶(arnitine palmitoyl transferase 1 CPT1)膽固醇?；D移酶1(cholesterol acyltransferase AcatⅠ)。從而進一步反饋性增加瘦素的分泌，形成惡性循環[15]。

4.1 瘦素進入血腦屏障的數量減少

正常情況下，人體血清中的瘦素數量并不減少，當其進入血腦屏障與受體結合后，可通過抑制神經肽Y的合成與釋放來調節體脂的含量。在試驗中觀察到，隨著體內脂肪的增加，瘦素蛋白的表達量增加，血液瘦素的水平隨之增加，但大腦中的瘦素水平卻是減少的，推測可能是血液中瘦素結合蛋白增加、發生瘦素抵抗，或血腦屏障轉運出現飽和，最終使得瘦素作用下丘腦其受體的數量減少，而使得食欲增加，增加能量的攝入和減少能量的消耗[16]。

4.2 瘦素受體減少和功能異常

在中樞功能性受體的減少[17]、瘦素受體的突變和瘦素受體的基因的多態性，使得瘦素受體在細胞表面表達下降或親和力下降[18]。由于瘦素受體的敏感性下降，瘦素與其結合后生物學效應下降，使得機體脂肪代謝減弱。

4.3 瘦素信號傳導異常

瘦素信號傳導途徑的下游效應因子的作用異常，也可引起瘦素的中樞性調節功能異常。前阿片黑素細胞皮質激素(Proopiomel anocortin POMC)編碼的基因缺陷、a促黑激素(Amsh)受體缺陷和細胞因子信號抑制子－3(SOCS－3)的阻斷作用增強都可使傳導通路異常。在下丘腦Lep－R信號傳導途徑JAK/STATs通路缺陷時，由于瘦素水平升高，誘導SOCS－3阻斷Lep－R信號傳導致使出現瘦素抵抗。而機體同時代償性分泌更高濃度的瘦素進入血液激活JAK/STATs通路，最后的JAK/STATs通路異常引起瘦素抵抗和進一步抑制瘦素發揮作用，而出現高瘦素血癥、瘦素抵抗和機體能量蓄積。

5 瘦素的外周性調節與脂肪肝的發生

血清瘦素濃度受體脂的影響，實驗室已經證明與血清TG有一定的相關性[19];且瘦素水平與肝脂肪變性程度正相關[20]，這一點國內外報道是一致的[21]。在一些細胞因子、性激素、胰島素和皮質醇的刺激下，脂肪細胞合成和分泌瘦素增加，在這種高瘦素血癥下，由于反饋性產生了胰島素抵抗[22]、瘦素抵抗、自身調節異常和傳導通路障礙，最終促使了異位脂肪沉積、肝臟脂肪變、轉運脂肪出肝障礙，而導致脂肪肝的發生和加重。

5.1 胰島素抵抗

在脂肪肝時，高瘦素血癥引起高胰島素血癥，且肝臟、肌肉和外周組織對胰島素的作用不敏感[22]，并且發現PBP－4在血液中的含量增加了，它是胰島素抵抗的一種標記性蛋白[23]，這種胰島素水平的升高一方面可能是瘦素增高促進外周磷脂酰肌醇3激酶活化障礙，從而增加了胰島素抵抗[24];另一方面可能是肝臟中瘦素拮抗胰島素誘導的磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase PEPCK)下調及抑制胰島素受體底物1(IRS－1)的磷酸化，影響胰島素受體傳導，而引起胰島素抵抗。高瘦素血癥引起胰島素升高，脂肪細胞攝取葡萄糖、肝臟從頭合成脂質增加，導致脂肪細胞肥大;胰島素與瘦素的信號傳導有交叉通路，胰島素抵抗導致外周脂肪動員增加，血清游離脂肪酸增多，肝細胞攝取增多，肝內脂肪酸的氧化利用減少;酯化形成甘油三脂增多，載脂蛋白－β的生成減少[25]，肝細胞脂肪轉運出肝臟能力受損，肝細胞內脂肪堆積[26]。同時肝臟過多的脂肪堆積通過PKC途徑，即IR的絲蘇氨酸磷酸化和調節IR的內部結構也會減弱胰島素的信號傳導[27]，這種脂肪在異位組織的沉積又加重了胰島素抵抗[28]。

5.2 瘦素抵抗

脂肪肝患者血清瘦素和瘦素受體水平均顯著增高，提示瘦素和瘦素受體的結合可能存在障礙;而且發現肝組織中有瘦素受體mRNA變異或表達異常，瘦素受體功能下調，血清中的高濃度的瘦素不能發揮作用，說明發生了瘦素抵抗[29]，此外紊亂的瘦素分泌節律及緩慢的脈沖頻率也易引起瘦素抵抗。瘦素的抵抗首先由于游離脂肪酸抑制了酪氨酸激酶的活性，而抑制了瘦素受體的信號轉導;其次瘦素直接刺激肝臟和白色脂肪組織STAT3的磷酸化反應而抑制瘦素信號傳導;再次可能與高瘦素血癥對肝臟的負反饋調節作用有關[30]，最近的研究發現脂肪肝時血液中可溶性受體降低，可反饋性增加瘦素的分泌[31]。此外瘦素抵抗增加了肝臟和白色脂肪組織中脂肪合成的相關基因的表達:如乙酰輔酶A羧化酶(acetyl－CoA carboxylase ACC)、脂肪酸合成酶(fatty acid synthetase FAS)[32]，使得肝臟膽固醇和游離脂肪酸合成增加，促進肝臟脂肪變性的發生。

5.3 瘦素自身調節異常

瘦素功能性受體在脂肪細胞的存在，提示瘦素外周自分泌調節的可能。在實驗中觀察到瘦素降低了肝細胞的基礎代謝率，是通過減少線粒體數量和密度、細胞色素氧化酶Ⅵа、細胞色素氧化酶Ⅳ和NADH脫氫酶來實現的，于此同時增加VLDL的脂類輸出。當瘦素調節異常時，肝臟自身代謝增加，脂類輸出減少，引發肝臟脂類代謝紊亂，脂肪蓄積于肝臟[25]。在肝臟瘦素受體主要見于肝竇內間質細胞與肝細胞，促進肝脂肪沉積可能與瘦素受體磷酸化有關[33]。瘦素可激活AMP，活化蛋白激酶、抑制肝臟硬脂?；o酶A去飽和酶，促進肝臟極低密度脂蛋白生成和脂肪沉積。也可調控肝臟磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的基因表達和糖異生效率，促進肝臟對乳酸的攝取，刺激肝糖原的產生，繼而影響肝臟脂肪代謝[3]。瘦素還可以通過上調固醇調節元件結合蛋白Ⅰ(SREPB－1)基因的表達，使脂?；o酶A去飽和酶Ⅰ(SCD－1)mRNA表達下降，而促進脂肪肝的發生[24]。

5.4 飲酒的影響

例外的是血清瘦素水平在飲酒時呈現一個低水平，有研究顯示乙醇通過P38MAPK途徑阻止瘦素的作用，使得肝臟G2細胞中，二酰甘油?；D移酶2(diacylglycerol acyltransferase 2 DGAT2))基因的表達增加和甘油三脂(triglyceride TG)容量增加，從而導致脂肪肝的發生[34]。另外，飲酒導致肝細胞膜的損傷，膜上的受體表達異常，進而轉運脂肪物質的能力下降，影響肝細胞的脂肪代謝和輸出脂肪的能力[35]。

6 其他

瘦素異常引起脂肪肝與遺傳及懷孕期間母親的營養也有一定的關系[36];體內的激素水平如甲狀腺激素、腎上腺激素常常會引起瘦素信號的傳導紊亂，繼而影響肝臟的脂類物質代謝[37];此外瘦素還促進骨髓細胞、淋巴細胞的增生[38]、嬰兒出生后肺表面積的增加[39]、上皮細胞的修復;以及在青少年的青春期發育、生殖、免疫調節、誘導血管增生[40]方面的都發揮重要的作用。實驗研究還發現PKA突變引起PKA調節亞基功能丟失會增加瘦素的敏感性[36]。

7 總結與展望

近年來人們對瘦素的認識越來越深刻，但是對其受體的功能和起源數量的認識還不十分清楚。且瘦素引起脂肪肝還是脂肪肝引起了高瘦素血癥，兩者的關系也不十分明確，有待于進一步探討。瘦素對脂肪肝的作用，中樞效應已經被廣泛接受，外周效應也時存在的，但在脂肪肝的發生中瘦素的中樞性調節作用占優勢還是外周調節作用占優勢，這個問題還有一些爭議[16]。最近一項研究表明，瘦素基因的單核甘酸多態性(Single nucleotide polymorphisms SNP)與非酒精性脂肪肝呈正相關[41]。相信隨著科學技術的發展，對瘦素及其受體在分子水平的認識將更加明確，對其生物學活性會有更精確的把握。瘦素的研發有可能會對脂肪肝的診斷和治療帶來廣闊的前景。

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