瘦素在脂肪性肝病发病机制中的研究进展

王 霞，徐光华，谢 雯

(1.延安大学附属医院感染病科，陕西 延安 716000;2.首都医科大学附属北京地坛医院肝病中心，北京 100015)

随着现代生活和工作方式的转变，饮食结构的变化，脂肪肝的发病率呈逐年上升的趋势，且越来越年轻化。而且随着研究的深入，表明脂肪肝不加以控制，则发生糖尿病、冠心病、高血压等疾病的风险明显增加[1]。近年的研究还发现脂肪肝可以进展为肝炎、肝硬化、甚至肝癌[2，3]，而且与瘦素密切相关[4]。因此对脂肪肝发病机理的研究和探索对脂代谢紊乱及其相关性疾病有深远的意义。其中瘦素是人体白色脂肪组织分泌的一种多肽类激素，对于人体的能量稳态平衡的调节有重要作用，尤其与脂肪肝的发生、发展、转归有密切的关系，下面就两者的关系做一综述。

1 Leptin的结构与组织分布

1994年Zhang等第一次成功克隆出小鼠肥胖(ob)基因及人类的同源序列，并证实Leptin由ob基因编码[5]。人类的ob基因位于7号染色体长臂3区1带3亚带(7q31.3)，单拷贝，全长20 kb，包括3个外显子和2个内含子。外显子2和3为编码区，为保守的单一开读框，编码N端带有21个氨基酸信号肽的167个氨基酸多肽。5侧翼顺序含有TATA盒、3个拷贝的GC盒和1个CCAAT/增强子结合蛋白结合位点。3端包含3～7 kb的非编码区和富含CT的序列。成熟的瘦素是切掉信号肽后的146个氨基酸多肽，分子量为16Kd，具有强亲水性。瘦素的2个半胱氨酸残基(cys96与cys146)由一个二硫键形成链内二硫键结构。增强了瘦素空间结构的稳定性。而蛋白羧基端形成一个环状结构。根据其氨基酸序列推测，瘦素是一个球形分子，无明显的结构域或跨膜区，以单体形式存在。ob基因在皮下、脂肪、大网膜、肠系膜、后腹膜有较高表达，在棕色脂肪、胃、骨骼肌、软骨组织、脑下垂体、乳房、卵巢、胎盘等组织也少量表达[6]。

2 Leptin受体的结构和组织分布

1995年Tartaglia首次从小鼠脉络从中克隆出Lep－R基因，它是由糖尿病(diabetes.db)基因编码的，含有130个糖蛋白亚基，分子量190 kd[7]。LR属于Ⅰ类细胞因子受体家族成员。人的 db基因位于1号染色体短臂3区1带(1p31)，长约70 kb。由20个外显子和19个内含子构成，CDNA长3.5 kb，编码1165个氨基酸残基构成瘦素受体蛋白。LR为单跨膜受体，由胞外、跨膜、和胞内三个结构域构成。胞外结构域长度一致，细胞外由816个氨基酸残基，跨膜域有23个氨基酸残基。胞内存在差异，根据胞内结构域不同，可分为长受体、短受体和可溶性受体三种亚型[8]。长型为LRb，主要分布在下丘脑多个核团区和表达神经多肽Y(NPY)的细胞膜上，通过JAK/STAT和MAPK途径调节信号转导作用[9];短受体有 LRa、LRc、LRd、和 LRf，其中 LRa 主要分布于大脑脉络膜及血脑屏障的微血管从中，作为瘦素结合/转运蛋白使瘦素通过血脑屏障进入脑脊液;LRe是一种可溶性受体，血液中以较高的亲和力与Lep结合，在调节血浆中游离Lep水平中发挥重要的作用[10]。瘦素受体在体内广泛存在，主要表达于中枢神经系统、内皮细胞、胰岛β细胞、卵巢、CD34+骨髓造血前细胞、单核巨噬细胞、T细胞和B细胞。

3 瘦素的分泌规律及血浆水平

瘦素的分泌呈昼夜节律性脉冲式分泌，且遵循一定的生理节律。早上8∶00～9∶00，瘦素分泌最少，以后逐渐增加，其高峰期为24∶00～2∶00。人的瘦素半衰期为30 min，随着一个外周循环，肾脏内的瘦素约有80%衰老和死亡。瘦素在血液中大部分以结合型存在，大约80%的瘦素与血清中特异的蛋白结合而运输，目前至少发现有两种瘦素结合蛋白，相对分子量为176×103和240×103，但只有游离的瘦素才具有生物活性[6]。女性瘦素的血清浓度高于男性[11，12]。

4 瘦素的中枢性调节异常与脂肪肝的发生

瘦素与其受体结合才能发挥生物效应。在中枢神经系统由于进入血脑屏障的瘦素数量减少、瘦素受体异常或瘦素与受体结合后信号传导异常，最后均导致能量摄取增加[13];交感神经活性下降，脂肪细胞膜上的肾上腺素能受体下调，导致热能储存;肝脏、肌肉、心脏这些高代谢组织的基础代谢率下降，热能消耗减少[14];脂肪合成的限速酶—乙酰辅酶A羧化酶基因表达增加，脂肪合成增加;脂肪酸的氧化基因的mRNA表达下降，主要包括酰基辅酶A氧化酶(acyl－CoA oxidase ACOX)、肉碱脂酰基转移酶(arnitine palmitoyl transferase 1 CPT1)胆固醇酰基转移酶1(cholesterol acyltransferase AcatⅠ)。从而进一步反馈性增加瘦素的分泌，形成恶性循环[15]。

4.1 瘦素进入血脑屏障的数量减少

正常情况下，人体血清中的瘦素数量并不减少，当其进入血脑屏障与受体结合后，可通过抑制神经肽Y的合成与释放来调节体脂的含量。在试验中观察到，随着体内脂肪的增加，瘦素蛋白的表达量增加，血液瘦素的水平随之增加，但大脑中的瘦素水平却是减少的，推测可能是血液中瘦素结合蛋白增加、发生瘦素抵抗，或血脑屏障转运出现饱和，最终使得瘦素作用下丘脑其受体的数量减少，而使得食欲增加，增加能量的摄入和减少能量的消耗[16]。

4.2 瘦素受体减少和功能异常

在中枢功能性受体的减少[17]、瘦素受体的突变和瘦素受体的基因的多态性，使得瘦素受体在细胞表面表达下降或亲和力下降[18]。由于瘦素受体的敏感性下降，瘦素与其结合后生物学效应下降，使得机体脂肪代谢减弱。

4.3 瘦素信号传导异常

瘦素信号传导途径的下游效应因子的作用异常，也可引起瘦素的中枢性调节功能异常。前阿片黑素细胞皮质激素(Proopiomel anocortin POMC)编码的基因缺陷、a促黑激素(Amsh)受体缺陷和细胞因子信号抑制子－3(SOCS－3)的阻断作用增强都可使传导通路异常。在下丘脑Lep－R信号传导途径JAK/STATs通路缺陷时，由于瘦素水平升高，诱导SOCS－3阻断Lep－R信号传导致使出现瘦素抵抗。而机体同时代偿性分泌更高浓度的瘦素进入血液激活JAK/STATs通路，最后的JAK/STATs通路异常引起瘦素抵抗和进一步抑制瘦素发挥作用，而出现高瘦素血症、瘦素抵抗和机体能量蓄积。

5 瘦素的外周性调节与脂肪肝的发生

血清瘦素浓度受体脂的影响，实验室已经证明与血清TG有一定的相关性[19];且瘦素水平与肝脂肪变性程度正相关[20]，这一点国内外报道是一致的[21]。在一些细胞因子、性激素、胰岛素和皮质醇的刺激下，脂肪细胞合成和分泌瘦素增加，在这种高瘦素血症下，由于反馈性产生了胰岛素抵抗[22]、瘦素抵抗、自身调节异常和传导通路障碍，最终促使了异位脂肪沉积、肝脏脂肪变、转运脂肪出肝障碍，而导致脂肪肝的发生和加重。

5.1 胰岛素抵抗

在脂肪肝时，高瘦素血症引起高胰岛素血症，且肝脏、肌肉和外周组织对胰岛素的作用不敏感[22]，并且发现PBP－4在血液中的含量增加了，它是胰岛素抵抗的一种标记性蛋白[23]，这种胰岛素水平的升高一方面可能是瘦素增高促进外周磷脂酰肌醇3激酶活化障碍，从而增加了胰岛素抵抗[24];另一方面可能是肝脏中瘦素拮抗胰岛素诱导的磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase PEPCK)下调及抑制胰岛素受体底物1(IRS－1)的磷酸化，影响胰岛素受体传导，而引起胰岛素抵抗。高瘦素血症引起胰岛素升高，脂肪细胞摄取葡萄糖、肝脏从头合成脂质增加，导致脂肪细胞肥大;胰岛素与瘦素的信号传导有交叉通路，胰岛素抵抗导致外周脂肪动员增加，血清游离脂肪酸增多，肝细胞摄取增多，肝内脂肪酸的氧化利用减少;酯化形成甘油三脂增多，载脂蛋白－β的生成减少[25]，肝细胞脂肪转运出肝脏能力受损，肝细胞内脂肪堆积[26]。同时肝脏过多的脂肪堆积通过PKC途径，即IR的丝苏氨酸磷酸化和调节IR的内部结构也会减弱胰岛素的信号传导[27]，这种脂肪在异位组织的沉积又加重了胰岛素抵抗[28]。

5.2 瘦素抵抗

脂肪肝患者血清瘦素和瘦素受体水平均显著增高，提示瘦素和瘦素受体的结合可能存在障碍;而且发现肝组织中有瘦素受体mRNA变异或表达异常，瘦素受体功能下调，血清中的高浓度的瘦素不能发挥作用，说明发生了瘦素抵抗[29]，此外紊乱的瘦素分泌节律及缓慢的脉冲频率也易引起瘦素抵抗。瘦素的抵抗首先由于游离脂肪酸抑制了酪氨酸激酶的活性，而抑制了瘦素受体的信号转导;其次瘦素直接刺激肝脏和白色脂肪组织STAT3的磷酸化反应而抑制瘦素信号传导;再次可能与高瘦素血症对肝脏的负反馈调节作用有关[30]，最近的研究发现脂肪肝时血液中可溶性受体降低，可反馈性增加瘦素的分泌[31]。此外瘦素抵抗增加了肝脏和白色脂肪组织中脂肪合成的相关基因的表达:如乙酰辅酶A羧化酶(acetyl－CoA carboxylase ACC)、脂肪酸合成酶(fatty acid synthetase FAS)[32]，使得肝脏胆固醇和游离脂肪酸合成增加，促进肝脏脂肪变性的发生。

5.3 瘦素自身调节异常

瘦素功能性受体在脂肪细胞的存在，提示瘦素外周自分泌调节的可能。在实验中观察到瘦素降低了肝细胞的基础代谢率，是通过减少线粒体数量和密度、细胞色素氧化酶Ⅵа、细胞色素氧化酶Ⅳ和NADH脱氢酶来实现的，于此同时增加VLDL的脂类输出。当瘦素调节异常时，肝脏自身代谢增加，脂类输出减少，引发肝脏脂类代谢紊乱，脂肪蓄积于肝脏[25]。在肝脏瘦素受体主要见于肝窦内间质细胞与肝细胞，促进肝脂肪沉积可能与瘦素受体磷酸化有关[33]。瘦素可激活AMP，活化蛋白激酶、抑制肝脏硬脂酰基辅酶A去饱和酶，促进肝脏极低密度脂蛋白生成和脂肪沉积。也可调控肝脏磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的基因表达和糖异生效率，促进肝脏对乳酸的摄取，刺激肝糖原的产生，继而影响肝脏脂肪代谢[3]。瘦素还可以通过上调固醇调节元件结合蛋白Ⅰ(SREPB－1)基因的表达，使脂酰基辅酶A去饱和酶Ⅰ(SCD－1)mRNA表达下降，而促进脂肪肝的发生[24]。

5.4 饮酒的影响

例外的是血清瘦素水平在饮酒时呈现一个低水平，有研究显示乙醇通过P38MAPK途径阻止瘦素的作用，使得肝脏G2细胞中，二酰甘油酰基转移酶2(diacylglycerol acyltransferase 2 DGAT2))基因的表达增加和甘油三脂(triglyceride TG)容量增加，从而导致脂肪肝的发生[34]。另外，饮酒导致肝细胞膜的损伤，膜上的受体表达异常，进而转运脂肪物质的能力下降，影响肝细胞的脂肪代谢和输出脂肪的能力[35]。

6 其他

瘦素异常引起脂肪肝与遗传及怀孕期间母亲的营养也有一定的关系[36];体内的激素水平如甲状腺激素、肾上腺激素常常会引起瘦素信号的传导紊乱，继而影响肝脏的脂类物质代谢[37];此外瘦素还促进骨髓细胞、淋巴细胞的增生[38]、婴儿出生后肺表面积的增加[39]、上皮细胞的修复;以及在青少年的青春期发育、生殖、免疫调节、诱导血管增生[40]方面的都发挥重要的作用。实验研究还发现PKA突变引起PKA调节亚基功能丢失会增加瘦素的敏感性[36]。

7 总结与展望

近年来人们对瘦素的认识越来越深刻，但是对其受体的功能和起源数量的认识还不十分清楚。且瘦素引起脂肪肝还是脂肪肝引起了高瘦素血症，两者的关系也不十分明确，有待于进一步探讨。瘦素对脂肪肝的作用，中枢效应已经被广泛接受，外周效应也时存在的，但在脂肪肝的发生中瘦素的中枢性调节作用占优势还是外周调节作用占优势，这个问题还有一些争议[16]。最近一项研究表明，瘦素基因的单核甘酸多态性(Single nucleotide polymorphisms SNP)与非酒精性脂肪肝呈正相关[41]。相信随着科学技术的发展，对瘦素及其受体在分子水平的认识将更加明确，对其生物学活性会有更精确的把握。瘦素的研发有可能会对脂肪肝的诊断和治疗带来广阔的前景。

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