腦腸肽與肥胖的關系及運動對其影響的研究進展

雷艷紅 吳麗君

(山西大學體育學院 山西太原 030006)

隨著人們生活水平的提高,肥胖的發(fā)生率也迅速增加。肥胖成為嚴重威脅人類身體健康的全球化疾病,是21世紀糖尿病、心血管病、高血壓、中風、骨關節(jié)炎和一些特殊類型癌癥等的主要誘因。如何對付和解決肥胖已成為當今急需解決的重大醫(yī)學和社會問題。有研究表明,單純性肥胖的發(fā)生是由于能量攝入過多和代謝失調引起的。能量的攝入與攝食有著直接的關系。下丘腦是非常重要的,腦通過它調節(jié)能量代謝,是攝食、能量平衡調控中心,與肥胖關系密切。目前通過下丘腦參與攝食活動的神經遞質已發(fā)現(xiàn)25種,許多新發(fā)現(xiàn)的神經肽在中樞神經系統(tǒng)中起到一定作用,它們在下丘腦不同區(qū)域內構成復雜的調節(jié)網絡,維持機體的能量平衡,其中腦腸肽就是下丘腦重要的攝食調控因子。

1 腦腸肽的發(fā)現(xiàn)背景及其結構

英國Bayliss W.M.等人在1902年發(fā)現(xiàn)了一種通過提取小腸黏膜液得到的東西,胰臟通過它分泌的生物活性物質“腸促胰液肽”,命名為激素。其后又有許多器官的提取液被陸續(xù)獲得,其中包括腎上腺素、胰島素、性激素等。1931年又有學者研究在組織中乙酰膽堿的分布時,發(fā)現(xiàn)一種相同生物活性物質,它存在于兔體內腦和腸的提取物中,它含有11個氨基酸的肽,命名其為P物質,這種腦腸肽是最早被發(fā)現(xiàn)的。1999年Kojima首次在大鼠下丘腦和胃黏膜中發(fā)現(xiàn)了一種新的腦腸肽,命名為Ghrelin,對于調節(jié)能量代謝、誘導生長激素釋放中起到重要作用,與人體各種疾病均有密切聯(lián)系,如睡眠與過度肥胖、消化道疾病、糖尿病、神經系統(tǒng)、心血管疾病、免疫炎癥因子調節(jié)、衰老和腫瘤性疾病。

2 腦腸肽的作用機理及調控途徑

中樞的食欲調節(jié)網絡與腦腸肽相互作用來促進人體攝食、脂肪利用相對減少、體重相對增加、能量消耗也減少。通過給受試者(健康人體)注射腦腸肽后,饑餓感明顯增加,輸入生長抑素后血漿腦腸肽水平明顯下降。Barkan等的研究證明了血漿腦腸肽的濃度與年齡、性別、胰島素、瘦素、血糖、生長素濃度等有相關性,但也有研究表明有爭議。因而,控制腦腸肽表達及分泌的機制仍需闡明。

腦腸肽作用于下丘腦的方式有三種。(1)通過血腦屏障直接進入下丘腦激活神經肽Y。(2)腦腸肽在腦干中發(fā)揮作用。腦干通過迷走神經起一定作用,人和嚙齒類動物將迷走神經切斷后,腦腸肽對攝食沒有刺激作用。(3)下丘腦自身可表達腦腸肽,作用于中樞神經系統(tǒng)。短期或長期中樞注射腦腸肽后,通過減少脂肪的利用率,增加機體的脂肪量,進而增加體重。

3 腦腸肽與肥胖的關系

攝食的增加和能量代謝的減少是引起肥胖的因素,隨著內分泌學的不斷崛起,人們發(fā)現(xiàn),攝食多少與能量消耗并不全由人的意志控制,也有神經肽在人體下丘腦的攝食中樞中起一定的調控作用,也可導致能量消耗與攝食行為不平衡。腦腸肽作為調節(jié)攝食的神經肽之一也引起了人們的關注,許多研究發(fā)現(xiàn)肥胖者體內的腦腸肽水平偏低,而在減肥后腦腸肽水平回升趨于正常。研究表明,肥胖人群處于空腹狀態(tài)時血漿腦腸肽水平明顯下降,與人體體重多少呈負相關狀態(tài),也與內臟脂肪呈正相關。在中樞神經,空腹狀態(tài)下,腦脊液內腦腸肽水平也與體重呈負相關。肥胖人群與消瘦人群相比,空腹狀態(tài)下腦脊液內的腦腸肽水平下降16%。而肥胖人群通過節(jié)食體重降低后,腦脊液腦腸肽水平升高顯著。

3.1 腦腸肽對攝食活動的影響

實驗顯示,給大鼠腦室內注射腦腸肽與神經肽Y所產生的作用相似,均可增加攝食作用。下丘腦中含刺鼠基因相關蛋白神經元和含神經肽Y的神經元均可表達生長素釋放激素mRNA,在弓狀核的含刺鼠基因相關蛋白神經元還可表達神經肽Y mRNA。神經肽Y和含刺鼠基因相關蛋白均有較強的刺激食欲作用,但二者的作用機制不同。神經肽Y的作用方式是依賴生長素的,成年大鼠生長素的分泌與含刺鼠基因相關蛋白并沒有關系,中樞注射腦腸肽增加了含刺鼠基因相關蛋白mRNA的表達。將大鼠體內的神經肽Y去除,再將腦腸肽注入腦內仍可刺激攝食增加,說明腦腸肽促進攝食反應與神經肽Y的存在無關,不通過神經肽Y來調節(jié),也不是通過生長素作用的,很可能是通過含刺鼠基因相關蛋白來進行調控?？姑庖咔騁蛋白對攝食有抑制作用,神經肽Y及含刺鼠基因相關蛋白的抗體對腦腸肽的攝食作用有阻抗作用。實驗顯示,腦腸肽作為一種饑餓信號,其水平在餐前處于升高狀態(tài),提示人體進食、進食后便處于較低水平。這一作用由生長素釋放激素介導,沒有生長素存在時也可刺激進食。也有大量研究表明,體內血糖降低、血脂減少時體內腦腸肽的濃度會升高,從而刺激食欲導致攝食行為。也有研究表明,腦腸肽能減弱瘦素對神經肽Y的抑制效應,促進促食欲表達肽的產生,從而促進食欲,增加體重。

3.2 腦腸肽對代謝的影響

大鼠腦內注射腦腸肽會發(fā)生脂肪消耗降低發(fā)生肥胖,給大鼠注射腦腸肽劑量越大攝食越多,體重增加越多。腦腸肽與能量的正相關導致脂肪增多、體重增加,給缺乏生長素的大鼠腦內注射腦腸肽同樣可以得到同樣結果。這一結果說明,腦腸肽對代謝的作用與生長素無關,它會導致能量正平衡而使機體處于合成代謝增強狀態(tài)。脂肪的合成是腦腸肽調節(jié)能量平衡,促進糖代謝的另一靶點。脂肪細胞的生長素釋放激素與腦腸肽相結合,可刺激前脂肪細胞分化、阻止脂肪分解,抑制脂聯(lián)素表達。McCowen給囁齒動物靜脈注射葡萄糖或者由于胰島素抵抗導致的高胰島素血癥都會導致腦腸肽濃度的下降。這些都表明體內高糖或高脂都會反饋性抑制腦腸肽的分泌表達。

4 運動對腦腸肽的影響

在以往的研究結果中表明,由于饑餓或其他原因人體血糖降低、血脂減少時腦腸肽的濃度趨于升高,會刺激食欲引起攝食。而長時間大強度運動會導致血糖、血脂下降,體內能量耗竭,也應該會導致腦腸肽濃度的上升,引起攝食行為。而在一些實驗中結果卻不相同:Schmidt等的實驗顯示,運動導致生長素升高顯著,而調節(jié)生長素的分泌有腦腸肽、生長抑素和生長激素釋放激素三種,運動可使生長素升高應該與腦腸肽濃度升高有關。研究者對不同強度的跑臺運動(20～40min)進行了實驗,發(fā)現(xiàn)腦腸肽與運動前沒有變化,而生長激素明顯升高。因此研究者認為,腦腸肽的升高與運動無關。與其實驗救過相一致的還有Dall等的研究,Dall讓健康成年人和生長素缺陷病人同時進行了有氧運動,也發(fā)現(xiàn)生長素升高而腦腸肽并無變化。但是生長素缺陷病人在靜脈注射生長素再運動后腦腸肽濃度明顯下降,因此其認為運動可以導致生長素升高且不是腦腸肽刺激引起的,但升高生長素會抑制腦腸肽的釋放,而使得血清腦腸肽下降。Andersson等讓老鼠跑臺運動30～60min卻發(fā)現(xiàn),腦腸肽濃度較運動前上升了40%。這樣不相同的實驗結果說明腦腸肽濃度的增多可能與運動方式、運動時間有關。

5 結語

腦腸肽作為近年來新發(fā)現(xiàn)的神經肽,在人體的生理活動和代謝調節(jié)中發(fā)揮著重要的作用機體的器官和內分泌組織中均可見腦腸肽與其受體的表達,而且在不同的疾病狀態(tài)下,腦腸肽水平的變化規(guī)律也不盡相同。基于腦腸肽在調節(jié)攝食、能量代謝進而導致體重變化的作用,其有望成為未來肥胖癥預防和治療的重點。目前在含腦腸肽的藥物中,大部分存在各種不良反應等的問題,限制了藥品的使用,這也需要更多的研究對藥物的研發(fā)進行支撐。但就目前的研究來看,還有很多理論上無法解釋的問題,因此非常值得進一步深入研究。

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