Nesfatin—1與糖代謝研究

摘要：Nesfatin-1是核組蛋白2（nucleobindin-1，NUCB2）被激素原轉(zhuǎn)化酶（prohormone convertases，PC）1/3剪接后產(chǎn)生的內(nèi)分泌因子，分布極為廣泛，與多種激素聯(lián)合表達(dá)，發(fā)揮不容忽視的作用。本文對(duì)近年國(guó)內(nèi)外有關(guān)Nesfatin-1與糖脂代謝的研究進(jìn)展作一綜述。

關(guān)鍵詞：Nesfatin-1；作用；肥胖；糖尿病；綜述

隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、人們工作節(jié)奏的加快及飲食習(xí)慣的改變，肥胖和糖尿病已經(jīng)成為非常重要的公共健康問題。新近研究顯示，我國(guó)成年及老年人的肥胖率達(dá)到9.9%和13.0%，比2005年分別增長(zhǎng)1.9%和1.7%[1]；成年糖尿病患者達(dá)9240萬，處于糖尿病前期的成年人另有1.482億[2]。為深入探討其致病機(jī)理，尋求最佳治療方案，需要醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)緊跟其步伐迅速發(fā)展。隨著科技日新月異的發(fā)展，科研工作者發(fā)現(xiàn)了越來越多的代謝調(diào)節(jié)因子，Nesfatin-1是新近發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)多肽，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍組織都有廣泛分布，且與多種激素存在聯(lián)合表達(dá)，與糖脂代謝、抑食等密切相關(guān)。

1 Nesfatin-1的發(fā)現(xiàn)及其分布

20世紀(jì)90年代，核組蛋白（nucleobindin-2，NUCB2）作為一種由420個(gè)氨基酸組成的EF手型鈣結(jié)合蛋白，由Kanai等[3]在小鼠及人細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。2006年Oh-I等[4]發(fā)現(xiàn)在過氧化物酶增殖物激活受體-γ（PPAR-γ）激動(dòng)劑曲格列酮的調(diào)節(jié)下，NEFA（DNA-binding/EF-hand/acidic protein）/核組蛋白2（NUCB2）5'端非翻譯區(qū)的基因序列所受影響最明顯，大鼠側(cè)腦室注入NUCB2重組蛋白后呈時(shí)間、劑量依賴性地抑食，故研究者將其命名為nesfatin（NEFA/NUCB2 encoded satiety and fat-influencing protein）。NUCB2經(jīng)激素原轉(zhuǎn)換酶作用后裂解為3個(gè)片段，稱nesfatin-1、nesfatin-2和nesfatin-3，其中nesfatin-1位于NUCB2的N端，是其第1～82個(gè)氨基酸組成的肽鏈，另外2個(gè)是NUCB的C端片段。向側(cè)腦室分別注入這3個(gè)片段，僅Nesfatin-1可劑量依賴性地抑食。

1.1 Nesfatin-1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的分布 Nesfatin-1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中有復(fù)雜廣泛的表達(dá)，最初被發(fā)現(xiàn)就是在下丘腦視旁核等部位[3]，經(jīng)免疫組織化學(xué)（IHC）、逆轉(zhuǎn)錄聚合酶反應(yīng)（RT-PCR）和原位雜交（ISH）等方法顯示，分布于下丘腦視旁核（PVN）、視上核（SON）、弓狀核（ARC）、下丘腦外側(cè)區(qū)（LH）、腦干孤束核（NTS）、腦干迷走神經(jīng)運(yùn)動(dòng)背核（DMNV）、動(dòng)眼神經(jīng)副交感核（E-W核）、中縫核團(tuán)（RN）等與攝食相關(guān)的核團(tuán)[4-5]。此外，Nesfatin-1也在梨狀皮質(zhì)、伏核、中央杏仁核、疑核、島葉皮質(zhì)等前腦和后腦相關(guān)核團(tuán)有著表達(dá)，還分布在小腦浦肯野細(xì)胞、延髓腹外側(cè)區(qū)、脊髓兩側(cè)交感和副交感神經(jīng)節(jié)前神經(jīng)元、脊髓腰骶段至下胸段的背側(cè)交叉區(qū)[6]。

1.2 Nesfatin-1在外周組織中的分布 Nesfatin-1在脂肪組織、胃、胰腺、心肌、小腸、卵巢、睪丸等外周組織中也有極為廣泛的表達(dá)。研究者Goebel-Stengel等[6]指出Nesfatin-1表達(dá)于在人及鼠的脂肪細(xì)胞中特別是皮下脂肪組織。Oh-I等[4]研究發(fā)現(xiàn)不僅外周脂肪組織、心肌表達(dá)NUCB2mRNA，很多外周組織也廣泛表達(dá)Nesfatin-1，尤其是與攝食調(diào)節(jié)關(guān)系密切的消化系統(tǒng)。Stengel等[7]發(fā)現(xiàn)，大鼠胰島內(nèi)分泌細(xì)胞存在Nesfatin-1表達(dá)，還發(fā)現(xiàn)大鼠胃黏膜中的NUCB2 mRNA含量比心肌、腦組織高10倍左右，主要分布于胃黏膜泌酸腺下1/3～1/2的內(nèi)分泌細(xì)胞，胃竇部位分布少，壁細(xì)胞基本不表達(dá)。Gonzalez等[8]發(fā)現(xiàn)Nesfatin-1主要表達(dá)于胰島β細(xì)胞。García-Galiano等[9]在鼠睪丸及卵巢中發(fā)現(xiàn)了Nesfatin-1的表達(dá)。

Nesfatin-1還與其他激素存在著共表達(dá)。如PVN大細(xì)胞性分泌神經(jīng)元共表達(dá)Nesfatin-1、催產(chǎn)素和血管加壓素，小細(xì)胞性分泌神經(jīng)元共表達(dá)Nesfatin-1、促甲狀腺素釋放激素、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素、生長(zhǎng)抑素及神經(jīng)降壓素等[5]；X/A樣細(xì)胞共表達(dá)Nesfatin-1及Ghrelin，胃黏膜腺基底部共表達(dá)Nesfatin-1、組氨酸脫羧酶和生長(zhǎng)抑素[7]。

2 Nesfatin-1與肥胖密切相關(guān)

肥胖癥是由遺傳和環(huán)境因素共同作用下引起體重增加，尤其腹部脂肪聚集過多所致，它是引起多種代謝性疾病的重要誘因和病理基礎(chǔ)。改變攝食的神經(jīng)多肽在調(diào)節(jié)體重中有著不容忽視的作用。Nesfatin-1與BMI的關(guān)系分健康非肥胖型和肥胖型。研究者李娜等[10]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)同一水平的Nesfatin-1對(duì)肥胖大鼠平滑肌條抑制作用較健康非肥胖大鼠明顯減弱，提示Nesfatin-1可能與肥胖關(guān)系密切。健康非肥胖者中，Nesfatin-1與BMI可能呈正比關(guān)系，隨著體質(zhì)量的增加，Nesfatin-1水平逐漸升高；肥胖者中，Nesfatin-1與BMI可能呈反比關(guān)系，從肥胖到病態(tài)肥胖，Nesfatin-1水平逐步下降。Tsuchiya等[11]對(duì)青年體重正常的健康人行口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（OGTT）發(fā)現(xiàn)，Nesfatin-1與BMI、血糖、體脂含量呈反比。Ramanjaneya等[12]對(duì)日本43例健康非肥胖男性研究發(fā)現(xiàn)，血清Nesfatin-1的濃度與BMI、空腹血糖值呈負(fù)相關(guān)，OGTT及進(jìn)食對(duì)Nesfatin-1濃度皆無明顯影響。孫文娟等[13]研究發(fā)現(xiàn)肥胖患者血漿Nesfatin-1值顯著低于正常對(duì)照組，Nesfatin-1值與BMI呈負(fù)相關(guān)，也提出Nesfatin-1或許與肥胖的發(fā)生發(fā)展相關(guān)的結(jié)論。許麗萍等[14]發(fā)現(xiàn)2型糖尿病（T2DM）組血清Nesfatin-1水平與糖耐量正常（NGT）組Nesfatin-1水平無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；T2DM正常體重組相關(guān)分析顯示，血清Nesfatin-1水平與BMI呈正相關(guān)；T2DM正常體重組血清Nesfatin-1水平顯著高于T2DM伴肥胖組；T2DM組餐后2 h的Nesfatin-1水平與空腹時(shí)水平無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；T2DM伴肥胖組相關(guān)分析顯示，血清Nesfatin-1水平僅與三酰甘油（TG）呈顯著負(fù)相關(guān)，顯示TG是血清Nesfatin-1水平的獨(dú)立影響因素：肥胖伴T2DM患者血漿Nesfatin-1水平顯著降低。以上都說明了Nesfatin-1可能參與了肥胖糖尿病的病理過程。

3 Nesfatin-1參與調(diào)節(jié)糖代謝

3.1 Nesfatin-1與胰島素抵抗（IR） IR是指胰島素作用的靶器官（主要是肝臟、肌肉和脂肪組織，近來認(rèn)為也包括血管內(nèi)皮細(xì)胞和動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞等）對(duì)外源性或內(nèi)源性胰島素作用的敏感性降低。脂肪代謝異常，即脂肪異常分布、過度堆積是造成IR的主要原因之一。NUCB2 表達(dá)于胰島β細(xì)胞[5，12]，故推測(cè)其在胰島生物學(xué)和糖代謝方面具有一定作用。譚麗艷等[15]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)T2DM患者Nesfatin-1水平高于正常人，且與BMI、空腹血糖（FPG）、TG、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）、空腹胰島素（FINS）、穩(wěn)態(tài)評(píng)價(jià)指數(shù)（HOMA）-IR呈正相關(guān)，與高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、HOMA-β等呈負(fù)相關(guān)，認(rèn)為新診斷2型糖尿病患者血清nesfatin-1水平較健康者顯著升高，與IR存在相關(guān)性。這提示nesfatin-1可能在T2DM及IR的病理生理中發(fā)揮作用。

3.2 Nesfatin-1可胰島素依賴性地對(duì)抗高血糖 Yang等[16]在單純飲食致肥胖大鼠的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，中樞注射Nesfatin-1可調(diào)節(jié)肝糖代謝，抑制肝糖合成。此外，Su等[17]研究發(fā)現(xiàn)Nesfatin-1是一種促胰島素分泌肽，具有胰島素依賴性的降糖作用，對(duì)于非高糖狀態(tài)則無此效果。Nesfatin-1可能通過L-型鈣離子通道的活化增加β細(xì)胞的胰島素分泌[18-19]，從而降低高血糖小鼠的血糖水平[17]。反之，外周血糖升高會(huì)增加胰島素細(xì)胞分泌Nesfatin-1[20]，低血糖可激活下丘腦神經(jīng)元表達(dá)Nesfatin-1，外周胰島素注射可減少ARC、PVN及NTS表達(dá)Nesfatin-1的活性[19]。2型糖尿病模型大鼠（GK大鼠）胰島內(nèi)NUCB2水平顯著低于對(duì)照，而經(jīng)高糖刺激后Wistar大鼠胰島內(nèi)NUCB2水平顯著升高[6]。綜上，Nesfatin-1與血糖及胰島素的相互影響提示其在糖代謝中有一定作用。

3.3 Nesfatin-1通過胰島素離子通路調(diào)節(jié)血糖 Nesfatin-1調(diào)節(jié)血糖與胰島素信號(hào)通路有密切聯(lián)系，Ca2+濃度對(duì)胰島素分泌有重要影響。實(shí)驗(yàn)表明，在低糖狀態(tài)下，Nesfatin-1對(duì)Ca2+濃度無顯著影響；高糖狀態(tài)下，Nesfatin-1劑量依賴性顯著增加小鼠胰島β細(xì)胞Ca2+濃度。Routh等[21]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，尼群地平作為L(zhǎng)型鈣通道拮抗劑，可抑制Nesfatin-1提高胰島β細(xì)胞Ca2+濃度的作用，且這種抑制是可逆的；高糖條件下Nesfatin-1誘導(dǎo)胰島素分泌的作用也可被尼群地平抑制。由此推測(cè)，Nesfatin-1在高糖條件下通過促進(jìn)L通道Ca2+內(nèi)流增強(qiáng)胰島素分泌，降低血糖。此外，小鼠胰島組織經(jīng)蛋白激酶A（PKA）抑制劑KT5720或者磷脂酶A2（PLA2）抑制劑ETYA孵化后，未明顯影響到Nesfatin-1誘導(dǎo)的Ca2+濃度提高，這說明Nesfatin-1對(duì)抗高血糖與cAMP-PKA通路及PLA2途徑無關(guān)。綜上研究，Nesfatin-1的降糖作用是以提高胰島素分泌為途徑實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上，Su等[17]的實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，向鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的1型糖尿病小鼠靜脈注射重組Nesfatin-1后，血糖并無顯著降低。而與單純皮下注射胰島素的小鼠相比，經(jīng)靜脈注射重組Nesfatin-1和皮下注射胰島素聯(lián)合處理的小鼠呈現(xiàn)出更明顯、更持久的降糖反應(yīng)。這說明Nesfatin-1的抗高血糖作用具有胰島素依賴性的同時(shí)，nesfatin-1或其類似物有望應(yīng)用到臨床中與胰島素聯(lián)合使用在治療糖尿病中取得更好的臨床效果。

4 Nesfatin-1可劑量依賴性地抑制攝食

目前Nesfatin-1的抑食功能已受到公認(rèn)，機(jī)制尚未明確，Nesfatin-1與多種激素在中樞及周圍組織中的共表達(dá)有助于研究其機(jī)制。近期Inhoff等[22]研究發(fā)現(xiàn)，約19%的ARC神經(jīng)元共表達(dá)nesfatin-1和神經(jīng)肽Y（NPY）；Price等[23]發(fā)現(xiàn)，Nesfatin-1可致NPY神經(jīng)元超極化，對(duì)ATP敏感的鉀離子通道阻滯劑可抑制此效應(yīng)，提示Nesfatin-1可能通過激活鉀離子通道超極化來抑制NPY神經(jīng)元，從而引起厭食。Oh-I等[4]觀察到，向大鼠腦室中心靜注α-促黑素（α-MSH）會(huì)提高PVN中NUCB2基因表達(dá)，而靜注黑素腎上腺皮質(zhì)激素，受體拮抗劑則消除了Nesfatin-1帶來的飽食感，提示Nesfatin-1抑食作用可能與黑素腎上腺皮質(zhì)激素信號(hào)系統(tǒng)有關(guān)。Fort等[24]發(fā)現(xiàn)，在大鼠下丘腦結(jié)界區(qū)，Nesfatin-1與黑素聚集激素（MCH）呈一種共表達(dá)的關(guān)系，說明Nesfatin-1抑食等功能或許與MCH信號(hào)通路有關(guān)。Maejima等[25]研究發(fā)現(xiàn)，下丘腦內(nèi)Nesfatin-1神經(jīng)元與催產(chǎn)素神經(jīng)元相毗鄰甚至重疊，Nesfatin-1促進(jìn)了PVN內(nèi)催產(chǎn)素的釋放，而催產(chǎn)素可激活NTS內(nèi)前阿黑皮素原（POMC）神經(jīng)元，在遺傳性肥胖（Zucker-fatty）大鼠中引發(fā)厭食作用，這種厭食作用呈黑素腎上腺皮質(zhì)激素依賴性。Yosten等[26]發(fā)現(xiàn)，催產(chǎn)素受體拮抗劑可阻斷Nesfatin-1誘導(dǎo)的抑食作用，這表明催產(chǎn)素能信號(hào)通路在Nesfatin-1抑食作用中起一定作用。陳曦等[27]研究認(rèn)為Nesfatin-1可能通過調(diào)制下丘腦葡萄糖反應(yīng)神經(jīng)元的興奮性介導(dǎo)攝食抑制。王文杰等[28]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Nesfatin-1可調(diào)節(jié)下丘腦NTS葡萄糖感受神經(jīng)元的興奮性，通過增加大鼠迷走神經(jīng)復(fù)合體內(nèi)胃擴(kuò)張敏感型神經(jīng)元（GD-EXC）的放電頻率、強(qiáng)化飽感信號(hào)可達(dá)到抑食作用。李娜等[10]認(rèn)為Nesfatin-1是通過延緩胃排空、抑制胃平滑肌收縮等途徑間接來抑制攝食。Yosten等[26]發(fā)現(xiàn)，注射Nesfatin-1后大鼠飲水量下降，故Nesfatin-1有抑食作用的同時(shí)可能發(fā)揮維持水、電解質(zhì)平衡的作用。

5結(jié)論

Nesfatin-1分布廣泛，在糖代謝中，Nesfatin-1可能通過調(diào)節(jié)NPY神經(jīng)元、黑素腎上腺皮質(zhì)激素信號(hào)系統(tǒng)、MCH信號(hào)通路、催產(chǎn)素能信號(hào)系統(tǒng)、GD-EXC通路、抑制胃平滑肌收縮等以達(dá)到抑食、降低BMI及TG而控制肥胖發(fā)生率；Nesfatin-1通過調(diào)節(jié)鈣離子濃度以調(diào)節(jié)肝糖，并呈胰島素依賴性對(duì)抗高血糖。隨著對(duì)機(jī)制研究的進(jìn)一步深入，Nesfatin-1可能成為臨床很多領(lǐng)域中的診斷方式、治療方法，它本身或其類似物有望成為新一代減肥降脂藥物，與胰島素聯(lián)合使用可能成為治療糖尿病效果更為理想的臨床治療手段。

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