高山姬鼠瘦素抵抗模式的初步研究*

余婷婷， 楊盛昌， 朱萬龍， 高文榮， 鄭佳，沐遠， 章迪， 王政昆

(云南師范大學 生命科學學院，云南 昆明 650500)

1994年,Zhang等利用位點克隆技術成功克隆了小鼠的肥胖(ob)基因及人類的同源序列，并闡明ob基因產(chǎn)物—瘦素的分子結構及生理作用，發(fā)現(xiàn)其在體脂及能量代謝等分子調(diào)控方面具有重要作用[1].瘦素由白色脂肪細胞分泌，含有166或167個氨基酸殘基，分子量為16 KD，具有降低體重、抑制攝食和促進產(chǎn)熱的作用[2].正常機體中，瘦素一方面作用于下丘腦，引起食欲下降，增加產(chǎn)熱及能量消耗；另一方面則作用于胰島、肝臟、脂肪等瘦素受體，刺激外周去甲腎上腺素的釋放，進而增加能量消耗[3].

瘦素的發(fā)現(xiàn)起到劃時代的意義[4-5]，瘦素抵抗(leptin resistance)的發(fā)現(xiàn)則給人們提供新的視野來認識動物能量穩(wěn)態(tài)[6].瘦素抵抗表現(xiàn)為瘦素水平增加時，并不一定表現(xiàn)出食欲的增強被抑制.瘦素抵抗主要表現(xiàn)出兩種狀態(tài)，一種是病理性的，例如食物誘導性肥胖，另一種為允許體重調(diào)節(jié)點出現(xiàn)變化的適應性反應，例如哺乳動物的妊娠或動物的季節(jié)性變化[7].目前關于瘦素抵抗的研究主要涉及病理變化[4]，且肥胖癥動物模型主要來自嚙齒動物中的小鼠和大鼠[8-9]，而野外小型嚙齒動物食物誘導瘦素抵抗及其適應意義的研究報道并不多，本研究中高山姬鼠食物誘導瘦素抵抗的研究可能為瘦素抵抗研究提供一種新的模型動物.

高山姬鼠(Apodemuschevrieri)屬于鼠亞科，多分布于橫斷山脈及附近地區(qū)，如云南的昆明、昭通、大理、麗江、瀾滄江、怒江流域地區(qū)等[10]，本研究以棲息于橫斷山地區(qū)的高山姬鼠為對象，測量體重、脂肪重量、攝入能、血清瘦素含量，對其在長期充足攝食條件下是否存在瘦素抵抗進行研究.

1 實驗材料和方法

1.1 實驗動物

實驗所用高山姬鼠于2012年11月捕自大理劍川的灌叢(海拔2 560 m)，該地區(qū)屬橫斷山區(qū)，干濕季節(jié)分明，氣溫隨海拔高度的增加而降低，年溫差小，日溫差大，使該地區(qū)氣溫低于同緯度平原地區(qū)，表現(xiàn)出明顯的溫帶季風型氣候特征，6月月平均氣溫最高(18.8 ℃)，1月月平均氣溫最低(-4.3 ℃).

1.2 實驗動物處理

捕獲的實驗動物帶回云南師范大學生科院實驗動物房(昆明)，每天喂以充足的飼料(昆明醫(yī)科大學生產(chǎn))，用塑料瓶供水.實驗選取15只健康雄性高山姬鼠，平均體重為(32.98±0.96) g，在光照為12 L:12 D、溫度為(25±1) ℃條件下馴化3個月.每28 d測定體重，馴化3個月后，發(fā)現(xiàn)7只高山姬鼠的體重顯著增加(肥胖組)，8只高山姬鼠的體重維持穩(wěn)定(正常組).

1.3 攝入能的測定

能量收支利用食物平衡法測定[11]，每個代謝籠放置一只實驗動物，無巢材.15只高山姬鼠在代謝籠內(nèi)適應一周后開始實驗，84 d后進行能量攝入的測定.實驗前一天11:00～13:00時，給動物充足喂食，第二天人工仔細分離剩余的食物，置于恒溫干燥箱(65 ℃)干燥至恒重，然后稱重(精確到0.01 g)，每次收集時間均在11:00～13:00時進行.用長沙友欣儀器制造有限公司生產(chǎn)的全自動氧彈式熱量儀(YX-ZR/Q型)測定熱值，進行攝入能的計算.攝入能(kJ/d)=食物熱值(kJ/g)×攝入干物質(g/d).

1.4 血清瘦素含量的測定

馴化結束后，將動物處死取血，制備血清樣本，采用瘦素放射免疫分析試劑盒(美國Linco公司生產(chǎn))測定血清瘦素的含量.

1.5 體脂重量的測定

將內(nèi)臟去除，但保留消化道上脂肪，動物尸體置于烘箱(65 ℃)烘至恒重，然后粉碎混勻，稱取約1 g粉碎后的樣品用SoxtecTM2043浸提裝置測定體脂重量.

1.6 統(tǒng)計分析

采用SPSS16.0對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析.對馴化條件下高山姬鼠的體重變化、攝入能、脂肪重量和血清瘦素含量采用獨立樣本t檢驗(Independent-Sample T Test)進行分析，體重、攝入能、身體脂肪重量和血清瘦素含量間的關系采用Person相關分析.結果均表示為平均值±標準誤(Mean±SE)，P< 0.05差異顯著，P<0.01差異極顯著.

2 結 果

2.1 體重

實驗前15只高山姬鼠，平均體重為(32.98±0.96) g，馴化3月后，8只(正常組)高山姬鼠的體重維持穩(wěn)定(33.94±0.83) g，而另7只(肥胖組)高山姬鼠體重為(50.58±2.00) g，兩組的體重差異極顯著(t=-5.990,P<0.01).

2.2 攝入能、脂肪重量、血清瘦素含量

馴化3個月后，肥胖組高山姬鼠的胴體重、攝入能和血清瘦素含量極顯著高于正常組(胴體重:t=-3.946,P<0.01;攝入能:t=-2.536,P<0.01;血清瘦素含量:t=-4.068，P<0.01)，肥胖組脂肪重量顯著高于正常組(t=-2.285,P<0.05)(見表1).

表1 肥胖組與正常組高山姬鼠體重、胴體重、攝入能、脂肪重量、血清瘦素含量的比較

2.3 血清瘦素含量與體重、脂肪重量及攝入能的相關性

高山姬鼠血清瘦素含量與體重(r=0.016,P=0.001,圖1)、脂肪重量(r=0.466,P=0.005,圖2)和攝入能(r=0.481,P=0.004,圖3)顯著正相關.

圖1 高+山姬鼠血清瘦素含量與體重的相關關系

圖2 高山姬鼠血清瘦素含量與脂肪重量的相關關系

圖3 高山姬鼠血清瘦素含量與攝入能的相關關系

3 討 論

Kennedy[12]提出了“脂類穩(wěn)態(tài)”模型(lipostat model)來解釋動物的能量穩(wěn)態(tài)維持機制，該模型認為脂肪組織可能產(chǎn)生了某種信號物質，通過這種物質反饋調(diào)節(jié)食欲的強弱，從而調(diào)節(jié)有機體的能量穩(wěn)態(tài).脂肪組織分泌的瘦素能量穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)中意義重大[13]，其可以作為信號分子而作用于下丘腦，調(diào)節(jié)體內(nèi)脂肪含量，從而維持體重穩(wěn)定[14].注射外源瘦素后的小鼠，其攝入能、體重和體脂均降低，但代謝率、體溫均升高，說明高濃度血清瘦素具有抑制攝食、促進產(chǎn)熱及降低體重的作用[2].瘦素在嚙齒動物血漿中的濃度與體重和脂肪含量呈正相關[15].嚙齒類肥胖模型中，血漿瘦素水平比正常個體高，瘦素可以使野生型鼠體重下降12%，體脂降低11.5%，表明瘦素對野生型鼠具有調(diào)節(jié)其體內(nèi)脂肪儲存的作用，但體重減輕的幅度較肥胖鼠低[16].高山姬鼠血清瘦素含量季節(jié)性變化的研究結果顯示，血清瘦素含量與體重、身體脂肪重量均呈正相關關系，而與攝入能、UCP1含量負相關，表明瘦素可能作為一種脂肪信號參與高山姬鼠能量代謝的調(diào)節(jié)[17].

目前，瘦素調(diào)節(jié)能量穩(wěn)態(tài)的研究主要集中在瘦素抵抗的分子機制[6-7].如人類在病理條件下(如肥胖)的瘦素抵抗分子機制[18-19].研究也發(fā)現(xiàn)許多動物在妊娠或季節(jié)性變化條件下，其瘦素水平明顯上升，而動物的攝食量和體重沒有下降，表明機體可能對瘦素不敏感，即產(chǎn)生了leptin resistance[20-21].這可能是動物應對繁殖需要和季節(jié)性環(huán)境變化的能量代價增加，通過增加攝入能，改變體重調(diào)節(jié)點使體重高于“缺失值”水平，從而滿足繁殖期和溫度及光照變化下增加的能量需求.對小型哺乳動物的病理性研究也發(fā)現(xiàn)，動物在食物誘導條件下也存在leptin resistance.例如：大鼠在長期食物誘導條件下，瘦素水平增加，其食欲的增強沒有被抑制，即出現(xiàn)leptin resistance[8,22].本研究中，高山姬鼠在3個月的充足喂食條件下，15只高山姬鼠中有7只(肥胖組)出現(xiàn)過度肥胖，體重達到(50.58±2.00) g，極顯著地高于其他8只(正常組).然而肥胖組高山姬鼠血清瘦素濃度顯著高于正常組，其攝食量和體重并沒有下降，并且血清瘦素濃度與攝入能呈現(xiàn)極顯著的正相關關系，表明了高山姬鼠在長期的充足食物誘導條件下，存在瘦素抵抗.然而高山姬鼠的瘦素抵抗的確切機制尚不清楚，有待進一步深入研究.

參 考 文 獻:

[1] ZHANG Y,PROENCA R,MAFFEI M,et al.Positional cloning of the mouse obese gene and it's human homologue[J].Nature,1994，372(6505):425-432.

[2] FRIEDMAN J M,HALAAS J L.Leptin and the regulation of body weight in mammal[J].Nature,1998,395(6704):763-770.

[3] 李卉,姜一農(nóng).代謝綜合征患者的血清瘦素[J].高血壓雜志,2006,14(1):28-32.

[4] DENVER R J,BONETT R M,BOORSE G C.Evolution of leptin structure and function[J].Neuroendocrinology,2011 (94):21-38.

[5] COLEMAN D L.A historical perspective on leptin[J].Nat Med,2010,16(10):1097-1099.

[6] MYERS M G,COWLEY M A,MüNZBERG H.Mechanisms of leptin action and leptin resistance[J].Annu Rev Physiol,2008 (70):537-556.

[7] TUPS A.Physiological models of leptin resistance[J].Journal of Neuroendocrinology,2009，21(11):961-971.

[8] 劉榮,孫長顥,李穎,等.飲食誘導肥胖抵抗和肥胖大鼠血中激素水平的比較[J].衛(wèi)生研究,2003,32(3):212-214.

[9] 楊春壯,馬英,徐永良,等.針刺對單純性肥胖大鼠血清瘦素含量和下丘腦瘦素受體表達的影響[J].針刺研究,2007,32(6):384-388.

[10]黃文幾,陳延熹,溫業(yè)新.中國嚙齒類[M].上海:復旦大學出版社,1995.

[11]ROSENMAN M,MORRISON P.Maximum oxygen consumption and heat loss facilitation in small homeotherms by He-O2[J].Am.J.Physiol,1974,226(3):490-495.

[12]KENNEDY G C.The role of depot fat in the hypothalamic control of food intake in the rat[J].Proc R Soc Lond B:Biol Sci,1953,140(901):578-596.

[13]WOZNIAK S E,GEE L L,WACHTEL M S,et al.Adipose tissue:the new endocrine organ? a review article[J].Digestive Diseases and Sciences,2009,54(9):1874-1856.

[14]CAMPFIELD L A,SMOTH F J,GUISEZ Y,et al.Burn P.Recombinant mouse OB protein:evidence for a peripheral signal linking adiposity and central neural networks[J].Science,1995，269(5223):546-549.

[15]MAFFEI M,HALAAS J,RAVUSSIN E,et al.Leptin levels in human and rodent: measurement of plasma leptin and ob RNA in obese and weight-reduced subjects[J].Nat Med,1995,1(11):1155-1161.

[16]HALAAS J L,GAJIWALA K S,MAFFEI M,et al.Weight-reducing effects of the plasma protein encoded by the obese gene[J].Science,1995,269(5223):543-546.

[17]ZHU W L,YANG S C,ZHANG LIN,et al.Seasonal variations of body mass,thermogenesis and digestive tract morphology inApodemuschevrieriin Hengduan mountain region[J].Animal Biology,2012，62(4):463-478.

[18]楊盛昌,單振光,黃春梅,等.大絨鼠冷馴化和脫冷馴化能量代謝特征的變化[J].動物學雜志,2012,47(2):120-126.

[19]ROTH J D,ROLAND B L,COLE R L,et al.Leptin responsiveness restored by amylin agonism in diet-induced obesity: evidence from nonclinical and clinical studies[J].Proc Natl Acad Sci USA,2008,105(20):7257-7262.

[20]MANTZOROS C,FLIER J S,LESEM M D,et al.Cerebrospinal fluid leptin in anorexia nervosa: correlation with nutritional status and potential role in resistance to weight gain[J].J Clin Endocrinol Metab,1997,82(6):1845-1851.

[21]楊盛昌，王政昆，楊曉楠，等.瘦素抵抗在妊娠期大絨鼠體重調(diào)節(jié)中的作用[J].云南師范大學學報：自然科學版，2013，33(5)：59-63.

[22]劉莉,劉亞莉,任亞浩,等.飲食誘導肥胖大鼠脂肪細胞對瘦素反應影響[J].中國公共衛(wèi)生,2012,28(5):625-626.