Leptin與動(dòng)物繁殖

壽奎均（浙江省諸暨市同山鎮(zhèn)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督站 311808）孔偉林（浙江省諸暨市王家井鎮(zhèn)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督站 311813）

陳成紅 俞麗紅 黃強(qiáng)（浙江省諸暨市畜牧獸醫(yī)局 311800）黃學(xué)濤*（浙江省諸暨市國(guó)偉禽業(yè)有限公司 311813）

Leptin與動(dòng)物繁殖

壽奎均（浙江省諸暨市同山鎮(zhèn)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督站 311808）孔偉林（浙江省諸暨市王家井鎮(zhèn)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督站 311813）

陳成紅 俞麗紅 黃強(qiáng)（浙江省諸暨市畜牧獸醫(yī)局 311800）黃學(xué)濤*（浙江省諸暨市國(guó)偉禽業(yè)有限公司 311813）

Leptin（瘦素）是一種主要由脂肪組織分泌的肽類激素，除調(diào)節(jié)動(dòng)物的機(jī)體代謝和能量平衡外，在動(dòng)物的生殖器官發(fā)育，性激素分泌和妊娠等方面也發(fā)揮了重要的作用。本文綜述了最近有關(guān)leptin的研究進(jìn)展。

瘦素；leptin；調(diào)節(jié)；動(dòng)物繁殖；進(jìn)展；綜述

自1994年Zhang等利用定位克隆技術(shù)首次成功地克隆了小鼠的Ob基因及人類的同源序列[1]，瘦素（leptin）作為Ob基因的表達(dá)產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)和生理作用也逐漸被揭示，很快成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

Leptin主要由白色脂肪組織產(chǎn)生，棕色脂肪、骨骼肌、骨粘膜、胎盤及胎兒、骨、軟骨組織、肝臟[2]也可分泌。Leptin最早是作為調(diào)節(jié)機(jī)體重量的因子被認(rèn)識(shí)的，1996年Chen等[3]通過(guò)對(duì)ob/ob小鼠（缺乏有功能的leptin）和db/db小鼠（缺乏有功能的leptin受體）的研究發(fā)現(xiàn)，leptin與動(dòng)物繁殖功能有關(guān)。近年來(lái)，與leptin和動(dòng)物繁殖功能有關(guān)的研究報(bào)道不斷出現(xiàn)，本文旨在總結(jié)leptin與動(dòng)物繁殖有關(guān)的生物學(xué)作用的研究現(xiàn)狀。

1 Leptin與動(dòng)物生殖腺發(fā)育

1.1 Leptin與睪丸

有研究表明，Ob-R（leptin受體基因）在成熟的鼠胚胎、動(dòng)情前期和成年大鼠的睪丸間質(zhì)（Leydig）細(xì)胞中都有表達(dá)。通過(guò)原位雜交技術(shù)，RT-PCR半定量分析顯示，Ob-R mRNA在晚期胚胎睪丸中表達(dá)較早期胚胎高，在性成熟期大鼠睪丸中表達(dá)比性未成熟者高，而成年雄性大鼠睪丸中Ob-R mRNA的表達(dá)則降低[4]。另外，在蛋白質(zhì)水平，Ob-R mRNA在不同年齡的大鼠睪丸組織中均有表達(dá)，但是不同亞型Ob-R表達(dá)量的多少不盡相同。由此推斷，leptin在大鼠睪丸發(fā)育過(guò)程中起著獨(dú)特的生物學(xué)作用。

Barash等[5]試驗(yàn)表明，經(jīng)leptin處理后，雄性小鼠可顯著提高血清中FSH水平，增加睪丸和輸精管的重量、精囊上皮細(xì)胞的高度，還可以提高精子含量。Mounzih等用leptin處理ob/ob公鼠后，睪丸的重量、組織學(xué)和生殖功能均完全得到恢復(fù)。這些均表明leptin可促進(jìn)雄性生殖器官的生長(zhǎng)發(fā)育，但其作用機(jī)制還不是很清楚。

也有學(xué)者提出了與上面研究結(jié)果相矛盾的報(bào)告：William等在對(duì)瘦素是如何通過(guò)血睪屏障（BTB）的研究時(shí)觀察到，只有少量的血漿瘦素通過(guò)BTB，且在睪丸的Leydig細(xì)胞和支持（Sertoli）細(xì)胞沒(méi)有明顯的Ob-R表達(dá)，而在軟腦膜、神經(jīng)元和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的脈絡(luò)叢中表達(dá)較高，說(shuō)明瘦素對(duì)動(dòng)物繁殖系統(tǒng)調(diào)節(jié)可能不在睪丸水平。所以，有關(guān)leptin在睪丸具體的生物學(xué)功能還有待進(jìn)一步研究。

1.2 Leptin與卵巢

Ahim等（1997）發(fā)現(xiàn)肥胖雌性小鼠經(jīng)leptin治療后其卵巢的重量增加，卵巢上的原始卵泡、初級(jí)卵泡、次級(jí)卵泡、成熟卵泡明顯增加，并且觀察到卵巢的縱切面上卵泡總數(shù)增多，提示leptin在一定程度上提高了卵巢的生理功能[6]。Chehab等（1997）研究了leptin在生殖功能發(fā)生中的作用，他們給處于生育期前的雌鼠注射leptin，由于激素的減肥效應(yīng)，雌鼠生長(zhǎng)較對(duì)照鼠減慢，但其達(dá)到生育期的時(shí)間較對(duì)照鼠提前9d，表現(xiàn)其生殖器官更早成熟。Priyas Dug等（2000）在研究卵巢機(jī)能障礙時(shí)發(fā)現(xiàn)通過(guò)全身性注射leptin能明顯的降低大鼠的排卵率，然后他設(shè)計(jì)了給大鼠離體卵巢2組激素灌注方案，在相同F(xiàn)SH水平下，一種同時(shí)灌注leptin和LH，另一組單獨(dú)使用LH，結(jié)果使用leptin的排卵率顯著低于使用LH，說(shuō)明在抑制排卵方面瘦素直接作用于卵巢。

2 Leptin與配子發(fā)生和性激素分泌

2.1 Leptin與精子的產(chǎn)生

通過(guò)免疫組織化學(xué)方法顯示，出生5d的小鼠，Ob-R主要在精原細(xì)胞表達(dá)，20～30d的小鼠，Ob-R主要在精母細(xì)表達(dá)，在成熟的睪丸，Ob-R主要是在生精上皮周期的第9到第10期表達(dá)，由此說(shuō)明Ob-R的表達(dá)隨著年齡和精子發(fā)育狀態(tài)的不同而有專一的定位[7]。Ishikawa等通過(guò)對(duì)阻塞性不育、唯Sertoli細(xì)胞綜合癥、少精男性患者瘦素及其受體在睪丸、精子發(fā)生中的表達(dá)以及與血漿睪酮濃度關(guān)系的研究中觀察到，瘦素在生殖細(xì)胞上有表達(dá)，且主要是精母細(xì)胞表達(dá)，其表達(dá)率隨著睪酮增加而減少。Ob-R主要在Leydig細(xì)胞上有表達(dá)，并且也隨著血漿睪酮濃度的增加而減少。故精子生成障礙可能與睪丸中瘦素及Ob-R的增高有關(guān)。

2.2 Leptin與卵子的產(chǎn)生

最近，許多研究表明，卵巢組織中有高水平的瘦素受體mRNA表達(dá)。提示瘦素對(duì)卵巢有直接的作用。Turing將卵子內(nèi)部不對(duì)稱分布的胞質(zhì)成分稱作形態(tài)生成素（morphogens）在低等動(dòng)物如兩棲類的卵母細(xì)胞中形態(tài)生成素是決定早期分化過(guò)程中細(xì)胞命運(yùn)的原始動(dòng)力。類似的情況也存在于哺乳動(dòng)物的卵母細(xì)胞中，在卵泡顆粒細(xì)胞、卵丘細(xì)胞和成熟卵母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)leptin的富集暗示leptin可能參與了卵母細(xì)胞的發(fā)育與成熟調(diào)節(jié)。成年女性血液Leptin水平比男性高2倍，絕經(jīng)后才下降。給大鼠腦室注leptin抗體12 h后LH波動(dòng)性分泌消失，性周期停在間情期。由此推斷，leptin和體脂肪含量是維持卵泡發(fā)生正常周期的必要因素。

瘦素對(duì)維持正常的性腺激素至關(guān)重要，瘦素除了通過(guò)下丘腦-垂體對(duì)性腺調(diào)控外還直接作用于性腺。

2.3 Leptin與雄性激素的分泌

10-9～10-7M的leptin可明顯降低成年大鼠睪丸培養(yǎng)組織睪酮基礎(chǔ)水平和hCG誘導(dǎo)的睪酮分泌男性血清leptin水平與睪丸激素顯著相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)：男性性腺功能減退者睪酮水平低下，但leptin水平顯著高出正常對(duì)照組和男性性腺功能減退經(jīng)雄激素替代治療組將近3倍，顯示leptin水平與睪酮呈明顯的負(fù)相關(guān)。

2.4 Leptin與雌性激素的分泌

0b-R，尤其0b-Rs大量存在于人的卵巢顆粒層，卵泡膜細(xì)胞、卵泡液中存在的瘦素可阻止LH誘發(fā)的雌二醇的產(chǎn)生[8]。在性未成熟的大鼠給予hCG，4h后可降低血漿中瘦素濃度，然而通過(guò)Western blotting檢測(cè)，卵巢中Ob-R的表達(dá)反而增高。給予高劑量的瘦素，可降低血漿孕酮、卵巢前列腺素E的水平，也降低排卵率，對(duì)體外培養(yǎng)的排卵前卵泡及卵巢組織塊的研究也顯示了同樣的結(jié)果，即降低排卵率、降低孕酮和卵巢前列腺素E的釋放[9]。

大量研究表明，leptin在對(duì)配子發(fā)生和性激素分泌的影響更多的是源自leptin對(duì)動(dòng)物生殖中樞的影響。

3 Leptin與生殖中樞

3.1 Leptin與下丘腦

當(dāng)機(jī)體脂肪貯存量達(dá)到某一水平時(shí)，從脂肪中釋放人血的leptin水平升高，下丘腦的弓形核和腹內(nèi)側(cè)核表達(dá)Ob-R mRNA，這兩個(gè)區(qū)域同時(shí)調(diào)節(jié)攝食和生殖能力，leptin能刺激GnRH從下丘腦基底部分泌，由此可推斷l(xiāng)eptin可能作為一種代謝信號(hào)將脂肪貯存量傳給含有GnRH的神經(jīng)元。但是，在小鼠和猴子的實(shí)驗(yàn)中，人們未能發(fā)現(xiàn)Ob-R和GnRH在蛋白和mRNA水平上共同表達(dá)，提示leptin是通過(guò)觸突傳遞信號(hào)刺激GnRH分泌[10]。因此，人們猜想有其他下丘腦多肽參與了leptin和GnRH分泌之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。含有POMC基因產(chǎn)物的神經(jīng)元可通過(guò)觸突直接作用釋放GnRH的神經(jīng)元：POMC存在于0b-R mRNA高度表達(dá)的弓形核，且雙標(biāo)記原位雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)了POMC和0b-R mRNA在大鼠和猴子中高度共同表達(dá)。Foster等[11]比較了野生型和ob/ob小鼠的POMC mRNA水平。在來(lái)治療的ob/ob小鼠體內(nèi)，POMC基因表達(dá)約是野生型的50～70%，而leptin治療的ob/ob小鼠體內(nèi)POMC表達(dá)恢復(fù)到野生型水平。因此，提示ob/ob小鼠中，leptin調(diào)控POMC的基因表達(dá)，從而影響生育力。此外，NPY神經(jīng)元在在體狀態(tài)下通過(guò)觸突刺激含GnRH的神經(jīng)元釋放CnRH。在弓形核處，含有NPY mRNA的神經(jīng)元同樣表達(dá)Ob-R。在此基礎(chǔ)上，人們建立了一種假說(shuō)，leptin可能是通過(guò)正/負(fù)調(diào)節(jié)其他下丘腦多肽，從而間接調(diào)節(jié)GnRH的分泌。假說(shuō)模型如下：leptin刺激下丘腦多肽神經(jīng)元表Ob-R。這些神經(jīng)元包括含有POMC的神經(jīng)元和含有NPY mRNA的神經(jīng)元。他們表達(dá)的Ob-R呈現(xiàn)在這些神經(jīng)元的表面，因此，當(dāng)leptin與其受體結(jié)合時(shí)，leptin直接調(diào)控POMC和NPY mRNA的合成和分泌。這些下丘腦多肽物質(zhì)通過(guò)觸突作用于GnRH神經(jīng)元，調(diào)節(jié)GnRH的分泌。

3.2 Leptin與垂體

Yu等[12]取離體雄鼠垂體前葉在leptin中孵育3h。發(fā)現(xiàn)從垂體中釋放的卵泡刺激素（PSH）和LH與leptn呈劑量相關(guān)，分別在leptin濃度為10-9mol/L和10-11mol/L時(shí)達(dá)到頂峰，而當(dāng)leptin濃度升高時(shí)，促性腺激素釋放下降，這一點(diǎn)類似于垂體的負(fù)調(diào)節(jié)作用。另外，催乳素（PRL）也呈劑量相關(guān)，僅在leptin為10-7～10-5mol/L時(shí)達(dá)到最高。在體實(shí)驗(yàn)中，注射10μL的雌二醇苯甲酸鹽酯人切除卵巢的雌鼠第三腦室中，75h后，在第三腦室顯微注射leptin（0.6nmol/L）或相同體積的稀釋液作對(duì)照。Leptin注射后10～15min，LH有顯著升高，但FSH濃度及對(duì)照組的FSH和LH均無(wú)變化，因此，盡管仍未發(fā)現(xiàn)垂體中有Ob-R存在推測(cè)可能存在于促性腺物質(zhì)的分泌細(xì)胞中，但是，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了leptin在相當(dāng)?shù)偷臐舛认隆？纱碳SH和LH從離體垂體前葉中釋放出來(lái)；在體狀態(tài)下，可刺激LH釋放，提示leptin可直接作用于垂體組織。至于leptin如何刺激在體雌鼠LH的分泌，可能與leptin作用于GnRH有關(guān)。Leptin與AN上的Ob-R結(jié)合，降低了AN處的NPY mRNA，導(dǎo)致NPY的合成和分泌減少。去甲腎上腺素能神經(jīng)元參與介導(dǎo)GnRH的釋放。NPY抑制去甲腎上腺素能神經(jīng)元從而降低GnRH的釋放。因此，當(dāng)leptin抑制NPY釋放時(shí)，去甲腎上腺素能沖動(dòng)就產(chǎn)生，此沖動(dòng)作用在NO-ergic上的a受體，促使NO釋放，NO擴(kuò)散到GnRH末端，活化GnRH釋放。這個(gè)肽在排卵前排出，分泌到垂體門靜脈里去，在此，它通過(guò)結(jié)合促性腺物質(zhì)上的GnRH受體來(lái)刺激LH的釋放。

4 Leptin與妊娠、胚胎的發(fā)育和胎兒生長(zhǎng)

4.1 Leptin與子宮

Leptin與子宮、子宮內(nèi)膜存在Ob-RmRNA，用重組leptin治療肥胖、不孕小鼠后，子宮重量明顯增加，組織學(xué)證明：子宮內(nèi)膜厚度、上皮高度、腺體面積均明顯增加。因同時(shí)伴有卵巢重量的增加，認(rèn)為leptin對(duì)子宮的作用可能通過(guò)激活卵巢，引起性激素分泌增加所致。Chien等發(fā)現(xiàn)小鼠妊娠后血清leptin濃度比對(duì)照組增加1.8倍，子宮內(nèi)膜Ob-R mRNA增加2.7倍，提示妊娠后leptin濃度以及子宮內(nèi)膜Ob-R增加，與宮腔內(nèi)胚胎發(fā)育以及調(diào)節(jié)能量利用有關(guān)。

4.2 Leptin與妊娠、胚胎的發(fā)育和胎兒生長(zhǎng)

妊娠期母體血清中l(wèi)eptin水平要高于非妊娠雌性動(dòng)物，這可能是由于脂肪分泌leptin的上調(diào)作用，但也可能來(lái)自胎盤中l(wèi)eptin的分泌，胎盤可能通過(guò)分泌血清leptin結(jié)合蛋白從而調(diào)控母體leptin水平。Zhao等（2004）[13]通過(guò)對(duì)親源性很遠(yuǎn)的2種動(dòng)物musmusculus和myotislucifugus妊娠期胎盤中Ob-R的表達(dá)，驗(yàn)證了胎盤是leptin作用的靶器官，同時(shí)發(fā)現(xiàn)妊娠時(shí)下丘腦Ob-R水平無(wú)變化，而胎盤中Ob-R水平顯著增加，提示leptin很可能促進(jìn)了妊娠期胎盤生長(zhǎng)和功能的發(fā)揮，并推測(cè)妊娠期leptin的這種活性很可能被哺乳動(dòng)物保留下來(lái)。Chan等（2004）研究結(jié)果表明：在妊娠的4～6月羊膜內(nèi)游離的leptin水平越高，胎兒出生重越低，同時(shí)Chan等[14]推測(cè)，此期leptin水平可以用于預(yù)測(cè)雙胎妊娠分娩時(shí)的復(fù)雜情況。Leptin及Ob-R基因在胎盤和胎兒的軟骨、肺、脈絡(luò)叢等組織中有表達(dá)，leptin可以通過(guò)旁分泌和內(nèi)分泌作用，影響胎兒的生長(zhǎng)、發(fā)育。有報(bào)道leptin可以矯正胎兒的大小。Antczak等觀察到人和鼠的卵母細(xì)胞中l(wèi)eptin參與了胚胎的形成。Harigaya等報(bào)道了臍帶血液中l(wèi)eptin可以調(diào)節(jié)人的出生。母乳中的leptin對(duì)幼仔神經(jīng)內(nèi)分泌可能起著調(diào)節(jié)作用，乳源性leptin是一種不為新生兒腸道分解而直接可吸收的大分子蛋白質(zhì)，主要在調(diào)節(jié)新生兒攝食、小腸成熟或腎上腺對(duì)應(yīng)激的反應(yīng)性等方面起重要作用。

5 小結(jié)

作為肥胖與生殖之間的連接點(diǎn)，尤其在生殖內(nèi)分泌領(lǐng)域，Leptin越來(lái)越受到人們的關(guān)注。Leptin對(duì)下丘腦-垂體-性腺軸有調(diào)節(jié)作用，能刺激內(nèi)分泌，對(duì)于繁殖系統(tǒng)是一種重要的允許信號(hào)；leptin也可作為繁殖生理方面的一種激素指標(biāo)，間接的反映生殖活動(dòng)，并且非常準(zhǔn)確。相信在今后的畜牧生產(chǎn)中，leptin在控制畜禽的生長(zhǎng)發(fā)育、發(fā)情配種等環(huán)節(jié)將得到廣泛的應(yīng)用，更加有利的利用畜禽，為人類提供更多更豐富的產(chǎn)品。

[1]Zhang Y R,Proenca M,Maffei M.Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue[J].Nature,1994,372:425-432.

[2]Mohammed Taouis,Jin-Wenchen,Christian D.Cloning the chicken leptin gene[J].Gebe,208(1998):239-242.

[3]Chen H，Charlat O，Tartaglia LA.Evidence that the diabetes gene encodes the leptin receptor:identification of a mutation in the leptin receptor gene in db/db mice[J].Cell,I996,84(3):491-495.

[4]Caprio M，F(xiàn)abbrini E，Ricci G.Ontogenesis of leptin receptor in rat leydig cells[J].Biol Reprod,2003,68(4):l99-207.

[5]Barash I A.Leptin is a metabolic signal to the reproductive system[J].Endocrinology,1996,137:3144-3151.

[6]Ahima RS,Dnshay J,Flier SN.Leptin accelerates the onset of puberty[J].J Chn Invest,1997,99(3):39l-395.

[7]Tena-Sempere M,pinilia L.Developmental and hormonal regulation of leptin receptor messenger ribonucleic acid expression in rat testis[J].Biol Reprod,2001,64(2):634-643.

[8]Ciooffi JA.Shafer AW.Possble role of leptin in hematopoiesis and reproduction[J].Mol Hum Reprod,1997,3(6):467-472.

[9]Gregoraszczuk EL.Action of IGF-1 on expression of the leptin receptor in the prepubertal period and throughout the estrous cycle in the mature pig ocvary[J].J Reprod Dev,2007,53(2):289-295.

[10]Cunningbam MJ.Leptin's actions on the reproductive axis[J].Biol Reprod,1999,60(2):216-222.

[11]Foster DL.Physiological perspective on leptin as a regulator of repduction:role in timing puberty[J].Biol Reprod,1999,60(2):205-215.

[12]Yu WH.Role of leptin in hypothalamic-pituitary function[J].Proc Nad Acad Sci USA,1997,94(3):1023-1024.

[13]Zhao J.Leptin receptor expression increases in pacents.but nor hypothalamus,during gestation in mus musculus[J].Placenta,2004,25(8-9):712-722.

[14]Chan T F.Elevated amniotic fluid leptin level in early second teimesster is associated with earlier delivery and lower birthweight in twin pregnancy[J].Acta Obstet Gynecol Scand,2004,83(8):707-710.

壽奎均（1967.5.11-），男，大學(xué)本科，獸醫(yī)師。

*通訊作者：黃學(xué)濤，獸醫(yī)學(xué)博士。