Leptin基因的研究進展

吳尚耕，徐紅偉

（西北民族大學，甘肅 蘭州 730030）

1 Leptin基因的結構特點

Zhang等[1]人在1994年通過克隆技術得到了小鼠的Leptin基因，發(fā)現(xiàn)其基因序列是高度保守的，并且小鼠Leptin基因的與人類的Leptin基因同源性達到了84%。在小鼠身上的提取的Leptin基因，這段mRNA長度為4.5kb，這段序列上分布著能編碼167個氨基酸的開放閱讀框，還包括了21個氨基酸的信號肽。[1]而在人類的Leptin基因中，它位于第7號染色體的q31.3，總長度為20kb。[2]在牛的相關研究中，4號染色體的q32是Leptin基因的定位點，它的DNA序列總長度超過了15kb。

2 Leptin基因的主要生理功能

Leptin基因主要在動物的生長發(fā)育、脂肪沉積等處發(fā)揮極其重要的生理功能。當前環(huán)境下，國內外關于家畜的Leptin基因的研究主要集中在牛、羊、豬等動物上。在動物的生產育肥環(huán)節(jié)中，它主要與生長發(fā)育性能以及飼料采食情況具有較強的相關性。而關于家兔的相關研究中表明了肉質相關的各項指標均與Leptin基因的表達量具有顯著相關性。[3]當Leptin基因的表達產物瘦素與下丘腦瘦素的受體相互作用后，它可以引起食欲中樞活性的降低，因此可以降低家畜的采食量，并且通過提高交感神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，可以起到促進脂肪分解的速率、增加產熱水平、增加能耗的功能，借此可以達到降低體重、提高瘦肉率等目的。[4]

與此同時，瘦素的其他作用也體現(xiàn)在能量狀況的信號在生殖軸間的傳遞過程中，其既可作用于生殖中樞又可以作用于生殖器官從而參與生殖的調控以及促進動物的發(fā)情[5]。饑餓會使家畜免疫力降低，與此同時，體內瘦素水平也下降，它可以調節(jié)T細胞的免疫應答。由此可以猜測瘦素有極大的可能性是動物營養(yǎng)情況與其健康情況、免疫系統(tǒng)之間的一個重要環(huán)節(jié)。[5]

3 Leptin基因對脂肪合成的影響

賀鵬迦[6]等人對甘肅地方肉牛進行的Leptin基因的檢測，表明了肉牛的大理石紋等級與肉牛身上的Leptin基因第2外顯子上的一處突變位點呈顯著正相關，且雜合型（突變型）肉牛的大理石紋等級顯著高于純合型。由此可以認定Leptin基因與脂肪的合成具有一定的相關性。過去的20多年里，人們已經(jīng)認定Leptin基因對脂肪合成、沉積的調控作用是通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)和內分泌系統(tǒng)兩種途徑進行的[7]。而在內分泌系統(tǒng)途徑中其對下丘腦的刺激可以起到影響食欲、增加代謝率等作用，其作用路徑為下丘腦—垂體—腎上腺軸。[4]而對神經(jīng)系統(tǒng)的相關作用主要體現(xiàn)在調控食物攝入量并且與相關的采食因子相互之間產生各種作用來調控能量的代謝的情況，從而影響到脂肪的合成。[4]

在瘦素功能缺失的狀態(tài)時，Leptin基因的純合突變小鼠會迅速地產生和Ⅱ型糖尿病高度相似的癥狀，例如肥胖以及高血糖。同時關于脂肪組織分泌瘦素的量受很多激素以及蛋白質的影響，例如在肥胖人群或小鼠中，血漿里的瘦素濃度會有所升高；而當體重減輕后，其濃度又會有所下降。在諸多脂肪因子中，瘦素在調節(jié)能量平衡方面具有至關重要的作用，其主要通過限制高能量水平的食物攝入以維持身體機能健康。同時有研究表明，與非肥胖癥患者的測試結果對比顯示，肥胖癥患者的血清瘦素水平以及mRNA的含量有顯著的提升，并且其提升量與體脂量呈強正相關的關系。[8]

4 Leptin基因對生長發(fā)育的影響

在豬的生長發(fā)育指標相關研究中發(fā)現(xiàn)，在大白豬群體內，Leptin基因有著3469T＞C多態(tài)性，對大白豬6個月月齡的體長有較為顯著的影響，對于體高、體重等性狀的作用卻并不顯著。由此可以推斷Leptin基因對生物的生長發(fā)育可以起到一定程度的影響作用。

基于綿羊Leptin基因的研究逐漸增多，目前已經(jīng)在4個品種綿羊的Leptin基因外顯子3上發(fā)現(xiàn)了G271A、C316A和G387T等3個SNPs，在杜泊羊與小尾寒羊雜交羊上檢測到了G3941T位點突變。由DNA序列數(shù)據(jù)庫里的原始序列得知，此突變位點在HE605296上的第3941位上，但由于其位于非蛋白質編碼區(qū)，因此其不編碼蛋白質，但是它也有可能會影響到蛋白質的表達水平，對羊的品種選育工作以及育種工作具有重要的價值。

對杜寒雜交羊的Leptin基因外顯子3進行了多態(tài)性分析，結果為共檢測到1個單核苷酸多態(tài)性位點，同時提出了某處突變的位點與其生長發(fā)育的指標之間相關。這處位點的突變對于提高體重、體高等體尺指標的影響是顯著的。但是這個結論只做了初步的試驗，還未經(jīng)系統(tǒng)的驗證，因此在今后研究中還需要擴大群體樣本進行更進一步的驗證，才能將該基因作為選育生長發(fā)育指標的遺傳標記應用于繁殖育種等生產實踐。[9]

5 Leptin基因對肉質的影響

通過查閱羅剛[10]等人的研究論文，得知當齊卡兔的生長日齡慢慢增長時，Leptin基因在腎周脂、皮下脂和腿部肌肉中的表達量全部逐漸升高，母兔在腎周脂中的Leptin基因的表達量顯著髙于公兔的Leptin基因的表達量（于70日齡、84日齡和91日齡的生長日齡）。在皮下脂的測定中91日齡的表達量顯著高于其他日齡的，在腎周脂和腿部肌肉的測定中母兔的Leptin基因表達量高于公兔，在皮下脂肪的測量中公兔的Leptin基因的表達量高于母兔的Leptin基因的表達量。pH酸堿度在84日齡時下降的最為緩慢，同時測定了84日齡家兔的肌肉中的脂肪后發(fā)現(xiàn)84日齡母兔的皮下脂中Leptin基因的表達量與肌肉中的脂肪含量呈極顯著負相關，與熟肉率呈顯著正相關；腎周脂和皮下脂中的Leptin基因表達量均與公兔的熟肉率呈負相關。[3]

由此也可以推斷出Leptin基因對脂肪合成方面的調控作用會影響到肉質各項指標，同時在該種兔各組織中Leptin基因的表達量與肉質的各項相關指標具有顯著的相關性。

本文通過Leptin基因的主要生理功能、對生長發(fā)育、脂肪合成、肉質以及進食和能耗的影響以及Leptin基因與某些疾病的關系幾個方面闡述了Leptin基因目前的研究進展。關于Leptin基因的研究，就目前來講還很淺顯，日后對其進行更加深入的研究與發(fā)現(xiàn)并且合理應用這些研究結果，會對畜牧生產有一定的參考價值。