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瘦蛋白及其在养猪业上的研究进展

作者:来源:时间:2008-06-10 15:02点击:

    瘦蛋白(Leptin)是脂肪细胞分泌的一种调节体脂沉积的重要因子,由167个氨基酸残基组成,其中N端21个氨基酸残基为信号肽,成熟瘦蛋白为146个氨基酸残基组成的无糖化的多肽,相对分子量为 16 kDa,其中 tnRNA长4.5 kb。 Leptin为单链,链内的两个半胱氨酸构成一个二硫键,这种结构也常见于其他分泌型多肽。就氨基酸序列分析,Leptin是一种球型分子,无明显的结构域或跨膜区,以单体形式存在,是由肥胖基因(Obesegene,简称Oh基因)编码的,其表达具有组织特异性(Dermis等,1997),表达部位主要在脂肪组织。Leptin作用于下丘脑的特异受体(OB receptor,OB一R,促进下丘脑神经元的分泌作用,或直接作用于相应外围靶细胞的OB-R,包括作用于早期造血干细胞,促进其分化成熟;作用于免疫系统,调节机体免疫应答等(Matarese,2000),具有广泛的生物学效应。初步的动物试验和临床研究表明:重组人瘦蛋白可用于肥胖症和Ⅱ型糖尿病的治疗;在动物遗传育种方面,有望利用瘦蛋白提高家畜瘦肉率及其繁殖性能。

    1 瘦蛋白的作用机理

    在下丘脑中,Leptin通过与GHRH、生长抑素和促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)等激素之间的复杂相互作用,在神经内分泌系统中发挥重要作用。生理性的瘦蛋白水平对于维持正常水平的GH连续性分泌必不可少;瘦蛋白参与促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)的表达,与ATCH相互作用,并受糖皮质激素调节。由于瘦蛋白和皮质醇的分泌显示出相反的昼夜节律,提示可能存在着反馈调节。瘦蛋白作为动物体内脂肪储存状况的信号,传给下丘脑及其他内分泌区,影响神经内分泌系统的机能,使动物适应当时的能量平衡与脂肪储存状况(Casanuva等,1999)。大量研究资料证明,下丘脑弓状核的神经肽Y(NPY)神经元是机体内分泌活动的重要中心,调节机体内环境稳定和对外环境的适应性。NPY与胰岛素、下丘脑一垂体一肾上腺皮质轴的激活、促甲状腺素一甲状腺素轴抑制下丘脑一生长激素轴等有重要关系。此外,NPY还能刺激促黄体激素释放激素(LHRH)的突发性释放和周期性释放。Glanin等发现,在下丘脑的弓状核,Leptin可减弱NPY神经元的兴奋性传人,产生抑制性突触后效应,进而减少NPY的释放。下丘脑是中枢神经的加工中心,整合机体内分泌环路,依靠Leptin传入信息,扩展全部或部分神经内分泌反馈回路,特别是那些依赖和受能量水平特异调节的回路。

    2 瘦蛋白的生物学效应

    2.l 瘦蛋白对采食的影响 血中Lepin浓度主要与脂肪组织的储存量有关,但并非简单的直线关系。动物处于饥饿状态时,其血中Leptin浓度的下降要比脂肪储存量下降幅度大,在人工饲养时其水平的恢复要慢于体脂储存量的恢复。Lptin作为神经内分泌调节激素,能够提供调节信号,通过抑制食物摄取并提高代谢率来限制脂肪的储存,在能量平衡中起主要调节作用(Barb等,1999),尤其是在食物缺乏或饥饿状态下能有效延长动物存活时间。饥饿能引起一系列异常反应如产热量下降、体温过低、巨食症、免疫力下降及神经内分泌紊乱,作为饥饿反应的调节者,血清Leptin的浓度也随着下降,若用Leptin处理这些动物则能明显改善上述饥饿反应。

    2.2 瘦蛋白对繁殖性能的调节 研究表明,外源Leptin能使ob/ob 小鼠获得生育能力。经Leptin处理的ob/ob肥胖型小鼠不仅体重降低,而且其不孕症也得到了缓解。正常母鼠经Lnptin处理后,表现出生殖器早熟,发情期提前。Lnptin作为一个生殖系统的代谢信号与性腺轴相互作用。外源性Leptin可以促使雌性动物子宫内膜和输卵管上皮的增生发育,使子宫、卵巢和输卵管重量增加,并且卵巢和子宫均发生组织学变化;可增加雄性睾丸和输精管的重量、精囊上皮细胞的高度和精子的数量。有人认为Leptin可能是机体进入青春期的重要启动信号,因为人在进入青春期时血清Leptin水平显著升高(Brann等,2002).

    2.3 乳源性瘦蛋白对下一代的作用 在新生期,营养和调节因子是通过母乳传递给哺乳幼仔的,母乳中的Leptin对幼仔神经内分泌可能起着调节作用。乳源性Leptin是一种不为新生儿肠道分解而直接可吸收的大分子蛋白质,主要在调节新生儿摄食、小肠成熟或肾上腺对应激的反应性等方面起着重要作用。

    2.4瘦蛋白的其他作用 处于饥饿状态的小鼠其免疫功能会出现不同程度的下降,但补给hp-tin能使其免疫功能恢复正常。Lord(1998)试验证明,Leptin能刺激 CD4+细胞的增殖和产生细胞素。此外,Leptin能够促进造血细胞的增殖、分化和造血功能,也能促进骨髓细胞的增殖。

    3 影响瘦蛋白表达调控的因素

    3.l采食、昼夜节律对动物瘦蛋白表达的影响 用胃疾管灌注大鼠的试验表明,采食量与进食方式均显著影响班基因的表达。研究证明,大鼠脂肪组织中瘦蛋白的表达存在节律性:午夜和清晨最高,中午至下午时间段最低,该昼夜节律及其释放的脉冲频率与体脂量呈负相关,并有性别差异性。雌性24 h绝对Leptin浓度高于雄性,而昼夜波动相对小于雄性,具体原因还不清楚。Rousseau等(1997)研究还证明,饲喂高脂肪饲料,大鼠Lep表达水平提高。

    3.2 激素对动物瘦蛋白表达的影响

    3.2.1 胰岛素对瘦蛋白表达的调节Saladin等(1995)给整夜禁食的大鼠腹腔注射IIU胰岛素,4h后其Leptin水平即恢复到正常采食大鼠的表达水平,而给正常采食大鼠加注IIU胰岛素,Leptin表达水平没有升高,说明胰岛素有代替采食提高Leptin表达的作用。研咳嗽比衔鹊核囟訪eptin的表达调控作用可能是通过对脂肪细胞的营养作用间接实现的。

    3.2.2糖皮质激素对瘦蛋白表达的影响Vos等(1995)研究表明,糖皮质激素能通过Leptin有效降低大鼠的采食量和体重,进而证明糖皮质激素对Leptin的表达具有强烈的上调节作用。

    3.2.3 瘦蛋白表达的负调节Letin表达受其自身的负反馈调节,这是一般激素的共性。Leptin
自身调节的作用不是直接的,因为对于体外培养的脂肪细胞加入人或小鼠的重组Leptin,对内源性瘦蛋白InRN的表达没有影响,而在体内条件下注射Leptin时内源性Leptin的表达量减少。

    3.3内毒素和细胞素对瘦蛋白表达的影响 正常情况下,脂肪组织基因的表达受细胞素的调节,而细胞素是动物机体受感染后的产物。Granfeld等(1996)研究结果说明,由感染或炎症引起动物采食量下降,可能是首先通过引起感染动物血浆中Leptin表达水平的升高起作用的。

    4 瘦蛋白应用于养猪业的研究现状及展望

    近几年来,Leptin在控制食物摄入量与肥胖及繁殖方面的作用关系,在人及鼠类中进行了许多研究,而应用于猪的研究较少。在猪育种和生产过程中发现,猪瘦肉生长率的提高总是与饲料/增重的降低相联系,这一现象尤其在猪自由来食时更明显,其原因有可能是Leptin的表达和作用是紧密在一起调控的,猪的Ob基因位点可能是潜在的影响体脂含量、摄食量及饱食感的一个数量性状位点(Dai Rujuan等,1997)。对长白大白杜洛克、梅山、二花脸、香猪6个瘦肉率性状有显著差异的不同品种猪Ob基因位点进行的RFLP分析表明:肉脂型和瘦肉型猪在带型上有显著差异,肉脂型猪均检测到一条3.5 kb左右的带,而瘦肉型猪均能检测到一条约4.3 kb的带。因此,不同品种猪ob基因位点的多态性,说明Ob基因有可能是影响猪脂肪蓄积的主要基因之一。 Ramsay PG研究认为,Leptin在同龄肉脂型猪和瘦肉型猪之间的山基因表达不同,血清Leptin及其mRNA水平显著增高,因此进一步研究其调节机理,不仅有可能生产出令人满意的瘦肉型猪,而且有望解决人类日益严重的肥胖问题。目前,虽然猪Leptin基因已被克隆,重组猪Leptin能够降低猪的采食量和刺激猪GH、GRF的分泌,表明重组猪Leptin在代谢水平一神经内分泌系统一生长轴上起重要作用。但因为缺乏足够的相关资料,有关Leptin在猪上的应用仍然很少。因此,了解Leptin调节脂肪沉积、采食量、能量代谢的内在机制对研究新的营养重分配剂、提高猪肉品质、改善其生长性能等方面有重要价值。若强有力的Leptin类似物或Leptin输送系统研究成功,我们就可以通过营养和代谢调控对Leptin产量及其敏感性进行调节,进而提高猪的繁殖性能和调控营养分配。

    不同猪种在脂肪蓄积能力方面差异较大,西方发达国家商品猪大都为瘦肉型,瘦肉率约为55%~60 %,而我国大部分地方猪种为肉脂型,瘦肉率只有45 %~50%左右。做为世界第一养猪大国,我们一直面临着商品猪瘦肉率太低而常规育种方法已无法使其瘦肉率大幅度提高的问题。利用个基因的表达产物Leptin可以降低体脂含量这一特性,可望大幅度提高家畜的瘦肉率,改善生长性能,提高健康水平。另外,Leptin对动物繁殖性能有很大影响,现已证明可以使动物提前发情,缩短发情期等,因此在动物繁殖上也有重要的应用价值。

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