（贵州大学生物技术学院，贵州贵阳550025）
摘要：瘦蛋白（Leptin）是肥胖基因（ob基因）表达的蛋白质产物，主要产生于脂肪组织，向大脑反馈能量储存的信息并激活下丘脑中枢，调节进食和能量的消耗。此外，Leptin还可以通过直接或间接地影响下丘脑——垂体——性腺轴来调控动物的繁殖性能。笔者从Leptin的生物学基础、作用机理及繁殖调控等方面予以综述，并指出了其在家畜繁殖上的应用前景。
关键词：瘦蛋白（Leptin）；繁殖；动物
中图分类号:S814.l 文献标识码:A 文章顺序编号：1003-1642（2002）06-0015-03
瘦蛋白（Leptin）是由ob基因在脂肪组织表达的一种16kDa蛋白质激素，它与肥胖的关系是近年来的研究热点。研究表明，Leptin作为机体营养状态的指示信号，在体内主要以降低食欲和增加能量消耗的方式调节脂肪组织的数量。随着研究的不断深入，已发现一些非脂肪类型的器官，如大脑、卵巢、胎盘等也是Leptin的重要来源。最近积累的研究及临床资料表明，Leptin是体内发挥各种生物学效应的活性肽，在调节机体内分泌、刺激造血干细胞分化、促进生殖系统发育等过程中起着重要作用。遗传缺陷ob／oh鼠由于其ob基因在第105位发生由C→T的突变，使ob基因表达产物活性丧失，即没有了Leptin分泌，所以高度不育。
1 Leptin生物学基础
1．l 化学性质
Leptin由167个氨基酸组成，成熟分子含146个氨基酸残基，有一链内二硫键，相对分子质量约16kDa，其结构在进化过程中高度保守，研究表明，小鼠与人Leptin有84％的同源性［1］。 Ramsay等对猪Leptin基因cDNA序列进行测定发现，猪与啮齿动物的Leptin有85％基本同源，与人的Leptin有88％的同源性，与牛的同源性更强，为92％[2]。
l．2 分泌部位
Leptin主要是由机体脂肪细胞分泌的，细胞的分泌能力很可能与流入细胞的能量多少即代谢能的高低有关，而与细胞的大小无关。且受许多激素和调节因子，如糖皮质激素、类固醇激素、胰岛素及细胞因子等的调控，不同部位的脂肪组织对不同调节因子的反应性也存在着差异。此外，卵巢、乳腺、胎盘、胃上皮等也有少量分泌。
1．3 Leptin的表达
Leptin是由Leptin基因（obese基因，简称ob基因）编码决定的[3]，ob基因在脂肪组织和乳腺等部位能够表达，其转录水平因个体和部位而异，同一个体在不同部位的脂肪组织，其mRNA水平不同。一般皮下脂肪组织中。ob mRNA水平比其他部位脂肪组织中的水平高；不同个体中的mRNA水平不同。妊娠小鼠分娩后ob基因明显下降至30％～50％，泌乳期保持比较低的水平，断奶后才恢复到原来的水平[4]。
1．4 Leptin受体
Leptin受体主要分布于下丘脑有关核团，如弓状核、室旁核、背内侧核及腹内侧核。此外，在大脑皮层、梨状叶、小脑、海马、丘脑等中枢神经和卵巢。胎盘、睾丸、小肠及内皮细胞、T细胞和红细胞等部位都存在。Leptin通过其靶细胞上的受体及相应的信号传导体系而发挥作用。Tartaglia等[5]同克隆出Leptin受体的cDNA。Leptin受体的基因图谱表明该基因位于小鼠的第4号染色体上。试验证明，Leptin受体是由894个氨基酸组成的多肽，是一种跨膜受体，与Leptin具有高度的亲和力[6]。
2 Leptin对繁殖生理的作用机制
Leptin对性腺和垂体的作用机理尚不明确，而对于下丘脑的作用，认为是通过阿片促黑激素皮质素原（POMC）和神经多肽Y（NPY）介导的。
Leptin既然能刺激丘脑下部分泌GnRH,那么Leptin是否直接作用于GnRH能神经元呢？在猴子上的试验表明，Leptin受体和GnRH既无蛋白质水平，也无mRNA水平的共同表达[7,8]。这虽然不能排除直接作用的可能性，但目前还缺少有关证据。因此，Leptin通过突触传递刺激GnRH释放的可能性较大。研究人员的目标转向寻找一种作为Leptin与GnRH释放传递路径的媒介物质。研究表明，控制POMC基因产生的神经元与GnRH能神经元发生直接突触联系，并已在弓状核发现一个表达Leptin受体mRNA的区域。小鼠和猴子的弓状核中POMC和Leptin受体mRNA表达具有高度一致性。为了验证这种联合表达是否反映了Leptin在中枢调节POMC信号的能力，有人比较了野生鼠和oh／ob鼠POMC表达基因mRNA的水平。结果在弓状核和后交叉区域（Retrochiasmatic area），未用Leptin治疗过的oh／ob鼠POMC基因表达仅为野生鼠的50％～70％，而用Leptin治疗过的ob／ob鼠POMC mRNA表达恢复到野生鼠水平[9]。这样就存在了在禁食期间通过改变POMC基因产物来影响繁殖功能的可能性。
神经多肽Y是由36个氨基酸组成，广泛存在于中枢神经系统（主要是下丘脑）中的神经多肽，它是另一种采食和繁殖方面起双重作用的物质。已经确认，Leptin以NPY为介导刺激下丘脑释放GnRH这一作用是通过NPY能神经元与GnRH能神经元发生突触联系而产生的[10]。尽管有证据表明，当NPC水平急剧升高时刺激GnRH释放，但是，当NPC转运缓慢或者雌激素水平较低时，NPC抑制GnRH的释放。禁食和Leptin缺乏动物弓状体中NPC和mRNA水平都明显升高。低营养水平也可以提高弓状核中NPC的表达以及脑脊液中NPC浓度，降低对GnRH神经元的刺激作用。注射Leptin可降低弓状核中的NPC表达，减少对GnRH释放的抑制作用，GnRH及其支配下的LH水平都升高。因此，猜想NPC神经元中可能存在Leptin受体。最近已在小鼠和绵羊下丘脑弓状核NPC神经元找到Leptin受体，证实了这一猜想的
正确性。
3 Leptin对繁殖的调节
丘脑下部——垂体——性腺（HPG）轴对营养代谢和能量储备很敏感，能量的急剧变化会引起HPG轴功能的调整。因此，能量水平影响繁殖状况[11]。
3．1 初情期和性周期：动物只有体重达到某一确定值或体脂占体重的比例达到一定百分比时，才出现第一次发情。接受Leptin处理的小鼠，生长率比对照组慢，但繁殖期提前了9d。 Leptin也能抑制饥饿所致的雌性小鼠与大鼠排卵延迟。然而Leptin并不是初情期的促进剂，而只是作为初情期的“代谢门”，是一个允许因子[12]。在雌性，Leptin和体脂似乎非常关键，对于进入正常繁殖状态必不可少；在雄性繁殖中，Leptin可以显著地提高血清FSH水平，增加睾丸、精囊和精囊上皮的重量，提高精子含量[13]。Matteri等在青年猪上观察到，Leptin基因表达的猪其发育性能降低。
Leptin是维持卵巢周期正常的必要因素，在下丘脑、垂体和性腺轴发挥着调节作用。给大鼠脑室注射Leptin抗体12h以后，LH波动性分泌消失，性周期停在间情期[14]。用Leptin处理禁食猴子，3／4的动物有LH脉冲，而对照组的动物都没有LH脉冲。因此，Leptin在发动GnRH促性腺轴中起着促进作用。
体外研究表明，Leptin抑制猪卵巢颗粒细胞中胰岛素诱导的睾酮和雌二醇的产生[15]。在小鼠，Leptin可以选择性地减弱胰岛素样生长因子-1（IGF-1）和FSH刺激诱导的雌二醇的产生，还可以调节卵巢中侧链裂解酶和17α-羟化酶mRNA的表达，并且调节LH刺激诱导的雌二醇的产生。这说明Leptin对于卵巢机能有直接作用。
3．2 妊娠期
妊娠时动物处于高代谢水平的生理状态，尤其在妊娠后期，母体体脂和重量增加很快，通常在妊娠期就为哺乳期蓄积脂肪能量。能量利用率并没有增加，能量平衡呈阳性主要是由于采食量增加，这对于防止母体能量丢失很有必要。Leptin在妊娠中期至少增加了2倍，临产前才下降。
妊娠大鼠脂肪组织Leptin mRNA水平没有变化，但血清Leptin水平升高，增加2倍，小鼠则增加25倍。尚不能肯定哪个组织在妊娠期间生产了大量的Leptin。最近研究已显示，人胎盘能够生产Leptin，而且也存在Leptin受体。胎盘可能在妊娠期间Leptin的升高中起着主要作用，因为随着分娩或流产等胎盘机能终止，血清Leptin水平都会快速下降。
3．3 泌乳期
许多因素参与改变哺乳期动物的能量平衡，Leptin就是其中的一个因素。泌乳期动物一方面因产奶需要大量的能量消耗，采食量大增，另一方面，因LH波动性分泌受阻而抑制了繁殖周期。能量平衡与代谢信号的改变，可能抑制了波动性LH的分泌。Brogan等的结果显示在卵巢完整或切除卵巢的泌乳者，Leptin水平明显下降，在LH的波动性分泌受抑制的同时，伴随血清胰岛素水平并无改变。在切除卵巢的泌乳鼠，产后第9天起暂停哺乳48h，然后又让其哺乳48 h，血清Leptin水平受到抑制，胰岛素水平正常；而不哺乳鼠的Leptin水平正常，胰岛素水平升高。他进一步发现对突然吸吮的反应，不论Leptin水平正常还是受到抑制，其LH的分泌与本吸吮的对照组相比都显著地受到了抑制。研究表明仅吸吮刺激本身并不能影响Leptin水平，而泌乳生产的能量排出，才最有可能是抑制泌乳期Leptin分泌的因素。虽然泌乳期Leptin水平的下降在因果上可能与LH波动性分泌的抑制有关，但Leptin水平的变化并不是以吸吮刺激抑制LH分泌的前提，因为急性吸吮刺激在血清Leptin无任何变化的情况下仍能抑制LH的分泌[16]。
泌乳也能抑制血清Leptin的昼夜节律性变化，诱导低Leptin症，后者可能是泌乳期采食量大增的一个因素，以保证泌乳阶段的能量需要。
3．4 胎儿期
对于鼠来说，4.4kb Leptin mRNA水平在2和7日龄较高，14日龄时下降至成年水平，并一直维持到160日龄。与之相对应，Leptin水平在2，7和14日龄比较高，21日龄断奶时下降至成年水平。褐色或白色脂肪组织mRNA水平没有差异。14～160日龄，Leptin或其mRNA没有性别差异。然而在2和7日龄，Leptin水平虽没有性别差异，但脂肪组织中mRNA浓度雄性显著高于雌性。这说明Leptin及其mRNA水平在吃高脂乳期间仍然比较高，只是在新生期其受体可能受到了阻断[17]。
4 展望
鉴于Leptin可以影响食欲、反应代谢和能量水平，所以它可用来控制食欲、减少体脂、增加瘦肉生产。在确立Leptin作为营养与繁殖的联系因素之后，可以通过控制营养水平和Leptin治疗人为地调节动物初情期，缩短产后发情间期，提高繁殖效率。以Leptin基因表达作为育种指标，还可以选育采食和生产性能优良的种畜。
