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脂联素 养猪 肿瘤和减肥 2019 11 4 脂联素介绍 近年来的研究发现 曾经被认为是 能量仓库 的脂肪组织其实也是一个重要的内分泌器官 脂肪组织可以分泌出肿瘤坏死因子 瘦素 抵抗素 脂联素 内脏脂肪素等细胞因子和激素 这些物质具有调节机体新陈代谢和炎症 免疫应答等生命活动的重要功能 吴健雄学院2015 10 21 2 2020 2 6 脂联素介绍 脂联素 adiponectin 就是脂肪细胞分泌的一种脂肪细胞因子 是迄今发现的唯一与肥胖呈负相关的脂肪细胞特异性蛋白 近几年的研究发现 脂联素具有直接抗糖尿病 抗动脉粥样硬化 抗炎和抗血管形成的特性 吴健雄学院2015 10 21 3 2020 2 6 脂联素的发现 脂联素是由4个研究小组分别用不同的方法独立鉴定出来的 Scherer等 1995 用随机测序cDNA文库方式识别了鼠脂肪细胞因子特殊蛋白 因其与补体C1q有很近的同源性 且相对分子质量为30 103Da 故命名为脂肪细胞补体相关蛋白 ACRP30 Hu等 1996 用mRNA差异显示技术从鼠脂肪中分离并克隆出该基因 命名为AdipoQ 吴健雄学院2015 10 21 4 2020 2 6 脂联素的发现 Maeda等 1996 从人脂肪组织cDNA文库中随机测序出ACRP30及AdipoQ的类似物 因其与胶原质 和补体因子C1q有高度相似 并且在脂肪组织中基因转录产物最丰富 故称为apM1 Nakano等 1996 用明胶亲和层析分离人血浆蛋白时发现了该蛋白质 故命名为明胶结合蛋白 GBP28 Arita等 1999 将apM1基因产物命名为脂联素 吴健雄学院2015 10 21 5 2020 2 6 脂联素结构 人类脂联素由244个氨基酸组成 鼠为247个 翻译后修饰为8种不同的同源蛋白 经胰蛋白酶裂解后得到球形结构域 其活性远远大于脂联素 而且与Clq和TNF 家族具有结构同源性 吴健雄学院2015 10 21 图1人与鼠的脂联素结构 6 2020 2 6 脂联素结构 脂联素通过3个球形结构域单体连接成三聚体 4 6个三聚体通过胶原结构域链接形成低聚体或者高级结构 其在血浆内的浓度为5 30 g ml 有全长和球形两种循环形式 吴健雄学院2015 10 21 图2脂联素的三聚体和低聚体 7 2020 2 6 脂联素含量在人群中的差异 人类脂联素mRNA在胚胎发育的中晚期开始表达 起缘于中胚层和外胚层 分娩时脐带血中脂联素水平 11 7 35 7 g ml 明显高于年长儿和成年人 脂联素的表达和分泌总体来说是女性 11 7 g ml 高于男性 7 9 g ml 吴健雄学院2015 10 21 8 2020 2 6 脂联素含量在人群中的差异 新生儿血清脂联素水平与出生体重及头围呈正相关 儿童青春发育前血清脂联素水平并无明显的性别差异 到了青春发育期则与成年人相似 女童血清脂联素水平明显高于男童 男童脂联素水平呈V字型 在10 12岁时达到低谷 这可能与青春期性激素水平有关 吴健雄学院2015 10 21 9 2020 2 6 脂联素受体 Yamauchi等 2003 首次克隆出人类和小鼠脂联素受体 发现高度保守的脂联素受体 AdipoR 有两种构成 AdipoR1和AdipoR2 并发现人和鼠AdipoR1基因有96 8 的同源性 AdipoR2基因有95 2 的同源性 AdipoR1和AdipoR2结构高度相关 两者有66 7 的同源性 吴健雄学院2015 10 21 图3脂联素受体结构 10 2020 2 6 脂联素受体 人体多种组织细胞表面均有脂联素受体的分布和表达 AdipoR1主要表达在骨骼肌细胞 对脂联素的球状结构域具有高亲和力 但对全长脂联素亲和力低 而AdipoR2主要表达在肝细胞 对两者具有中等亲和力 吴健雄学院2015 10 21 11 2020 2 6 脂联素受体 内皮细胞 单核细胞 胰岛B细胞 巨噬细胞和受损血管内皮细胞等均有AdipoR的表达 大动脉内皮细胞和胰岛B细胞同时表达AdipoR1和AdipoR2两种受体 但是优先表达AdipoR1的mRNA 吴健雄学院2015 10 21 图4两种脂联素受体的立体图 12 2020 2 6 脂联素的编码基因 脂联素的基因由apM1编码 不同种属其基因位点不同 在人类定位于3q27染色体 全长约16kb apM1基因由3个外显子 从18bp到4277bp 和2个内含子 0 8kb和12kb 构成 吴健雄学院2015 10 21 13 2020 2 6 脂联素的表达 在人 猴子 小鼠中研究结果发现 脂肪组织脂联素基因表达量和血浆脂联素水平随脂肪过度沉积而下降 随体重下降而上升 体内脂联素表达与脂肪沉积密切相关 但是两者之间如何调控的机理还不清楚 吴健雄学院2015 10 21 14 2020 2 6 脂联素的表达 调节脂联素在脂肪细胞表达的因素有生脂转录因子过氧化物酶增殖激活受体 激动剂 TZD 肾上腺能受体 第2信使cAMP IL 6 IGF I及皮质激素等 此外 影响脂联素基因表达的还有生长激素 睾酮 内皮素 1及儿茶酚胺等 吴健雄学院2015 10 21 15 2020 2 6 脂联素的表达 TZD可刺激脂联素基因表达 增强其启动子活性 升高循环脂联素水平 IGF I则在转录水平增加脂联素表达 而IL 6 C反应蛋白 皮质激素和TNF 抑制脂联素基因表达 大量研究结果表明 人和动物的脂肪细胞脂联素表达及其血浆浓度与空腹血糖 空腹胰岛素 胰岛素抵抗程度呈负相关 与胰岛素敏感性呈正相关 吴健雄学院2015 10 21 16 2020 2 6 脂联素的表达 在培养的3T3 L1脂肪细胞 给予短期的胰岛素刺激 可促进脂联素基因的表达和转录 使脂联素的合成和分泌增加 在3T3 L1脂肪细胞里 生长激素 GH 可增加脂联素的表达水平 且呈时间依赖性 其作用一般30h后开始生效 40h达最大效应 说明GH对脂联素表达的调节具有迟缓性 吴健雄学院2015 10 21 17 2020 2 6 脂联素的表达 肿瘤坏死因子 TNF 对脂联素基因的表达起负调控作用 并依赖于时间和剂量 原因是脂联素和TNF 的结构相似 它们能够与对方的受体结合 通过同一个信号通道 发挥各自的生物学效应 去甲肾上腺素抑制3T3 L1细胞中脂联素mRAN表达水平 并呈剂量依赖性 吴健雄学院2015 10 21 18 2020 2 6 脂联素与能量代谢 脂联素具有调节葡萄糖转运的作用 研究发现通过静脉注射脂联素可以降低肝脏磷酸烯醇丙酮酸羧化酶和葡糖 6 磷酸酶的mRNA表达 抑制肝糖生成酶的表达 从而减少了内源性糖的生成 吴健雄学院2015 10 21 19 2020 2 6 脂联素与能量代谢 脂联素能够影响机体处理糖类和脂肪的能力 脂联素可能通过抑制TNF 通路增强胰岛素PI 3K通路 增强胰岛素的敏感性 同时 细胞是脂联素直接作用的靶细胞 血清脂联素浓度和 细胞上脂联素受体的多少决定了脂联素对 细胞的作用强弱 这暗示了脂联素对调节糖代谢有着双重作用 即增强胰岛素敏感性及改善 细胞功能 吴健雄学院2015 10 21 20 2020 2 6 脂联素与能量代谢 脂联素除了直接作用于外周组织 也通过作用于脑来提高葡萄糖代谢水平 并减轻体重 脂联素能够通过循环进入脑脊髓液而作用于神经元细胞 这些中央释放的脂联素能够提高能量消耗 使老鼠的体重减轻 脂肪减少 吴健雄学院2015 10 21 21 2020 2 6 脂联素与炎症反应 脂联素通过抑制TNF 在巨噬细胞中的合成以及在内皮细胞中的作用 干扰TNF 信号传导 减弱TNF 的生物学效应 降低炎症反应 吴健雄学院2015 10 21 22 2020 2 6 脂联素与动脉硬化 现认为动脉硬化是以动脉炎症损伤为特征的系统疾病 其病理生理过程是由系统的代谢危险因素与最常见相关因素 如肥胖 白细胞 血小板和血管壁细胞之间的复杂的交互作用 炎症驱动着动脉粥样斑块的形成 进展和破裂 吴健雄学院2015 10 21 23 2020 2 6 脂联素与动脉硬化 体外实验表明 脂联素抑制TNF 诱生的内皮细胞间黏附分子 ICAM 1 血管黏附分子 VCAM 1 和E 选择素的表达增加 脂联素还抑制血管平滑肌细胞增殖 以及巨噬细胞向泡沫细胞的转化 脂联素减少脂质在巨噬细胞细胞泡沫细胞的累积 通过增加巨噬细胞胆固醇外流防止动脉硬化 吴健雄学院2015 10 21 24 2020 2 6 LDL LDL 内皮 管腔 单核细胞 巨噬细胞 黏附分子 巨噬细胞和泡沫细胞进的炎症放大作用 泡沫细胞 内膜 oxLDL RossR NEnglJMed 1999 340 115 126 MCP 1 趋化因子 25 2020 2 6 动脉粥样硬化脂纹期内皮下聚集的大量泡沫细胞 26 2020 2 6 纤维帽基质的合成与降解 LibbyP Circulation1995 91 2844 2850 合成 降解 脂核 TNF MCP 1M CSF 纤维帽 IFN CD 40L 基质降解酶胶原酶金属蛋白酶弹性蛋白酶 巨噬细胞 氨基酸 T 淋巴细胞 氨基酸 胶原 弹力纤维 27 2020 2 6 脂联素与动脉硬化 此外 在动物实验显示 脂联素缺乏小鼠表现为内皮依赖的舒张和NO产生受损 低脂联素血症与糖尿病人较低的血管舒张反应有关 在人的主动脉内皮细胞给予脂联素后可增加NO产生 吴健雄学院2015 10 21 28 2020 2 6 脂联素与肿瘤 脂联素不但在糖类和脂类代谢过程以及炎症反应中起到重要作用 目前也认为和一些恶性肿瘤有关 大量的临床试验和基础研究表明 肿瘤患者血清脂联素水平偏低 并且肿瘤细胞表达脂联素受体 通过研究脂联素 可以发现肥胖和肿瘤之间的关系 吴健雄学院2015 10 21 29 2020 2 6 脂联素与肿瘤 Chen等研究了血清脂联素水平和子宫肌瘤之间的关系 发现患子宫肌瘤的妇女的血清脂联素水平和正常对照组相比明显降低 在 65岁的妇女当中 血浆脂联素水平每增加一个标准差 患子宫内膜癌的风险就降低50 吴健雄学院2015 10 21 30 2020 2 6 脂联素与肿瘤 Goktas等 9 测定了体质量指数相似的30例前列腺癌患者 41例良性前列腺梗阻的受试者和36例健康人的血浆脂联素水平 结果发现前列腺癌组的血浆脂联素水平明显低于其他两组 并且与血浆前列腺特异性抗原 PSA 水平 Gleason组织学分级和疾病分期呈负相关 吴健雄学院2015 10 21 31 2020 2 6 脂联素与肿瘤 Ishikawa等测定禁食后的75例胃癌患者的血浆脂联素水平 结果发现胃癌患者的血浆脂联素水平明显低于健康对照组 上部胃癌患者的脂联素水平明显低于下部胃癌患者 此外 当肿瘤分期进展时 脂联素往往会下降 吴健雄学院2015 10 21 32 2020 2 6 脂联素与肿瘤 Mantzoros等测定了174例诊断为乳腺癌的患者和167例对照组的血清脂联素水平 结果发现血清脂联素水平和乳腺癌发病风险之间呈明显的负相关 绝经后患者尤其明显 Miyoshi等选取了102例乳腺癌患者做为试验组和100例健康妇女做为对照组 发现低血清脂联素水平明显增加了患乳腺癌的风险 并且往往肿瘤体积较大 分化较差 吴健雄学院2015 10 21 33 2020 2 6 脂联素与肿瘤 Wei等从1994 2002年记录了18225例男性的血浆脂联素水平 把其中的179例患结直肠癌的男性做为试验组 另外选择两倍的健康男性为对照组 结果发现低血浆脂联素水平的男性比高水平的男性患结直肠癌的风险更高 吴健雄学院2015 10 21 34 2020 2 6 脂联素与肿瘤 Petridou等测定了1996 2000年间201例患有白血病的儿童 ALL179例 AML22例 和201例有轻微儿科疾病的儿童的血浆脂联素水平 结果发现脂联素和AML成负相关 与ALL没有明显关系 说明了脂联素可以抑制骨髓增生 在儿童AML的发病中起到关键作用 吴健雄学院2015 10 21 35 2020 2 6 脂联素与肿瘤 Bub等发现亚生理浓度的高相对分子质量的全长脂联素复合物明显抑制了前列腺癌细胞的生长 脂联素还可以加强多柔比星抑制肿瘤细胞生长的作用 可能会对前列腺癌有治疗作用 吴健雄学院2015 10 21 36 2020 2 6 脂联素与肿瘤 Kang等验证了脂联素对不同的人乳腺癌细胞系的抗增殖效果 结果发现 脂联素可以直接控制肿瘤细胞生长 生理浓度的脂联素可以明显抑制MDA MB 231细胞系细胞的增殖 并且继续给予脂联素可以使细胞生长停滞甚至引起细胞的凋亡 吴健雄学院2015 10 21 37 2020 2 6 脂联素与肿瘤 Brakenhielm等进行了脂联素的体外试验 发现脂联素是内源性的血管生成抑制剂 这暗示了脂联素可能通过减少瘤内新生血管形成 从而引起肿瘤细胞凋亡 吴健雄学院2015 10 21 38 2020 2 6 脂联素与肿瘤 脂联素可以在体内做为一个旁分泌 内分泌的生长抑制因子作用于乳腺上皮细胞 通过激活细胞凋亡和阻止细胞周期抑制人乳腺癌MCF 7细胞的生长 这项研究可以解释为什么肥胖是乳腺癌的危险因子 吴健雄学院2015 10 21 39 2020 2 6 脂联素与肿瘤 某些炎症反应是导致肿瘤的前提 像慢性宫颈炎与宫颈癌 慢性肝炎与肝癌 溃疡性结肠炎与结肠癌等 所以在某种程度上说 减轻炎症反应也可以减少肿瘤的发生 吴健雄学院2015 10 21 40 2020 2 6 脂联素与家畜饲养 由于脂联素对脂肪代谢有重要的调节作用 脂联素在家畜上的作用开始受到人们的重视 当猪的肌间脂肪含量达到2 3 时 猪的肉质有较好的口感 肌间脂肪与口感呈正相关 控制猪脂肪沉积的基因研究已成为目前国内外猪育种研究十分活跃的热点之一 吴健雄学院2015 10 21 41 2020 2 6 脂联素与家畜育种 Wang等 2004 首次克隆了猪脂联素基因片段 并发现其在猪脂肪组织中高度表达 且在不同部位组织细胞的表达量有所不同 Jacobi等 2004 也报道了猪脂联素的基因全长为732bp 编码243个氨基酸 吴健雄学院2015 10 21 表1各物种脂联素基因位置 42 2020 2 6 脂联素与家畜育种 肉鸭品种在生长加快的同时 也出现了体脂沉积过多的问题 肉鸭体脂主要沉积在皮下 腹部等脂肪组织以及肌肉等部位 其中皮脂是积蓄脂肪的主要部位 约占体脂含量的90 过多的脂肪沉积 降低了肉鸭饲料利用率和胴体品质 这一问题已引起国内外家禽遗传育种学家的广泛关注 并对此进行了研究 吴健雄学院2015 10 21 图5鸭脂联素基因 43 2020 2 6 图6鸭脂联素基因以及氨基酸排布 44 2020 2 6 脂联素与家畜育种 随着对脂联素基因的进一步深入研究 分子生物学研究的新成果 新技术的涌现 脂联素基因有望成为家畜改变脂肪性状新的候选基因 并可能可以通过合适的育种方法选育出更加优良的家畜品种 创造更大的经济效益 吴健雄学院2015 10 21 45 2020 2 6 参考文献 1 于明月 张扬脂联素研究进展疑难病杂志2006年6月第5卷第3期 2 李江华 赵贵保 汤长发脂肪细胞因子对机体能量代谢及脂肪积累的调节北京体育大学学报2006 29 10 3 苏祥 吴德脂联素对动物脂肪沉积调控的影响中国饲料2008 1 4 杨裕华 王际莘脂联素抗动脉硬化作用的研究进展中国老年学杂志2013年1月第33卷 5 潘亚脂联素与代谢综合征关系的研究进展国际儿科学杂志2009年6月33期 46 2020 2 6 6 蔡珂丹 刘必成脂联素与肾脏疾病关系的研究进展东南大学学报 医学版 2009 Jun 28 3 7 王芳 朱世杰 郝迎旭脂联素与肿瘤相关性的研究进展中华肿瘤防治杂志2007年11月第14卷第22期 8 董飚 孟和 顾志良 龚道清脂联素与脂联素受体的研究进展中国畜牧兽医2007年第34卷第2期 9 刘岩 邹大进 李慧 陈月 丁继军 郑兴 郭鹏飞低脂联素血症是冠状动脉粥样硬化严重程度的重