第二十三章体重与肥胖

第二十三章体重与肥胖肥胖是现代社会的一种“富贵病”，在发达国家尤其常见。肥胖不仅破坏美感，影响形象，导致行动不便，增加资源耗费等等，更危险的是，肥胖常常诱发心血管系统疾病、糖尿病、肿瘤、胆囊炎、胆石症、肺功能不全等疾病，严重危及人类的身心健康（朱智明等,1999）。肥胖(BMI>30)在各大洲都很常见。欧洲1983～1986年的综合数据显示，15％的男性和22％女性肥胖，50％以上35～65岁成年人超重或肥胖。美国第三次健康和营养普查(1988～1994年)结果显示，大约20％的男性和25％的女性肥胖。非洲、拉丁美洲和亚洲同样如此，而且，肥胖比例和严重程度呈迅速增加趋势(Kopelman,2000)。我国随着经济的迅速发展，肥胖呈快速增长趋势，城市肥胖率比农村高出很多，特别是城市儿童肥胖率的增长不容忽视。1986年全国抽样调查，0～7岁儿童肥胖检出率为0.91％（丁宗一等，1989），北京市城区7～18岁肥胖者为3.28％（丁宗一等，1988）。1995年，全国7～22岁青少年学生抽样调查，男生超重与肥胖由10年前的2.75％上升到8.65％，女生由3.38％上升到7.18％，而城市男生超重及肥胖发生率更是高达12.03％(吴光驰等，1997)。肥胖发病率的迅速增加及其对人类的巨大危害使其已成为公共健康问题，受到全球的广泛关注，成为医学研究的热点之一。第一节体重与肥胖一、体重人通过饮食等摄入能量，其中的一部分以基础代谢能、活动能、热能等形式消耗，二者之差以糖类、蛋白质和脂类等形式存在于人体内：一方面可能参与构成人体的组织和器官，另一方面，剩余的能量可能以脂肪的形式存在于人体内脏及皮下等处，这种能量收支的累积量就是人的体重。正常人体重在一定的范围内变动。标准体重与身高的相应关系为：标准体重(Kg)＝[身高(cm)－100]×0.9，但是，这只是一个常用的参考标准，并非绝对。当一个人的体重超过规定的范围时，可以称其体重超重多少，然而不能就此断言其如何如何肥胖，因为，超重与肥胖存在一定的差别。体重超过标准体重的原因可能有两个方面(徐爱华、秦正誉，1981；徐爱华等,1981)：一是肌肉发达，特别是骨骼肌的重量大大超过正常人；二是由于体内过剩的能量以脂肪的形式在身体特定的部位过度积累。前者并不损害人体健康，相反，可能有益，而后者则是肥胖，会引发多种严重损害身心健康的疾病。二、肥胖（一）肥胖的界定方法关于肥胖界定，世界卫生组织(WorldHealthOrganization,WHO)提出了身高相应标准体重法评价标准：肥胖度＝[实际体重(Kg)－身高相应标准体重(Kg)]/身高相应标准体重(Kg)×100％肥胖程度肥胖度超重10％～<20％轻度肥胖20％～<30％中度肥胖30％～<50％重度肥胖>50％虽然有些学者仍然用这一标准，但是，既然体重的增加不能简单地归因于脂肪含量的增加，那么，就不能单纯依据超过标准体重的程度来判定肥胖与否，而应该依据人体内脂肪的积累程度来衡量。根据国内外的判断标准，男性体脂百分数>15～20％；女性成人体脂百分数>25～30％即视为肥胖(徐爱华、秦正誉，1983;Powersetal.,1980)。体脂的测定方法很多，总体上可以分为直接法和间接法两大类。1.直接法直接法即直接测定尸体的脂肪成分。该方法虽然具有直接检测的优点，但是，由于要等待人死亡后才能进行，缺乏可行性。2.间接法间接法不直接测定脂肪含量，而是借助人的身高、体重、皮肤皱襞厚度、人体比密度以及肌肉与脂肪对超声波作用的反应差异等估计体脂含量，从而判定是否肥胖。间接法比较多，下面简单介绍几种常用方法。（1）体重密度测定法(Marshall,1977)该方法的原理是脂肪密度比瘦肉块小，体内脂肪含量越高，体密度越小。依据人体密度就可计算出体脂含量。人体密度(g/ml)＝空气中体重(Kg)×水密度(g/ml)/[空气中体重(Kg)－完全浸浴在水中时的体重(Kg)]脂肪(％)＝[4.95/人体密度(g/ml)－4.5]×100该方法复杂繁琐，而且，不宜用于幼儿。（2）身高(H)体重(W)测定法(Thornetal.,1977)脂肪百分比含量：体脂(Kg)=体重(Kg)－瘦体块重(LBM,Kg)LBM＝0.297W+19.5H-14.013/0.72男性0.184W+34.5H-35.270/0.72女性脂肪(％)＝体脂(Kg)/体重(Kg)×100注：公式中，W代表体重，单位Kg；H代表身高，单位m相对体脂指数或体重指数(BMI)(Keysetal.,1972;Womersleyetal.,1977)：BMI定义为W/H、W/H2(体块指数)、W1/3/H(重量指数)。其中，BMI＝体重(W,Kg)/身高平方(H2,m)较常用。根据WHO和英美肥胖标准：男性BMI>27，女性BMI>25即为肥胖，也有的学者认为，BMI>24为超重，BMI>26为肥胖。该方法可能是除了皮肤皱襞法以外临床上判定肥胖的最好方法。（3）皮肤皱襞测定法(Powers,1980;Fox,1979;RyanandAllman,1974)该方法的原理是人体约2/3脂肪储存在皮下组织。在身体的许多部位，皮肤及皮下脂肪疏松地附着在其下的组织上，由于皮肤厚度相差很小，因而，皮肤皱襞的厚度可以代表皮下脂肪厚度，从而计算全身的脂肪含量。用拇指及食指捏起身体适当部位的皮肤皱襞，用皮脂厚度计的卡钳尽可能地靠近拇食二指处(约距1.27cm)，卡钳夹住皮肤皱襞2～3秒钟后，读出指针的mm数，每个部位至少测两次，直至相邻两次读数误差不超过0.05。皱襞测定的部位尚无定论。左上臂肱三头肌肌腹后缘部位(左上臂肩峰与桡骨头连续中心)最常用，其次为右肩胛下角下方，左腹壁脐旁5cm处，此外，根据研究的需要，还可测颈部、胸部、腰部、大腿前后侧和小腿腓肠肌部位、颊部、骼棘上方等部位。各部位的确定标准见表23-1、表23-2和表23-3。表23-1正常人肱三头肌皮肤皱襞厚度上限值(mm)（自Powers,1980）年龄(岁)上限值年龄(岁)上限值年龄(岁)上限值男女男女男女初生～10.010.09～13.018.021～17．028.03个月11.011.010～15.019.022～18．028.06个月14.014.011～17.020.023～18．028.09个月15.015.012～18.021.024～19．028.01～15.016.013～18.021.025～20．029.02～14.015.014～17.021.026～20．029.03～13.014.515～15.023.027～21．029.04～12.514.016～14.524.028～22．029.05～12.014.017～15.024.029～22．029.06～12.014.018～16.025.030～23．030.07～12.015.019～17.027.08～12.516.020～17.028.0（4）皮肤皱襞厚度总和法。具体方法可参阅相关文献（Brozek,etal.,1963；徐爱华，1983；RyanandAllman,1974）。表23-2肩胛下角下部皮肤皱襞厚度平均值(正常,单位:mm)年龄(岁)皮肤皱襞厚度年龄(岁)皮肤皱襞厚度男女男女06.57.04116.317.065.57.04617.320.8117.59.05117.321.0169.012.05618.822.52112.113.26116.822.42612.413.26614.520.93115.113.67114.322.63615.716.976～8014.821.6（自Montoyeetal.,1965）表23-3肩胛下角下部皮肤皱襞厚度的体脂相应值(自徐爱华、秦正誉，1983)皮肤皱襞厚度(mm)体脂(％)皮肤皱襞厚度(mm)体脂(％)皮肤皱襞厚度(mm)体脂(％)皮肤皱襞厚度(mm)体脂(%)04.5813.71623.02432.215.6914.91724.12533.326.81016.01825.33039.137.91117.21926.43544.949.11218.32027.64050.7510.21319.52128.74556.4611.41420.62229.95062.2712.01521.82331.0（二）肥胖分类肥胖症依据内分泌、代谢和神经异常与否可分为单纯性肥胖症和继发性肥胖症两大类，而每一类又可以再细分成若干小类(朱智明等，1999)。依据这一标准进行的分类及其特征见表23-4。第二节肥胖与疾病肥胖是西方社会最常见的营养失衡病，它受肥胖基因蛋白质产物Leptin、胰岛素、糖皮质激素、甲状腺素、去甲状腺素(NE)、生长素、视黄酸(RA)、Mahogany基因(mg)产物、蛋白质酪氨酸磷酸化酶-1B(PTP-1B)等多种激素、酶和其它因子，以及下丘脑食欲调节网络的调控。这些激素和神经肽等因子的失调都可能引起糖代谢、脂代谢等代谢途径的异常，导致机体中糖、脂的种类、数量和分布的明显异常，血液中葡萄糖、胰岛素、游离脂肪酸等浓度升高，诱发冠心病、高血压、糖尿病以及心脏结构变化等心血管疾病和癌症、肝硬化、不孕不育等疾病，严重危害身心健康。表23-4肥胖症的类型肥胖类型分类标准特征或病因单纯性肥胖体质性肥胖症(幼年起病性肥胖症)无明显内分泌、代谢病病因a.有肥胖家族史；b.自幼肥胖，一般出生后半岁左右起由于营养过度而肥胖至成年；c.呈全身性分布，脂肪细胞呈增生性肥大；d.限制食欲及加强运动疗效差对胰岛素较不敏感获得性肥胖症(成年起病性肥胖症)起病于20～25岁，营养过度及遗传因素所致；四肢肥胖为主，脂肪细胞单纯肥大，无增生；c.饮食控制和运动疗效好，治疗可恢复胰岛素敏感性继发性肥胖下丘脑病继发于神经－内分泌－代谢紊乱基础之上创伤、脑出血、肿瘤等下丘脑综合症均可致肥胖症垂体病见于轻型垂体前叶功能减退症、垂体瘤、空蝶鞍综合征胰岛素病胰岛素分泌过多、脂肪合成过旺甲状腺功能减退症代谢率低下，脂肪动员较少，而且伴有粘液性水肿肾上腺皮质功能亢进症皮质醇增多，向心型肥胖性功能减退及其它a.女性绝经期及少数多囊卵巢综合征；b.男性无睾或类无睾综合征；c.Binmond综合征；d.Dercum疾病；e.Biedl-Bardet综合征；f.Pick-Wickian综合征;g.钠水潴留性肥胖症一、肥胖与冠心病目前，绝大多数有关肥胖与冠心病的研究认为，即使排除了吸烟、糖尿病、年龄和高血压等因素的影响，肥胖或超重与冠心病也存在明显的相关性。Donahue等(1987)对7692名最初没有冠心病的男性进行了为期12年的跟踪随访，研究结果表明，随着皮肤皱襞厚度的增加，冠心病发生率明显增长。男性肩胛下皱襞厚度(SSF)值最高者较最低者患冠心病的危险性高2倍以上；虽然BMI作为肥胖测定标准时其程度不如SSF强烈，但是，随着BMI值的增加，冠心病的发生率也明显升高。Manson(1990)对无心血管病或肿瘤病史的妇女进行8年的跟踪研究结果显示，中年妇女中，肥胖是引起冠心病的高度危险因子之一，是美国妇女发病率和死亡率增加的一个重要原因。Willet等(1995)研究结果显示，与BMI小于21相比，BMI为25～28.9的女性冠心病发生率增加了2倍，BMI>29时，冠心病发生率增加3.6倍。不仅如此，体重与冠心病死亡率之间存在正相关关系，超过平均体重40％以上者，其危险性增加1倍。肥胖诱导并发冠心病的机理仍然不是十分清楚。与冠心病发病有关的危险因素如左室肥大、高血压、2－型糖尿病、血清尿酸水平升高、体循环血管阻力增加、某些心肌病等在肥胖患者中均有较高的发病率。肥胖可增加心脏工作负荷，影响糖代谢和脂质代谢。冠状动脉病变严重程度与载脂蛋白B、内脏脂肪总面积、内脏与皮下脂肪组织面积比呈正相关(Zamboni,1992)。肥胖，尤其是内脏脂肪增加是由于脂肪代谢异常所致，血浆高密度脂蛋白胆固醇浓度降低，低密度脂蛋白胆固醇浓度升高，增加了冠状动脉脂肪的积累，冠状动脉患者内脏脂肪组织面积和内脏/皮下脂肪组织面积比值高于冠状动脉造影正常者；内脏/皮下脂肪组织面积比与冠状动脉疾病严重程度间存在良好正相关。肥胖与冠状动脉硬化程度存在正相关。不同的肥胖界定指标指示预报冠心病的作用存在差异。Keys等(1972)对年龄40～49岁的2442名美国铁路工人，2439名北欧男性(芬兰、荷兰)和6519名南欧男性(意大利、希腊和捷克)5年发病率的研究表明，采用“hard”标准(冠心病致死和确诊心肌梗塞)时，相对体重不增加冠心病危险性，而采用“any”标准(hard和经典心绞痛或经临床或心电图证实为冠心病)时，BMI≥27者，易患冠心病。许多研究结果显示，腰臀比值(WHR)与冠状动脉硬化存在明显相关关系，WHR比腰围更能指示冠状动脉疾病，而对于女性而言，腰/身高比率可能是比BMI或WHR更好的冠心病危险因素预报因子。二、肥胖与高血压已有研究表明，高血压与体重之间存在一定的相关性。Framingham研究中心的调查研究显示，相对体重、体重指数(BMI)、皮肤皱襞厚度、臂围、臀围等肥胖指标与血压呈正相关，超过理想体重20％或更多的人，发生高血压病的机会为正常人的10倍。冯宁平等(1997)有关少儿的研究结果认为，13岁肥胖少年有14.0％并发高血压，显著高于对照组，为同龄正常少儿的3.5倍。李东光等(1995)的统计资料结果发现，肥胖是高血压的危险因素，而向心性肥胖比匀称性肥胖的危险性更大。虽然有一些肥胖个体血压正常，而一些原发性高血压患者也并不超重，但是，总体水平上，肥胖者发生高血压的比例要高得多。血压升高朝着体重增加的方向移动。肥胖是高血压的重要危险因素之一已确定无疑(朱智明等，1999)。虽然肥胖与高血压的关系已勿容置疑，但是与体重增加相关的血压升高的生理机制还有待于进一步研究。尽管如此，肥胖致高血压的发病机制已激起许多学者的强烈兴趣(朱智明等，1999)：(1)已有的研究结果表明，肥胖致高血压病变可能是由于肥胖会引起全身血流动力学变化，心动过速、心输出量增加，高血压与之有关。相对于其它组织而言，脂肪组织血流相对较低，肥胖与外周血管扩张和非脂肪组织血流增加有关，但是，肥胖者局部血管扩张的机制仍不清楚。(2)肥胖致肾脏压力性尿钠排泄异常，压力性尿钠排泄曲线移至更高血压部位，只有在升高血压的情况下，方能维持患者正常的钠盐排泄。这可能是由于肾脏血流动力学改变、肾小管重吸收增加所致。此外，最近的研究认为，肾脏内所受物理压力的改变可能是导致肥胖者钠潴留和血压升高的原因。(3)肥胖致胰岛素血症，从而引起高血压。血液中高胰岛素会导致肾小管对钠的重吸收，使正盐水平平衡；或致交感神经系统活性增强；也有可能增加血管平滑肌细胞内钠离子的浓度，引起血管收缩，血压升高；或者刺激血管与心肌细胞增殖，导致血管腔狭窄，心肌肥厚。(4)肾素-血管紧张素系统(Renin-Angiotensin-System,RAS)可能激活肾小管重吸收增加，使血压升高。(5)交感神经活性增加可能是肥胖引起高血压的一个重要原因。肥胖可能会使交感活性增强而负交感活性减弱，交感活性增强引起肾素分泌大大增加，导致压力性尿钠排泄改变。(6)内部脂肪堆积会致使游离脂肪酸(FFA)水平升高，而且，通过增加FFA水平而升高血压、总外周压力、多数血管床的压力，局部FFA脂肪组织灌注可引起血管收缩，反映脂肪酸具有直接加压于血管床的作用。(7)肾脏神经调节。Kassab等(1995)去除双侧肾神经狗的研究表明，肾脏交感神经在调节和加强RAS方面起重要作用。此外，肥胖还可能与许多其它因素一起通过别的途径诱发高血压。肥胖致高血压的原因多种多样，错综复杂，其确切机制的揭示有待于进一步研究。三、肥胖与糖尿病尽管并非所有的肥胖者都患糖尿病，但绝大多数研究表明，肥胖是非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDM)及青少年发病的成年型糖尿病(MODY)的重要诱发因素，而且，糖尿病发生率随肥胖程度的增加而增加，中度肥胖者糖尿病发生率高于正常人4倍，极度肥胖者甚至高出正常人30倍(朱智明等，1999)。与BMI<21相比，女性BMI为25时患糖尿病的危险性增加了5倍，BMI为30时增加28倍，BMI达到35以上时增加93倍；男性BMI25～26.9时患糖尿病的危险性增加2.2倍，BMI29～30时增加6.7倍，BMI达到35以上时增加42倍。脂肪的分布也独立地影响糖尿病：腰围对于40英寸(102cm)时，即使BMI不变，糖尿病患病危险性也增加3.5倍(Leanetal.,1998)。FFA在体内通过葡萄糖－脂肪酸循环影响糖代谢(田浩明，1999)，FFA水平升高既可增加胰岛素抵抗，又能引起胰岛素血症(Bodenetal.,1997),抑制组织通过胰岛素介导的葡萄糖的摄取和利用，影响胰岛素分泌，促进肝葡萄糖(HGP)的输出，引起血糖浓度升高。血液中FFA受脂肪组织中激素敏感性脂肪酶(HSL)和蛋白酯酶(LPL)调节，分别调控脂肪组织甘油三酯(TG)的分解与合成，这种作用受胰岛素的抑制与促进。肥胖者FFAs代谢紊乱，胰岛素抑制FFAs生成作用下降，FFAs通过刺激胰岛素的分泌增加血液中胰岛素浓度至生理高限，以使其自身代谢正常化，高水平FFAs和高胰岛素血症共存，引起胰岛β细胞失效和外周胰岛素抵抗(IR)之间的恶性循环(图23-1)。胰岛素抵抗从某种意义上讲是肥胖机体为防止进一步增重而产生的一种代偿性机制。胰岛素抵抗不仅仅存在于脂肪细胞，骨骼肌的胰岛素抵抗加强了脂肪组织的胰岛素不敏感性。Ob/ob和db/db胖小鼠具有高血糖、高甘油三酯和高胰岛素血症(Coleman,1978;Ingalletal.,1994)，这是Leptin信号途径缺陷的次生症状(Chenetal.,1996;Zhangetal.,1994)。TZDs(Thiazolidinediones)是PPAR(PeroxisomeProliferatoractivatedReceptor-)的激动剂，相当于胰岛素致敏物，能降低血清葡萄糖、甘油三酯和胰岛素水平(Fujiwaraetal.,1988)。TZDs通过激活RXR(RetinoidXRecptor):PPAR异二聚体而进一步加强RXR特异选择性配体LG100268(Boehmetal.,1995)和LGD1069(Boehmetal.,1994)降低血清葡萄糖、甘油三酯和胰岛素水平的作用，也暗示RXR的配体可能改变动物葡萄糖的体内平衡(Mukherjee,1997)。RXR配体和PPAR配体刺激转录和降低非胰岛素依赖性糖尿病动物的高血糖和高甘油三酯症水平，这种作用具有累加性和协同性。因此，RXR:PPAR异二聚体可能是一种解除胰岛素抗性功能复合体的分子靶位(MolecularTarget)，通过降低和解除胰岛素抗性，恢复胰岛素敏感性和正常功能，降低血糖血脂(Mukherjeeetal.,1997)。DGATDGAT交感神经糖皮质激素、性激素、胰岛素抵抗Leptin脂肪组织FFAs肝脏糖元异生作用↓蛋白质异常:HDL↓LDL↑骨骼肌胰岛素抵抗↑胰岛素敏感性↓从循环系统获得的葡萄糖↓氧化能力↓高胰岛素血症补偿性胰岛素释放↑胰β-细胞功能失常高血糖图23-1体脂增加对胰岛素和血糖的影响脂肪降解↑，合成↓Barroso等(1999)鉴定报道了与人类高胰岛素抵抗及2－型糖尿病相关的PPAR两种功能性丧失突变体。PPAR在许多细胞，尤其是脂肪细胞核中存在，起着受体和转录因子双重作用。当PPAR和配体(如TZD)结合时，受配体激活，结合到基因启动子的特异DNA序列上，和RXR一起激活特异基因的转录(SchwartzandStven,1999)。PPAR突变也可能会导致癌变。增强PPAR信号也可能与人类肥胖有关。Barroso等的研究显示，功能性PPAR丧失突变的人都表现出“胰岛素抗性综合症(InsulinResistanceSyndrome)”：胰岛素抗性、糖尿病、高血压、脂异常病(Dyslipidaemia)、皮肤着色异常(Nigricans,棘皮症)。当过多的脂肪沉积在腹腔时，容易引起胰岛素抗性，导致脂肪细胞和骨骼肌、肝脏细胞的胰岛素敏感性下降，过多的载脂细胞释放的FFA提供了替代的代谢底物，降低了对葡萄糖作为能源物的要求，即增强了胰岛素抗性。不过，由于有的FFA是PPAR的配体，如果肥胖改变了这些FFA的有效性，也可能降低PPAR信号，产生胰岛素抗性。Barroso等(1999)还发现，两种PPAR突变体的转录受到了明显的损害，而且，当PPAR和两种PPAR突变体蛋白之一共同培养时，正常PPAR的功能受到损害，这种显性负突变有助于解释为什么单个等位基因突变会导致发病(Barrosoetal.,1999;Schwartzandsteven,1999)。四、肥胖与睡眠呼吸异常胸壁和腹腔脂肪数量增加胸腔和隔膜的机械性质，导致呼吸活动的变化，减少了肺活量并改变了肺部的通气方式(Kopelman,2000)，还导致呼吸系统整体应变性下降，当肥胖患者平躺时，这些变化明显加强。在眼快速运动(rapideyemovement,REM)睡眠时，肌肉自主活动能力下降，动脉氧饱和程度下降，CO2含量增加。REM睡眠时，瘦人呼吸不规则、偶尔出现呼吸窒息现象并不少见，而肥胖者由于呼吸机制受到了影响，呼吸窒息频率升高，严重缺氧，结果心率异常。有证据表明，肥胖者呼吸障碍发生在喉部，与控制舌部运动肌肉的功能丧失有关。清醒时动脉气体正常而REM睡眠时氧饱和度决定现象并不少见。绝经前肥胖妇女睡觉时动脉氧饱和度下降不足7％，不存在呼吸暂停现象，绝经后则下降超过7％，而且伴有呼吸窒息现象。极少数肥胖患者睡眠甚至醒着时动脉CO2和氧水平低下，呼吸异常、不规则。这些患者的呼吸常常被打断，睡眠过程经常被呼吸困难所阻断，以保证窒息后补偿性呼吸。患者白天常常欲睡，并伴有低氧/高CO2、肺部血压升高、心脏右侧异常，临床上称为肥胖型低通气综合症，即原来的Pickwickian综合症。对3034名BMI>35的瑞典人的研究结果显示，50％的男性和三分之一的女性睡眠时打鼾，存在呼吸窒息，比较而言，15.5％的瑞典男性睡眠时打鼾(Grunsteinetal.,1995)。睡眠时呼吸窒息增加了心肌梗塞和心脏病发作的危险性。第三节肥胖症的发生机理一、肥胖症的发生肥胖在现代社会越来越普遍，人们常常指责这是贪食和懒惰的缘故，然而，实际上在同一环境中的人有的会发胖，有的则不然(RavussinandDanforthJr,1999)。Ravussin和Danforth将过度摄食后的能量消耗分成几个方面：a.过度摄食后，静息代谢率(RestingMetabolicRat,RMR)适度增加，平均约占过剩能量的8％；b.用来吸收和储藏摄食能量的食物热效(ThermicEffectofFood,TEF)的升高约占日过剩能量的14％(与摄食成比例)。约4％转化为非脂肪组织（蛋白质和糖元），其余部分包括物理活动消耗和转化为脂肪组织。人类过度摄食所储藏的能量85％以上以脂肪形式存在，其最初形式是甘油三酯(TG)。物理活动由意识控制的活动和非意识控制的NEAT(NonexerciseActivityThermogenesis)两部分组成，由于有意识的活动一般保持恒定，因此，NEAT决定着物理活动的变化，从而决定脂肪转化量。当NEAT增加时，转化成脂肪的能量所占的比例下降；反之则增加。Levine等(1999)的研究表明，日总消耗能量的2/3是由于NEAT(人的坐立不安、姿势的维持等物理活动)增加的缘故。NEAT的变化导致脂肪储藏上相差10倍(相关系数0.77，P<0.001)，暗示摄食过度的人如果NEAT消耗的能量多，人就能够保持苗条，反之，则积累大量的脂肪，导致肥胖。不过，这种解释还有待于进一步证实(RavussinandDanforth,1999)。这里又有另一个问题：为什么有的人容易坐立不安而有的人则非如此呢？Christin等的研究提供了一个令人感兴趣的解释：交感神经的活性可能决定人的坐立不安与否。体重(更确切地讲，体脂)是受生理控制的，正常生物，体重无论是增加还是减少都会引起有效的反作用，对抗体重改变。体重调控受两方面影响：其一，遗传因子。遗传因子在体重调控中的主导地位是显而易见的。除了一、二个显著不同之外，许多座位突变都不能产生与ob、tubby和fat相似的典型肥胖突变，暗示有许许多多基因的等位突变对体重有调节作用，也表明遗传调控包括孟德尔式的单基因调节和微效多基因数量调节(Barshetal.,2000)。其二，环境因子，包括：a.理化环境因子；b.文化背景；c.物理活动；d.精神状态；e.胎儿营养。有证据表明，子宫内胎儿发育时期营养不足可能决定其后发生的肥胖、高血压、2－型糖尿病，而且，这些病变独立于遗传背景(Kopelman,2000)。基因和环境的相互作用难以预测。二、体重与肥胖的调控体重调控的研究是一些重要的医学和社会学问题的中心(Freidman,2000):首先，肥胖是西方国家和发展中国家十分严重的健康问题；其次，肥胖的家族研究为指示基因和环境在决定人类性格中所扮演的角色提供了全面的机遇；其三，该领域的研究对营养状态的改变影响其它器官系统功能的研究具有启示作用；其四，肥胖研究与包括无意识活动在内的许许多多人类行为的分子基础研究交叉。1．肥胖信号分子体重受生理调控(FriedmanandLeibel,1992)，即通过生理活动调节能量平衡－食物的摄入和能量的输出。下丘脑腹内侧核(VMN)是中央神经系统(CNS)调节食物摄入最重要的饱足(Satiety)中心，而外侧下丘脑(LHA)则称之为饥饿中心(Brayetal.,1990)。体重增加是摄食增加和能量消耗减少的共同结果(Brobeck,1946)。下丘脑感受储藏的能量多少，从而调节食物的摄入和能量消耗，以维持体重(BrobeckandYale,1948)。Havery1959年首次提出，输入信号系统中至少有一种成分存在于血液循环中。但是，输入下丘脑的信号物质以前一直不清楚，最近的研究证明，至少肥胖基因的产物Leptin和胰岛素起着信号物质的作用。有三种理论对输入下丘脑的信号物质作出了解释(Zhangetal.,1994)：a.脂肪郁积理论。该理论认为，CNS通过原生质的某种脂肪代谢物和下丘脑相互作用，影响能量平衡，进而调控体脂储藏量；b.血糖稳定理论。强调血糖水平是调控能量储存的关键性信号之一；c.体温调控理论。认为体温是一种输入到CNS中心控制食物摄入的重要信息。然而，脂肪郁积理论由于迄今尚未识别出来自脂肪的信号而未能确认，血糖稳定理论和体温调控理论都不能完全解释活体理论平衡的精确机制。（1）胰岛素胰腺分泌的胰岛素是人类认识的第一个作用于中枢神经系统(centralnervoussystem,CNS)控制体重的激素信号，从循环系统进入大脑，诱导能量摄入减少。体重增加时，胰岛素分泌增加，补偿胰岛素抵抗，这样才能维持葡萄糖的稳态平衡。胰－细胞补偿性分泌功能受损会引起进食增加，从而导致2－型糖尿病肥胖。因此，胰岛素分泌加强可能增加输入大脑中胰岛素的量，有利于阻止肥胖症加重。胰岛素受体由下丘脑神经元细胞外的－亚基和细胞内的－亚基组成。-亚基参与胰岛素的配合作用，而-亚基则将胰岛素信号转移给神经细胞，-亚基含一个酪氨酸激酶结构域，在胰岛素与-亚基配合时通过酪氨酸残基磷酸化激活细胞内信号蛋白：胰岛素受体底物-1(Insulin-receptorsubstrate-1,IRS-1)和tub，细胞内信号蛋白进一步激活胰岛素敏感代谢途径，和基因转录。（2）LeptinLeptin是第二个被发现的传入CNS从而调控体重的肥胖信号，由肥胖基因(obesegene)编码。正常人循环系统中leptin和胰岛素水平与体脂水平相一致，进入CNS的量与其在血浆中的量存在一定比例关系。Leptin在CNS控制体内能量稳态平衡方面扮演着比胰岛素更重要的角色。Leptin缺如会导致极度肥胖，这类生物过度摄食不受胰岛素水平调节，而且，胰岛素缺乏并不引起肥胖。最近，给胰岛素缺如糖尿病大鼠选择性注射外源leptin研究表明，是leptin缺乏，而不是胰岛素缺乏是该类大鼠进食增加的根本原因。这些证据表明，尽管胰岛素和leptin可能都参与了CNS的能量稳态平衡调控，leptin的作用比胰岛素显得更为重要。当然，这并非意味着胰岛素在体重调节中不起作用。脂肪合成离不开胰岛素，胰岛素缺乏时即使大量进食，体重也不增加，从而导致血液中葡萄糖浓度过高，许多葡萄糖通过尿液排出体外。与胰岛素不同，leptin受体是激酶受体超级家族成员，其本身无酪氨酸激酶活性，但是，该受体的膜内区有Janus激酶(JAK)结合位点，leptin与受体胞外区结合后激活JAK，JAK再进一步磷酸化细胞内的信号转导转录(STAT)蛋白，激活细胞核内leptin依赖性基因的转录，这一机制还有待于进一步研究。下丘脑存在葡萄糖反应神经元(glucose-responsiveneuron)，葡萄糖氧化产生ATP，影响葡萄糖反应神经元的膜电位，从而关闭质膜上ATP敏感性K+通道，增加细胞内K+，增加细胞燃烧率(firingrate)，leptin则使K+通道处于开放状态，降低膜电势，从而减少神经元细胞燃烧率。2．肥胖基因（1）肥胖基因的发现1950年，美国Jackson实验室发现一种自然隐性突变系C57BL/6Job/ob小鼠，表型特征是过度肥胖和2－型糖尿病，并推测与ob基因的突变有关。1959年Hervey首次提出，在有关肥胖的传入信号系统中，至少有一种成分存在于信号系统中。1978年，Coleman等人对C57BL/6Job/ob小鼠和正常野生型小鼠进行交叉循环灌流时发现，肥胖小鼠食欲和体重均明显下降，表明肥胖小鼠体内缺乏一种能调节食欲和代谢的血源性因子，可能是一种具有调节营养摄入和代谢作用的激素，并提出肥胖基因(obesegene,ob)编码这一血源性因子产生的假说。1992年，Friedman等发现了具有5个单基因突变的小鼠可导致肥胖表型。Friedman领导的研究小组历经8年的研究，于1994年底应用定位克隆(PositionalCloning)技术在C57BL/6Job/ob小鼠第6号染色体近端的小眼基因和Waved-1基因丛中发现并克隆出了肥胖基因。在SM/SKc-Dac小鼠发现了第二个肥胖基因的共同同位基因。目前，至少有6种单基因突变或表达异常均可导致鼠肥胖表型，在人类也发现了这些基因的同源基因。Ob基因的表达产物Leptin是在1994年张一影等人首次定位克隆出ob基因后才被发现的。Leptin最初在成熟脂肪组织中被发现。1995年Halaas首次应用免疫沉积法证实在瘦人血浆中存在Leptin。赵云涛等1996年应用放射免疫分析法首次进行了人血浆中Leptin的定量研究，1995年Altmann等用重复PCR扩增方法对构建的人的肥胖基因进行扩增，并借助大肠杆菌生产纯化出Leptin。（2）肥胖基因的结构ob基因在小鼠中位于第6号染色体上，在人类位于7q31.3。人和小鼠的ob基因均包含3个外显子及两个内含子。人类ob基因跨度18Kb，两个内含子长度分别为10Kb和1.9Kb，将3个外显子间隔开，转录3.5Kb的mRNA，内含子与外显子的连接遵循TG/GA剪切规律，外显子2和3共同编码146个氨基酸组成的蛋白质分子。编码区上游57bp处为转录起始位点，其上游28bp处为TATAA启动子序列，3Kb的5‘端非翻译区富含Sp-1、CCAAT增强子结合蛋白(C/BBP)、糖皮质激素反应因子(GRE)和cAMP反应因子结合蛋白(cREB)等转录因子结合位点和MER11、Alu两个重复序列。在3’端编码区的下游3.3Kb处为多聚腺苷酸信号AATAAA。小鼠ob基因跨度650Kb，转录4.5KbmRNA，外显子2和3共同编码167个氨基酸组成的蛋白质分子。开放阅读框的3’末端带有一个长长的非翻译序列，5’和3’末端非翻译序列中有50bp的直接重复(Ferrell,1993;Gongetal.,1996;Zhangetal.,1994)。ob基因在脊椎动物中具有高度保守性，人和小鼠基因编码区核苷酸序列同源性高达84％，但是5’和3’端非翻译区仅30％同源，N端信号肽同源性较其余部分略低。Murakami等(1995)和Ogawa等(1995)分别克隆了肥胖大鼠与SD大鼠的obcDNA。大鼠obmRNA约4.5kb，氨基酸水平上，大鼠与小鼠96％同源，大鼠与人84％同源，核苷酸(编码区)水平上亦然。大鼠obcDNA3’端非编码区长达2.5kb，Wistar大鼠编码区序列441bp，编码无N－端信号序列的146个氨基酸（3）肥胖基因的表达与调控ob基因只在成熟的脂肪组织中表达，大量的研究事实证明了这一点。Maffei等(1995)用原位杂交法检测到所有切片的脂肪细胞呈obmRNA阳性，但脑组织中未检测到。C57BL/Ksdb/db小鼠每个脂肪细胞obmRNA水平大大增加，但是，脂肪组织基质细胞无obmRNA合成，反转录PCR获得同样结果，培养的脂肪细胞中的数据也支持上述结论。不但如此，不同部位的脂肪组织中的表达量明显不同(ConsidineandCaro,1996;Masuzakietal.,1995)。原位杂交结果发现，人的皮下、网膜、淋巴管周围、腹膜后、肠系膜脂肪垫中含丰富的obmRNA，腹股沟和子宫旁的脂肪组织obmRNA表达水平较低，而大脑、心、肺、肝、胃、脾、肾、胰、小肠、结肠、前列腺、睾丸和骨骼肌无明显的obmRNA(Masuzakietal.,1995)。Montague等(1997)研究表明，皮下脂肪与网膜脂肪细胞的obmRNA相比，女性中为5.5倍，男性为1.9倍。进一步研究结果还表明，ob基因表达还存在性别差异，体重指数相同条件下，女性Leptin水平高于男性，而且，女性脂肪更倾向于分布在皮下，因此，在任何相同身体构成情况下，女性血清leptin浓度较男性高。至于种族和年龄，其对ob基因的表达影响不大(Cintietal.,1997;Maetal.,1996)。小鼠ob基因转录产物mRNA表达的初产物由167个氨基酸组成，分子量为18,000，从脂肪细胞分泌进入血液的过程中失去N-端由21个氨基酸组成的信号肽而形成Leptin。日本人及30％的野生型C57BL/6Job/ob小鼠的ob基因编码区存在第49位谷氨先胺(Gln)密码子的缺失，导致表达蛋白中少一个氨基酸，因而，正常脊椎动物ob基因及其表达的蛋白质存在Gln缺失型与Gln非缺失型两种型式(Masuzakietal.,1995;Zhangetal.,1994)。Leptin在人血浆中的表达水平为0～100μg/L，Leptin在血清中的储藏稳定性较好，且不受标本采集方法、标本溶血、高血脂及标本反复冻融等变化的影响(Cintietal.,1997;Maetal.,1996)。Ob基因蛋白质产物以单体形式存在于正常小鼠和人血浆中，在C57BL/6Job/ob小鼠血液中检测不到，但是，db/db小鼠血浆中Leptin的含量很高。人ob基因原始翻译产物存在于微粒体膜时，大约有一半可被截去2000。体外用蛋白酶K分别处理18000和16000产物，18000产物完全溶解而16000产物不受影响，暗示16000产物能转入微粒体囊腔，表明Leptin是一种分泌性分子。Leptin具强亲水性，其氨基酸序列包括一个21个氨基酸组成的末端引导序列，但缺少跨膜区，因而表现为分泌蛋白。MacDougald等(1995)通过小鼠cDNA转染人胚胎肾293细胞方法进一步证实Leptin具有分泌蛋白的特性。Ob基因初产物信号肽切割后，2个半胱氨酸残基仍然保留在蛋白质中，暗示Leptin可能含有其它分泌性多肽所具有的特征二硫键。氨基酸序列和蛋白质二级结构检测表明Leptin为球状结构，无明显跨膜区和N-端连接的糖基化氨基酸或二元氨基酸序列(Zhangetal.,1994)。Leptin有一定的昼夜节律性，能量摄入的改变如禁食、睡眠、体温变化都可能影响Leptin的产生与分泌。Ob基因表达受多种因子调节，包括mRNA转录和蛋白质翻译两个层次。Ob基因mRNA只在成熟脂肪中表达，表明脂肪细胞周围环境对obmRNA的高水平表达极为重要。不同来源血清培养3T3-L1脂肪细胞实验发现，高浓度牛血清(cs)培养8小时，obmRNA的表达增加了3～4倍，同时，Leptin的分泌增加，而胎牛血清(FBS)则效果不明显。禁食实验研究结果表明，禁食16小时后，正常鼠obmRNA表达被抑制70％,接着再喂食的4小时中，obmRNA表达很快恢复，而ob/ob胖鼠obmRNA水平比瘦鼠高4倍，且不受禁食影响，暗示obmRNA的下调受功能性基因产物的调节。肥胖与Leptin抵抗有关，Leptin抑制肥胖作用与神经内分泌系统不可分割，它们共同组成一个精确的闭合回路。Leptin由脂肪细胞分泌后以内分泌、旁分泌等形式作用于大脑脉络丛、下丘脑、肝脏、胰脏、肾脏和肺等的Leptin受体，尤其是作用于下丘脑的ARC、VMN、DMN、PVN、SCN和LHA，抑制NPY等食欲促进因子的合成与分泌，促进黑色素细胞刺激素(Melanocortin)、CRH等食欲抑制因子的合成与分泌，减少食物的摄取，增加能量消耗；同时，Leptin还抑制30A5前脂肪细胞中乙酰辅酶A还原酶基因的表达，减少脂肪酸和脂质的合成，抑制胰岛素合成与分泌，拮抗肝脏胰岛素的生物效应，从而调节机体的肥胖。Leptin作用于神经系统、内分泌系统的同时，也受其反馈调节。胰岛素在血糖代谢中起着关键性作用，调节人体血糖浓度，而且，它还和糖皮质激素、性激素等共同作用，调节血糖中Leptin水平。增高胰岛素水平，4～8小时血糖正常，高胰岛素血症可介导血浆Leptin浓度升高，长期(3～4天)接触胰岛素(大量进食)会增加体内外Leptin的分泌率。Boden等(Bodenetal.,1997)改变胰岛素水平的研究发现，开始24小时内，无论胰岛素水平多高都不能使Leptin水平明显升高，24小时后，尤其是48小时后，血浆Leptin水平迅速升高，而且，这种上升具有剂量依赖性。胰岛素浓度200pmol/L时，无明显改变，800pmol/L时，血浆Leptin浓度增加70％。胰岛素储藏于胰β细胞分泌颗粒中，以胞吐方式释放(Wollheinetal.,1996)，Ca2+是胞吐作用的主要决定因子(Ashcroftetal.,1994;Gembaletal.,1992;Lang,1999;Satoetal.,1997;Wollheinetal.,1996)。在Ca2+信号关闭的情况下，葡萄糖起着分泌诱导作用，胰β细胞线粒体产生的谷氨酸在其中起信使作用(MaechlerandWollhein,1999)。胰岛素不直接促进ob基因的表达和Leptin分泌，甚至抑制地塞米松的诱导作用，胰岛素的基础水平与Leptin水平相关。糖皮质激素对ob基因的转录和血清中Leptin水平也有重要调节作用。糖皮质激素可能直接或间接地影响ob基因表达及其产物的分泌：a.糖皮质激素可以间接增加下丘脑中NPY含量，从而调节ob基因的表达，同时降低外周胰岛素敏感性(Dallmanetal.,1995)；b.糖皮质激素也可能引起胰岛素拮抗，使胰岛素处于高水平状态，进而间接导致胰岛素水平升高(汪启迪，1999)；c.糖皮质激素还可能直接调控ob基因转录(Wabitschetal.,1996)。这种调节受激素结构差异的影响，还依据作用对象而有所不同。地塞米松可以提高人类循环中Leptin水平，但是，降低小鼠脂肪细胞ob基因的表达水平(Dagogo-Jacketal.,1997)，而甲基强的松龙对Leptin的分泌却无影响。肥胖个体内脏脂肪ob基因持续暴露于皮质类固醇及其应答性增强，可导致局部和门静脉的高Leptin血症。Cushing综合症病人的高皮质类固醇血症对血清Leptin浓度无直接影响，而是通过高胰岛素血症和/或胰岛素敏感性降低间接起作用(黄欣，1999)。甲状腺素会使基础代谢率(BMR)和产热作用增加，甲状腺异常往往伴有体重异常，而且，甲状腺素对儿茶酚胺作用于β-肾上腺受体有允许作用(PermissiveEffect)，刺激这类受体可抑制Leptin表达，因而推测甲状腺素对Leptin有间接抑制作用。固醇类激素，尤其是睾酮对调节血清Leptin水平起重要作用。血清Leptin水平存在性别差异，女性血液循环中Leptin水平高于男性，这种差异由占优势的性别类固醇环境而非遗传上的性别决定的。此外，去甲肾上腺素可降低Leptin的表达，β3受体激动剂和cAMP水平升高也有相似作用(Halleuxetal.,1998)。甲状腺素和生长素等与ob基因之间也可能存在相互调节作用。白介素(IL)-等细胞因子对Leptin在不同器官中的表达水平差异有重要调节作用。癌症病人服用重组人IL-1(rhIL-1)后血清Leptin水平呈剂量依赖性升高，其机制可能是IL-1直接刺激脂肪细胞Leptin的生产，或IL-1刺激促皮质素释放激素(CRH)分泌，CRH增加肾上腺皮质类固醇产生，从而增加血清Leptin浓度。连续服用至第5天时，Leptin浓度又回落到用药前水平，暗示其它机制或因子可能在Leptin产生中起作用(Mantzorosetal.,1997)。TNF及其血清中可溶性受体sTNF-R55系统和Leptin系统是影响能量平衡和葡萄糖体内平衡的两个系统。肥胖机体过度表达TNF，并与胰岛素抵抗正相关。TNF是主要由激活的巨噬细胞产生的一种细胞因子，其受体是一种跨膜蛋白，包括60KU的TNFR1和80KU的TNFR2。TNF与受体结合后，通过级联信号传递，启动多种激素敏感性脂肪酶活性，促进脂肪分解，减少脂肪细胞堆积。TNF系统的分化与人类能量消耗增加和体重下降有关，该系统可直接促进ob基因的表达和血清中Leptin水平升高。Leptin系统可能在TNF系统的能量消长作用中起介导作用，也可能介导细胞因子对内分泌功能的作用。Grinspoon等(1996)和Eckert等(1998)的研究表明，Leptin水平与胰岛素样生长因子－I(IGF-I)存在相关关系(Sarrafetal.,1997)。大肠杆菌胞壁脂多糖(LPS)也有促进ob基因表达的作用，这可能是机体在感染性疾病状态下食欲低下的原因。环境因子也影响leptin的敏感性，高脂肪食物会引起leptin抵抗(FriedmanandHalaas,1998)。大量研究发现，Leptin与BMI呈正相关，Leptin水平随体脂和肥胖严重程度的增加而增高。相对于体内脂肪总量和腹腔内脏脂肪而言，循环系统中的Leptin与皮下脂肪的关系更密切。（4）ob基因表达产物的生理功能Leptin最重要的生理功能是影响摄食。Pelleymounter等(1995)用磷酸缓冲盐(PBS)溶解纯化的Leptin腹腔注射5周龄C57BL/6Job/ob与C57BL/6J+/?小鼠，注射量为0.1、1.0、10.0mg/Kg，正常体重8周龄的C57BL/6J小鼠作对照，注射等体积的PBS。结果显示，ob/ob胖小鼠组注射Leptin后，食物摄入量减少52.6％，而+/?小鼠尽管注射Leptin后头4天摄食量减少，但是，总食物消耗与使用Leptin前及对照组无差别，对照组+/+与之相似。Shimomura等(1999)连续12天每天以5μgPBS(对照)或重组leptin注射野生型、转基因aP2-nSREBP-1c和ob/ob小鼠后检测，aP2-nSREBP-1c和ob/ob小鼠原本非常低的血浆leptin水平恢复正常，而外源leptin的输入并不会使野生型小鼠leptin水平升高。aP2-nSREBP-1c和ob/ob小鼠的摄食量比野生型分别高约17％和60％，注射leptin后，二者的摄食量分别下降了16％和35％。因而Leptin在调节食欲中扮演着重要角色。Leptin还调节体内的能量消耗。大多数肥胖个体具有高水平的leptin，体重减少或leptin下降会引起负的能量平衡，即摄入能量大于消耗的能量(Friedman,2000)。上述实验检测结果表明，应用PBS的ob/ob胖小鼠耗氧量较对照组明显降低，体温明显下降，活动量也减少，而应用Leptin10.0mg/Kg不影响对照组氧耗量，但是却能够使ob/ob胖小鼠耗氧量恢复正常，总活动量增加，暗示Leptin在能量调节中的重要作用。Sarmiernto等(1997)每天给正常小鼠注射20g.Kg-1后，其棕色和白色脂肪的产热酶和脂肪酶如非偶联蛋白1与2、脂蛋白酯酶、激素敏感型酯酶等的表达选择性迅速增加，而脂肪合成酶等的表达减少，导致脂肪迅速分解和体重减轻。体外脂肪培养实验结果显示，源于正常表型Zuckerfa/fa大鼠的白色脂肪垫暴露于0.1和io.onmol/Lleptin24小时后，脂解作用各自升高了9倍和16倍，原代培养的棕色脂肪的苹果酸酶和脂蛋白酯酶的mRNA分别增加了1.8和1.9倍，而leptin受体突变的肥胖fa/fa大鼠则未见变化。Leptin调节体重和体脂的作用是通过上述两方面功能的共同结果：一方面调节食物的摄入，另一方面调节能量消耗。Pelleymounter等的研究中，应用Leptin10.0mg/Kg.d和1.0mg/Kg.d的ob/ob胖小鼠体脂明显降低，前者体重减少22.2％，而且呈剂量依赖性；+/?小鼠应用10.0mg/Kg小鼠体脂也明显减少，而+/+小鼠则减少不明显。Halaas等(1995)的研究结果与Pelleymounter等的结果一致。Campfield等(1995)的研究也证明，Leptin能够减轻ob/ob胖小鼠的体重，但是，Leptin停用后6～7天，摄食即增加到与对照组相似，但未超出。Halaas等(1995)采用腹腔注射Leptin方法研究db/db胖小鼠发现，C57BL/Ksdb/db胖小鼠应用Leptin后体重及摄食与对照组比无差异。Campfield等(1995)采用插管于脑侧室法注射Leptin(1g/鼠)，ob/ob胖小鼠和+/?鼠摄食和体重减少，而db/db胖小鼠却不受影响。不论是外周还是中枢神经系统，给予Leptin均可减少ob/ob胖小鼠的摄食和体重，但对db/db胖小鼠则无效，推测可能是由于db/db糖尿病胖小鼠存在Leptin受体缺陷和(或)受体作用后信号通路病变(朱智明等，1999)。Tartaglia首先发现小鼠脉络神经丛含Leptin受体(LPR)，属细胞激肽类I型受体，其基因又称糖尿病基因，位于小鼠第4号染色体。现已证实，C57BL/KsJdb/db小鼠、Zucker及Wistarfa/fa大鼠下丘脑部位Leptin受体存在基因突变不能与Leptin结合并感受其血浆水平变化(Chuaetal.,1996)。Zucker大鼠LPR胞内区均存在806A→C无义突变(Gln269-Pro)。目前，尚未发现人类肥胖者Leptin受体变异。张一影等(1994)发现，C57BL/6Job/ob肥胖小鼠编码区一个胞嘧啶(C)被胸腺嘧啶(T)取代，密码子变成TGA，引起表达蛋白于105氨基酸处提前终止合成，而SM/Ckc_+Dacob2J/ob2J小鼠mRNA转录起始处7Kb上游多态性的BgLⅡ片段增大，使启动子结构或序列改变，mRNA不表达，Leptin的缺失或功能缺陷可能是这两种小鼠肥胖发生的直接原因(Zhangetal.,1994)。Coming等(1996)研究发现，D7S1875、ob1875<208bp/DRD2TaqA1等位基因与年轻女性的BMI相关，孪生子配对分析亦表明肥胖与ob基因的标记物D7S514、D7S680、D7S530有关，极度肥胖人群(BMI≥40Kg/m2)研究结果显示，ob基因两侧标记物与肥胖基因表型直接连锁。先天性普遍性脂营养不良(CongenitalGeneralizedLipodystrophy,CDL)是一种少见的常染色体隐性紊乱病，患病生物出生时就明显见到少量脂肪，并具有严重的胰岛素抗性，导致高胰岛素血症、高血糖和扩大的脂肪肝(SeipandTrygstad,1996)。Shimomura等1998年培育出具有CGL特征的小鼠，这种小鼠在aP2(adipose-specific)增强子的调控下表达一种称之为nSREBP-1C(Sterol-regulatory-element-bindingProtein-1C)的截形核蛋白。SREBP-1C(又称ADD)(Tontonozetal.,1993)是激活编码动物细胞脂肪合成酶基因转录的三种SREBP之一(BrownandGoldstein,1997)。NSREBP-1c缺少一个膜附着结构域，因而无需蛋白水解酶，nSREBP以不受调控的方式进入细胞核。CGL小鼠脂肪组织明显缺少几种编码包括Leptin在内的脂肪特异性蛋白质的mRNA，编码Leptin的mRNA在nSREBP-1C转基因小鼠中减少了90％(Shimomuraetal.,1998)。Shimomura等采用连续系统输入低剂量重组Leptin方法证明，CGL小鼠的胰岛素抵抗性可以由外源Leptin克服，暗示CGL小鼠的胰岛素抵抗是由于Leptin缺乏所致，并且，CGL小鼠Leptin对胰岛素敏感性和葡萄糖配置的调控作用独立于其对摄食的作用。人类CGL患者细胞质Leptin水平也极低(Pardinietal.,1998)，因而Leptin治疗可能对CGL患者有效(Shimomuraetal.,1999)。研究者曾提出“节俭基因型”假说，认为动物和人在长期演化中形成了在食物丰富的时候以脂肪形式储藏能量以备食物不足饥饿之需的机制。Gura等(1997)相信，Leptin可能充当身体对饥饿作出反应的调控子角色。这得到了内分泌学家LucianoRossetti及其同事的支持(Gura,2000)。总而言之，ob基因及其产物Leptin具有广泛的生物学功能，在调节食欲和控制能耗中扮演重要的角色，但是，Leptin并非单独起作用，它与胰岛素、神经内分泌系统等多种因子共同协调作用，调节食物的摄食、能耗和体重体脂。研究表明，外源性重组Leptin不仅可以使内源性缺乏Leptin的先天性肥胖小鼠体重下降，而且，能够使血浆Leptin水平较高的后天饮食诱发肥胖小鼠体重体脂下降。Leptin在肥胖小鼠治疗中的成功，燃起了人们对ob基因产物治疗人类肥胖症的希望，可以预期，随着ob基因及其产物生物学功能与作用机理的进一步阐明，Leptin在人类肥胖症治疗中将扮演着越来越重要的角色。3．中枢神经调控系统脑区损伤或脑神经通路切除研究证明：下丘脑内侧区的弓状核(ARC)、VMN、背内侧核(DMN)、室旁核(PVN)、视交叉上核(SCN)和LHA都能影响摄食行为，它们之间可能形成食欲调节通路(Kalraetal.,1999)，构成下丘脑食欲调节网络的“网络中心”(石琼等，1999)。受外来调节因子如成熟脂肪细胞中肥胖基因的蛋白质产物Leptin和松果腺合成与释放的退黑素等的作用，下丘脑食欲调节网络产生多种神经肽，调节食欲和能量消耗。所产生的神经肽可以分为两大类(Kalra,1997;KalraandKalra,1996)：一.食欲促进因子。包括：a.神经肽Y(NPY)，36肽，主要来源于ARC和DMN，是最重要的食欲促进因子，对多种食欲促进因子和食欲抑制因子具有重要调节作用。b.黑素细胞凝聚素(MCH)，周期性的19肽，最初是在真骨鱼中作为减轻鱼皮肤色泽激素被发现的(Kawauchietal.,1983)。几乎在leptin被发现的同时，Joslin糖尿病中心与哈佛医学院的内分泌学家Maratos-Flier的研究小组利用差异显示法在小鼠中找到了MCH，与生长激素抑制物受体(Somatostatinreceptors)序列同源，MCH在ob/ob胖鼠中的表达活性比正常小鼠高2～3倍。MCH主要来源于LHA和未定带，在与嗅觉学知和强化机制相关的大脑区表达水平更高(Saitoetal.,1999)。MCH调控哺乳动物大脑的多种功能，尤其是与摄食行为相关的功能，是神经递质和神经肽系统调控食物摄取和能量平衡的重要成员之一：ⅰ.直接将MCH注入大鼠大脑能促进进食(Quetal.,1996;Rossietal.,1997)；ⅱ.MCH前体mRNA在遗传肥胖小鼠和禁食动物中受下丘脑调控；ⅲ.缺乏MCH的小鼠进食很少，体形很瘦(Shimadaetal.,1998)。黑暗开始时的下丘脑区MCH处理，可以增强大鼠的夜间摄食活动。MCH在功能上与-MSH拮抗。MCH的配体是人类孤G-蛋白偶联受体(OrphanG-Protein-coupledReceptor)SLC-1，该配体由353个氨基酸组成。SLC-1的mRNA和蛋白质在下丘脑的VMN和DMN中表达，与介导MCH促进摄食的功能相一致(Chambersetal.,1999)。纳摩尔浓度的MCH就能够通过Gi和(或)Gq蛋白途径明显促进SLC-1所介导的摄食和能量平衡调控。MCH和NPY系统间存在不少平行之处，MCH和NPY可能一起协同调节机体的能量稳定状态(Kalraetal.,1999)。Maratos-Flier提出MCH的“比萨饼作用(thePizzaEffect)”假说：当人处于饱食状态时，MCH之类的神经肽处于最低水平，但是，某些很可人的食物的气味会启动这些神经肽的释放。Maratos-Flier的解释是：“即使你不饿，无需摄入能量，但你仍然会吃比萨饼，因为你知道比萨饼的味道好极了”。目前，尚未证实在人类肥胖患者中存在足以解释leptin抗性的MCH缺陷，这可能是由于肥胖患者leptin进入大脑过程受阻(Gura,2000)。c.谷氨酸(Glu)，大量存在于下丘脑的不同部位，参与食欲刺激作用的Glu受体选择性位于LHA，Glu受体激动剂N－甲基－D－天冬氨酸(NMDA)的刺激作用可能与LHA合成的食欲促进因子(如NPY和GAL)有关；d.食欲素(Orexins,OX)，OX神经元主要位于下丘脑的背区、外侧区和围穹隆区(PFH)(Sakaraietal.,1998;Deleceaetal.,1998)。OX刺激摄食活动呈剂量相关性，OXA的作用相对较强。OX对食欲的刺激作用可能是通过活化其受体而实现的。虽然OX神经元末梢可终止于大多数下丘脑区，但是，调节OX作用的受体分布有限，OX对食欲的刺激作用可能部分与NPY有关。e.甘丙肽(GAL)，29肽，主要源于ARC、DMN和PVN。GAL对摄食行为的诱导作用可能部分与NPY有关，还可能通过部分活化GAL受体来实现。可以刺激ARC中β－内啡肽(β-END)和PVN中去甲肾上腺素(NE)的释放等等。f.内源性鸦片样肽(EOP)，鸦片受体拮抗剂可降低由GAL或-氨基丁酸(GABA)受体激动剂诱导的食欲刺激作用。g.GABA，在下丘脑区大量存在，PVN中GABA可能通过与NPY的共同释放来强化其刺激食欲的作用。此外，还可能抑制促黑激素-(-MSH)的释放，从而提高靶位点对其释放的NPY的反应强度(Kalraetal.,1999)。h.去甲肾上腺素(Noradrenaline)，在脑干区合成，有的去甲肾上腺素神经元与NPY共位于PVN，而PVN注射去甲肾上腺素显著促进食物摄取，反复注射会明显增加体重。Ob/ob小鼠PVN的去甲肾上腺素水平升高，暗示leptin可能抑制该脑区去甲肾上腺素的终端释放。大鼠的研究支持该观点，表明去甲肾上腺素促进合成代谢。二.食欲抑制因子。包括：a.促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)家族。①.CRH，41肽，CRH生成细胞主要位于PVN的小细胞层(pPVN),主要作用是刺激垂体释放促肾上腺皮质激素，进而促进肾上腺分泌皮质类固醇。CRH还可以抑制食欲促进因子的刺激作用，其限制食欲的作用位点也位于PVN内。CRH的作用可能是通过CRHR1和R2型受体来实现的；②.尿皮质激素，与CRH的序列有45％同源，在抑制由饥饿诱导的摄食活动中发挥比CRH更强的作用(Spinaetal.,1996)，这可能归因于其对受体CRHR2有更高的亲和力。尿皮质激素能降低大鼠的食量和摄食频率，与CRH一样，尿皮质激素也是通过提高产热和脂解作用来增加能量消耗的，但是，尿皮质激素主要位于LHA和视上核；b.神经降压素(NT)，主要位于ARC、PVN和DMN，可以抑制大鼠自主性或NE诱导的摄食活动。NT与NPY间可能存在拮抗作用(MogaandSaper,1994)。c.胰升糖素样肽－1(GLP-1)，在下丘脑区广泛分布，但是，其结合位点主要位于ARC和PVN(Shughrueetal.,1996)，抑制食欲的作用与受体的活化密切相关。GLP-1能够抑制NPY诱导的摄食行为，但是，这种作用只与PVN中NPY启动的突触后信号传导有关(Turtonetal.,1996)。GLP-1通路可能是Leptin的调节因子。d.促黑皮素(MC)，-MSH是MC中研究最多的，由鸦片促黑色素皮质激素原(Pro-opmelanocortin,POMC)基因编码一个称为POMC的前体蛋白，借助于细胞内某种酶的作用，切割成由13个氨基酸组成的-MSH和其它几种多肽激素，广泛分布于下丘脑区。1996年，德国汉堡大学的一个研究小组证明，POMC基因突变是人类极度肥胖、红发、肾上腺缺陷遗传综合征的根本原因。-MSH抑制摄食行为，受MC-4受体(MC-4R)调节。Seeley等(1997)发现，基因型肥胖小鼠Leptin-POMC--MSH-MC4-R信号通路存在缺陷是出现食欲亢进的部分原因。Leptin缺陷型小鼠突变体产生的-MSH很少，暗示leptin刺激-MSH生产，-MSH随后抑制食欲(Gura,2000)。斯坦福大学遗传学家GregBarsh估计，人类3％～5％的过度肥胖是由于-MSH的受体蛋白MCR-4的编码基因突变所致，因为，MCR-4的缺乏可能阻碍了-MSH的食欲抑制作用。e.野鼠色蛋白(AgP),在野鼠色致死型杂合体小鼠(AY/a)中，肥胖综合症的出现是由于AgP-MC4-R传递的食欲抑制信号发生紊乱所致(Siracusa,1994)。近来克隆出的ART基因与编码AgP的基因(AgrP)高度同源。AgrP是MC4-R的选择性强抑制物，其在PVN的释放可以消除MC4-R对-MSH的限制性调节作用。f.CART(CocaineandAmphetamine-RegulatedTranscript)。向脑室中引入CART可以抑制大鼠和小鼠夜间及饥饿引起的摄食行为(Lambertetal.,1998)，可抑制NPY诱导的摄食活动。在生理性食欲抑制因子中，CART通路可能是最有效的。g.胆囊收缩素(CCK)，在进食伊始给予CCK即有饱和感，服用特效CCK拮抗物后，机体恢复进食欲望。CCK能够减少每次进食量，但是，动物每天自主进餐次数明显增多。h.细胞激酶信号抑制子－3(SuppressorofCytokineSignaling-3,SOCS-3),当注射Leptin于正常动物时，下丘脑迅速产生SOCS-3蛋白，该蛋白阻止Leptin受体进一步发送信号的作用，可能从而介导了Leptin抗性。i.血清素，由脑干远端细胞组成，是一些肥胖治疗药物中枢系统的最初作用靶位。血清素信号抑制摄食，但是，血清素信号异常只能导致中等程度肥胖，相对于MC4R或leptin受体缺如型肥胖则更是如此。最近研究(Galapaietal.,1999)发现，leptin对血清素的促进作用可能暗示leptin的减肥作用可能部分是由血清素介导的。下丘脑食欲调节网络是一个精细的调节环路，其中任何一个单元的信息平衡被打破，都可能破坏机体内的能量稳定状态，从而导致食欲亢进或厌食(石琼等，1999)。不仅如此，下丘脑食欲调节网络还必须与肥胖基因产物leptin、脂源性肿瘤坏死因子(TNF-)、游离脂肪酸(FFA)、解偶联蛋白1基因(UCP1)、β3肾上腺受体基因(β3AR)、Mahogany基因、PTP－1B基因等相互作用，平衡交感神经与副交感神经的张力，才能够平衡动物的摄食和耗能，维持体重正常恒定。这些基因的突变等导致其产物的不足、缺乏或无活性都会引起体内代谢平衡紊乱，导致肥胖，甚至可能向后代遗传。4．中枢神经系统对摄食的调控VMN具有刺激抑制摄食的作用，VMN切除会诱导摄食增加和肥胖，刺激和切除LHA的作用与此相反。随着研究的深入，控制摄食和体重的特殊大脑“中心”的提法已逐渐为不延续神经元途径所代替，从而对与调节体内能量储存有关的输入信号作出整体反应。弓状核邻接于大脑第三室底部，是神经元细胞的弓状延长样集合，约占下丘脑长的二分之一，NPY和AGRP(Agouti-relatedprotein)共位于弓状核神经元，证明单神经元细胞型可以包含多种合成代谢作用分子。POMC和苯异丙胺调控转录子(amphetamine-regulatedtranscript,CART)也位于弓状核神经元的不同相邻亚区，暗示大脑弓状核神经元回路在能量稳态平衡中具有特别重要的作用。弓状核局部leptin显微注射诱导厌食反应，弓状核损毁后leptin抑制进食作用受阻，支持弓状核转导leptin信号到神经元反应子的假说。多数NPY/AGRP和POMC/CART神经元共同表达leptin受体，并且，这两类神经元均受leptin调控，但是，其调控作用相反，NPY/AGRP神经元受leptin抑制，leptin水平低时该类神经元被激活，胰岛素不足好象也抑制这些神经元，胰岛素受体在弓状核高度集中。与此相反，低水平leptin和胰岛素抑制POMC和CART在弓状核的表达，阻止或减弱神经肽反应。PVN缺如引起增食性肥胖症，而LHA缺如则导致厌食和体重下降。大鼠非自愿过度摄食会使弓状核POMCmRNA水平升高3倍。这些证据表明弓状核是输入的循环系统leptin和胰岛素信息转导到神经元反应子的主要部位(Schwartzetal.,2000)。厌食和喜食信号分子可能在PVN和LHA中合成(Schwartzetal.,2000)，与此相对应，PVN在中枢调控作用下合成促皮质激素释放激素(CRH)、促甲状腺素释放激素(FRH)和催产素(oxytocin)等神经肽。TRH、CRH、催产素、MCH和食欲素神经元构成二级神经元信号途径，位于LHA/PFA(外穹隆区，perifornicalarea)。受来自弓状核的黑色素皮质激素或CART的抑制和NPY信号的促进。二级神经元信号途径并非被动接受来自弓状核的信息，这些神经元可能主动修饰得到的信息，输出神经信号，控制其它器官的生理活性，从而调控摄食（图23-2）。Leptin受体存在于PVN和LHA，暗示二者可能是肥胖信号直接作用靶位，值得注意的是下丘脑弓状核lepti