李景芬    孙继权
（1.东北农业大学动物科学技术学院，哈尔滨150030；2．齐齐哈尔市畜牧技术服务中心，黑龙江齐齐哈尔  161000）

    摘  要: 肥胖基因（ob）是刚被克隆重不久的新基因，该基因的表达产物――瘦蛋白（Leptin）受到了科研工作者的广泛关注，是近年来研究的热点。本文对Leptin的结构、生物学功能和作用机理及相关的研究作一综述。

    肥胖基因（Obese gene， ob）于 1954年在小鼠中发现，为常染色体隐性遗传。1994年，小鼠和人ob基因的克隆和分析充分证明了ob／ob肥胖型小鼠的肥胖表型是由于ob基因遗传变异而不能产生正常蛋白产物造成的。瘦蛋白（Leptin）是由ob基因编码、脂肪细胞合成分泌的肽类激素。自Halase等（1995）报道了Leptin具有显著降低肥胖型小鼠的体重和采食量的功能后，众多科研工作者开始了对Leptin生物学功能和分子生物学特性的研究，出现了大量的相关报道。

1  Leptin的结构

    ob蛋白由167个氨基酸组成，是高度亲水性蛋白质，其中N端21个氨基酸为信号肽，相对分子质量为16KD。成熟ob蛋白即Leptin为146个氨基酸组成的无糖基化多肽。瘦蛋白的mRNA及蛋白质仅在脂肪细胞表达，且氨基酸的编码区具有高度的保守性，人与小鼠有84％的碱基序列相同。

 2   Leptin生物学功能及作用机制

    有关动物试验和临床研究表明，重组人Leptin(Recombinant human Leptin，RH－ Leptin）可用于肥胖症和Ⅱ型糖尿病的治疗。Leptin还可以解除人和动物繁殖机能上的障碍，有利于改善畜禽的胴体组成和提高畜禽的繁殖性能。

 2.1    Leptin对动物肥胖度的影响

    研究表明，Leptin与调节机体的能量平衡及脂肪贮存有关，是反映体内脂肪含量和调节体重的重要信号因子。有人利用重组的人与鼠 Leptin处理肥胖型小鼠（ob／ob），明显改善了ob／ob小鼠的肥胖表型，在3周内体重下降了40％，正常小鼠的体重经Leptin处理后也下降了12％。赵跃然等（2001）通过做小鼠的对照试验，观察RH－Leptin对BALB／c小鼠食物摄入量和体重的影响，检测其生物活性。与对照组相比，获得的RH－Leptin具有降低试验动物进食和抑制体重增长的作用，并能显著加强机体能量的分解代谢及产热反应。

2.2  Leptin对繁殖性能的影响

    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Leptin处理后，表现出生殖器早熟，发情期提前。

2.2   Leptin与性腺的相互作用

    Leptin是作为一个生殖系统的代谢信号与性腺轴相互作用的。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、卵巢和输卵管的重量增加，并且卵巢和子宫均发生组织学方面的变化；可增加雄性睾丸和输卵管的重量、精囊上皮细胞的高度和精子的数量。

2.2.2  Leptin对青春期发育的调节

    曾有人提出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。也有试验表明，给幼鼠持续注射Leptin可使其提前进入发情期。雌性ob／ob小鼠的早期性发育是正常的，但一直维持在青春前期，当注入Leptin以后，这些小鼠的体重明显减轻且伴有性成熟并可正常妊娠，这提示了Leptin对垂体释放激素是有作用。

2.2.3   Leptin对性激素的调节

    有报道表明，Leptin具有促进机体雄激素、雌激素分泌的作用，因此，对于动物的正常发情，特别是在低营养水平下的发情、配种起着重要的作用。给饥饿小鼠注射Leptin发现，其睾酮含量比对照组高2～3倍，并发现Leptin能防止饥饿母鼠的发情周期延缓，能使母鼠性成熟提前3天。

2.3   Leptin的作用机制

    Leptin主要作用于大脑的摄食和饱食中枢，对体脂的蓄积进行反馈调控，对体重、体内脂肪蓄积和摄食行为有重要的调节作用。研究发现，Leptin作用于下丘脑的特异受体（ob  receptor，ob－r），促进下丘脑弓形核部神经肽 Y（ NPY ）的合成和分泌，从而调节机体的能量平衡；或直接作用于相应外周靶细胞的特异受体，包括作用于免疫系统，调节机体的免疫应答；作用于早期造血，促进血细胞分化成熟等。Leptin也可通过促进下丘脑中GnRH和垂体中促性腺激素的合成和分泌来影响机体的发情。

3    以乳腺为生物反应器来生产Leptin的研究

    研究表明，用Leptin来解决困扰人类已久的肥胖问题、糖尿病问题以及人与畜禽繁殖性能方面的问题是有望的。因而Leptin作为药用蛋白的生产是科学家们所面临并亟待解决的问题。近年来，利用转基因动物乳腺生产药用蛋白是一热点，并已有不少成功的例子，展现出了良好的应用前景。基于Leptin的独特的生理功能，刘键忠等（2001）进行了转基因小鼠乳腺表达人瘦蛋白的研究。结果表明，人瘦蛋白基因在转基因小鼠乳腺中有较高水平的表达，表达量约为1～2mg／mL。此研究很可能是国内外通过转基因动物乳腺表达人瘦蛋白的首例试验。

4 转人瘦蛋白基因小鼠遗传性的初步研究

    刘键忠等（2001）进行了转人瘦蛋白基因小鼠遗传性的初步研究：他们通过显微注射的方法获得了2只转人瘦蛋白基因母鼠。这2只小鼠与非转基因公鼠交配后经过正常的妊娠和分娩，分别生出7只和8只仔鼠。这表明他们所获得的转基因小鼠具有正常的繁殖能力。以地高辛（DIG）标记的人瘦蛋白基因为探针，进行了Southern杂交，结果表明在2只转基因母鼠生出的仔鼠中各有3只为含有转基因片段的仔鼠，表明转基因可以传递给后代，统计分析结果初步表明，外源基因的遗传遵循孟德尔遗传方式，但其遗传规律有待深入研究。

    关于转基因在传代过程中的丢失问题也是世界各国科学家们共同关心的一个问题。Bernhard Aigner等（1999）对转酪氨酸酶基因小鼠的外源基因追踪结果表明，在长达20代的传递过程中，外源基因拷贝数因传代而丢失的程度并不严重。而单雪松等（1997）对转猪生长激素基因猪4个世代遗传特征的研究结果表明，每传一代外源基因就有相当多的丢失。推测这可能与转基因整合的状态如整合位点的多少、每一位点串联插入的拷贝数的多少及是否属于种系遗传等有关。对于转人瘦蛋白基因小鼠，外源基因可以传递给第1代是肯定的，但在传代过程中拷贝数是否丢失，目前尚不能确切回答，但刘键忠等（2001）认为即便有丢失，也不会丢失很多。