Irisin在運動干預對于肥胖的預防與治療中的作用

袁 紅，張淑芳，賈紹輝，陳 寧*

(1.武漢體育學院研究生院，湖北 武漢 430079；2.武漢體育學院運動干預與健康促進協同創新中心)

眾所周知，肥胖癥是與代謝直接相關的疾病，主要是由于體內攝入過多的脂肪相堆積以及脂類的代謝紊亂造成；脂肪的過多堆積出現在發病的初始階段，但是隨著時間的遷移和脂肪堆積的加劇，便會出現伴隨的代謝紊亂，而且無論脂類代謝紊亂還是糖代謝的紊亂，往往是引發多種疾病的原因[1，2]，如：內臟脂肪過多、高血壓、血脂障礙、糖尿病、腫瘤、冠狀動脈硬化性心臟病、非酒精性脂肪肝疾病等多種慢性病。大量研究表明，運動鍛練，尤其是有氧運動能改善與肥胖有關的因子如瘦素(Leptin，LEP)、神經肽(Neuropeptide)和腫瘤壞死因子-α (Tumor necrosis factor-α，TNF-α)等在血中的濃度變化，調節代謝功能，增加熱能消耗，促進脂肪的分解[3]。另有研究證實，有氧運動還可以抑制脂肪的合成，促進其異化[4]。基于大量文獻報道運動對減肥的作用，人們也越來越重視運動這一綠色環保的健康減肥方式。但是運動減肥的機制卻一直沒有明確的界定，仍需要進一步深入的探討。

1 肥胖與運動的關系

國內外研究已證實脂肪組織不僅是傳統意義上的儲能器官，同時還具有與其它內分泌器官相同的功能即可分泌多種激素和細胞因子[5，6]。其分泌的脂肪因子主要有抵抗素(Resistin)、LEP、內脂素(Visfatin)、脂聯素(Adiponectin，ADP)以及TNF-α等[7]，這些生物活性因子被我們定義為脂肪因子。Visfatin和ADP這對重要的脂肪因子，對肥胖、胰島素抵抗、糖尿病以及調節脂代謝有著重要的影響，在能量平衡代謝以及多種代謝性疾病中發揮著重要的作用[8]。黃亞茹[9]等研究證實，4周運動配合飲食控制顯著提高了血清ADP，而血清ADP水平與甘油三脂和低密度脂蛋白呈負相關關系，與高密度脂蛋白呈正相關關系，因此血清ADP水平的提高是脂代謝發生顯著性改變的重要原因。有研究表明人體脂肪組織中TNF-α表達與體脂、高胰島素血癥和體重指數(Body mass index，BMI)呈正相關性，而當體重減輕后其TNF-α水平也隨之下降[10]。另有研究發現，正常體質量的人和肥胖患者血清LEP與體脂含量呈現出極顯著的正相關性(P<0.01)，而且發現當肥胖患者體質量降低時，其血清LEP水平也隨之下降[11]。伴隨著肌肉因子Irisin的問世，為運動減肥揭開了新的一頁。

2 Irisin的發現

隨著研究的不斷深入，一些由骨骼肌分泌的物質，如細胞因子、脂肪因子和其它活性因子被發現后，人們才逐漸意識到骨骼肌已不只是傳統意義上主要的運動器官，肌肉組織也具有一定的內分泌功能，并把由肌肉分泌的這些因子統稱為肌因子。隨著肌因子的發現人們越來越強調肌肉分泌的這些因子之間及其與其它組織如脂肪、肝臟、胰腺等對改變代謝方面的相互作用。2012年Bostrom[12]等發現并報道具有減肥作用的新激素Irisin，并將其定義為由運動所誘導的激素，是通過大鼠和人類的骨骼肌組織釋放。Irisin是PGC-1α的下游分子FNDC5經蛋白水解酶水解后所形成的可分泌多肽分子片段。質譜分析的結果表明FNDC5在切除N端信號肽后，在GLU142處被蛋白水解酶裂解，形成一段大約110個氨基酸的多肽分子片段即為Irisin。Irisin序列在所有已經測序的哺乳類動物種類中具有高度保守性，人和小鼠的Irisin氨基酸序列完全相同，由于是多肽類激素這也意味著Irisin可能通過某種高度保守的細胞表面受體介導進而發揮某些作用[12]。

3 Irisin的表達

Irisin在多種器官組織中均有表達。Bostrom[12]等報道運動后可上調骨骼肌組織中Irisin表達，并且促進Irisin的分泌從而提高血清中Irisin水平。然而，Suna Aydin[13]等研究顯示皮膚結締組織及心肌、肝臟、腎臟和外圍髓鞘(神經鞘)也可釋放Irisin，而骨骼肌所產生的Irisin只是一部分釋放到血液中，因此認為Irisin并不是純粹的來源于骨骼肌。然而其在各組織的表達水平還需要進一步研究。

4 Irisin在運動減肥中的分子機制

研究顯示，運動可誘導血清Irisin水平升高，進而促進白色脂肪組織(White adipose tissue，WAT)的“棕色化”，增加機體的產熱，降低體重，改善肥胖等[12]。棕色脂肪組織(Brown adipose tissue，BAT)內含有大量線粒體，其作用在于通過解偶聯蛋白1(Uncoupling protein 1，UCP1)將線粒體內氧化產生的能量以熱的形式散發，消耗能量。UCP1是棕色脂肪的標志性蛋白[14]，UCP1在棕色脂肪組織細胞的高表達和在線粒體內的較高含量是BAT和WAT的一個重要區別[15]。實驗表明微摩爾級水平的Irisin就可以引起體外培養的白色脂肪細胞UCP1的表達上調50倍之多，WAT的這種棕色化轉變可增加能量釋放，進而滿足人體運動后帶來的能量負荷。最新的研究表明，小鼠BAT中含有一類不同于經典褐色脂肪細胞的“米色脂肪細胞(Beige adipocytes)”，這類米色細胞大多存在于UCP1陽性組織中，該細胞基因表達譜也與WAT和傳統的BAT基因表達譜有所不同，而Irisin和寒冷刺激能明顯增加米色細胞的基因表達譜[16]。

在哺乳動物體內，我們通常把脂肪組織分為WAT和BAT，且它們作用各有不同。WAT主要分布在皮下，并以三酰甘油的形式把多余的能量儲存在體內；而BAT則是把脂肪通過產熱的形式消耗掉。PGC-1α 是體內能量代謝調控的關鍵性蛋白質，作為能量代謝的一種輔助激活因子，參與調控適應性產熱、線粒體生成、抗氧化、骨骼肌型轉變、血管生成、胰島素敏感性、能量代謝等一系列過程[17]。研究發現運動首先誘導骨骼肌表達PGC-1α[18]，PGC-1α 通過增加線粒體生成提高糖脂的轉運和分解代謝能量，使骨骼肌肌纖維具有高度的耐受力，調節機體運動適應性反應。而在骨骼肌PGC-1α特異敲除的小鼠，其骨骼肌FNDC5的mRNA表達明顯下調，提示PGC-1α 參與了FNDC5的表達調控[12]。PGC-1α可促進膜蛋白FNDC5表達，FNDC5經剪切和修飾后，轉變為新激素Irisin，但其剪切機制尚無明確報道[12]。Irisin進一步促進白色脂肪組織的“棕色化”，增加多余能量的消耗從而減輕肥胖。Irisin作為PGC-1α 依賴的肌肉因子，和胰島素有些類似，在特定的模型中肌注Irisin，可延長預期壽命，降低BMI，改善飲食誘導的胰島素抵抗，從而減少胰島素抵抗和肥胖[19]。

5 結 語

隨著人們對肥胖研究的深入，治療和控制肥胖的方式也越來越多，但肥胖人群卻日漸增加，其中兒童肥胖的問題更加突出[20]。肥胖癥越來越趨于年輕化的原因是多方面的，但在積極治療肥胖的同時也應把預防工作放在重點。基于肥胖癥發生的主要原因是能量的攝入大于其消耗再加上平時運動活動不足，因此對于肥胖癥的預防其最具療效最直接的途徑便是日常生活中養成合理的生活方式，適當調理飲食結構，根據自身情況合理的進行一定的體育鍛煉。Irisin是骨骼肌分泌的肌肉因子，運動可以促進骨骼肌表達和分泌Irisin，提高血清中Irisin含量，促進白色脂肪組織的“棕色化”，增加多余能量的消耗從而減輕肥胖。Irisin的發現必將成為代謝性疾病及其伴發癥防治的新突破，但是作為一個新型因子，其在肥胖或其他疾病中的作用還有待深入研究。

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