Nesfatin—1與糖代謝研究

摘要：Nesfatin-1是核組蛋白2（nucleobindin-1，NUCB2）被激素原轉化酶（prohormone convertases，PC）1/3剪接后產生的內分泌因子，分布極為廣泛，與多種激素聯合表達，發揮不容忽視的作用。本文對近年國內外有關Nesfatin-1與糖脂代謝的研究進展作一綜述。

關鍵詞：Nesfatin-1；作用；肥胖；糖尿病；綜述

隨著當今經濟飛速發展、人們工作節奏的加快及飲食習慣的改變，肥胖和糖尿病已經成為非常重要的公共健康問題。新近研究顯示，我國成年及老年人的肥胖率達到9.9%和13.0%，比2005年分別增長1.9%和1.7%[1]；成年糖尿病患者達9240萬，處于糖尿病前期的成年人另有1.482億[2]。為深入探討其致病機理，尋求最佳治療方案，需要醫學分子生物學緊跟其步伐迅速發展。隨著科技日新月異的發展，科研工作者發現了越來越多的代謝調節因子，Nesfatin-1是新近發現的神經多肽，在中樞神經系統和周圍組織都有廣泛分布，且與多種激素存在聯合表達，與糖脂代謝、抑食等密切相關。

1 Nesfatin-1的發現及其分布

20世紀90年代，核組蛋白（nucleobindin-2，NUCB2）作為一種由420個氨基酸組成的EF手型鈣結合蛋白，由Kanai等[3]在小鼠及人細胞中發現。2006年Oh-I等[4]發現在過氧化物酶增殖物激活受體-γ（PPAR-γ）激動劑曲格列酮的調節下，NEFA（DNA-binding/EF-hand/acidic protein）/核組蛋白2（NUCB2）5'端非翻譯區的基因序列所受影響最明顯，大鼠側腦室注入NUCB2重組蛋白后呈時間、劑量依賴性地抑食，故研究者將其命名為nesfatin（NEFA/NUCB2 encoded satiety and fat-influencing protein）。NUCB2經激素原轉換酶作用后裂解為3個片段，稱nesfatin-1、nesfatin-2和nesfatin-3，其中nesfatin-1位于NUCB2的N端，是其第1～82個氨基酸組成的肽鏈，另外2個是NUCB的C端片段。向側腦室分別注入這3個片段，僅Nesfatin-1可劑量依賴性地抑食。

1.1 Nesfatin-1在中樞神經系統中的分布 Nesfatin-1在中樞神經系統中有復雜廣泛的表達，最初被發現就是在下丘腦視旁核等部位[3]，經免疫組織化學（IHC）、逆轉錄聚合酶反應（RT-PCR）和原位雜交（ISH）等方法顯示，分布于下丘腦視旁核（PVN）、視上核（SON）、弓狀核（ARC）、下丘腦外側區（LH）、腦干孤束核（NTS）、腦干迷走神經運動背核（DMNV）、動眼神經副交感核（E-W核）、中縫核團（RN）等與攝食相關的核團[4-5]。此外，Nesfatin-1也在梨狀皮質、伏核、中央杏仁核、疑核、島葉皮質等前腦和后腦相關核團有著表達，還分布在小腦浦肯野細胞、延髓腹外側區、脊髓兩側交感和副交感神經節前神經元、脊髓腰骶段至下胸段的背側交叉區[6]。

1.2 Nesfatin-1在外周組織中的分布 Nesfatin-1在脂肪組織、胃、胰腺、心肌、小腸、卵巢、睪丸等外周組織中也有極為廣泛的表達。研究者Goebel-Stengel等[6]指出Nesfatin-1表達于在人及鼠的脂肪細胞中特別是皮下脂肪組織。Oh-I等[4]研究發現不僅外周脂肪組織、心肌表達NUCB2mRNA，很多外周組織也廣泛表達Nesfatin-1，尤其是與攝食調節關系密切的消化系統。Stengel等[7]發現，大鼠胰島內分泌細胞存在Nesfatin-1表達，還發現大鼠胃黏膜中的NUCB2 mRNA含量比心肌、腦組織高10倍左右，主要分布于胃黏膜泌酸腺下1/3～1/2的內分泌細胞，胃竇部位分布少，壁細胞基本不表達。Gonzalez等[8]發現Nesfatin-1主要表達于胰島β細胞。García-Galiano等[9]在鼠睪丸及卵巢中發現了Nesfatin-1的表達。

Nesfatin-1還與其他激素存在著共表達。如PVN大細胞性分泌神經元共表達Nesfatin-1、催產素和血管加壓素，小細胞性分泌神經元共表達Nesfatin-1、促甲狀腺素釋放激素、促腎上腺皮質激素釋放激素、生長抑素及神經降壓素等[5]；X/A樣細胞共表達Nesfatin-1及Ghrelin，胃黏膜腺基底部共表達Nesfatin-1、組氨酸脫羧酶和生長抑素[7]。

2 Nesfatin-1與肥胖密切相關

肥胖癥是由遺傳和環境因素共同作用下引起體重增加，尤其腹部脂肪聚集過多所致，它是引起多種代謝性疾病的重要誘因和病理基礎。改變攝食的神經多肽在調節體重中有著不容忽視的作用。Nesfatin-1與BMI的關系分健康非肥胖型和肥胖型。研究者李娜等[10]通過實驗發現同一水平的Nesfatin-1對肥胖大鼠平滑肌條抑制作用較健康非肥胖大鼠明顯減弱，提示Nesfatin-1可能與肥胖關系密切。健康非肥胖者中，Nesfatin-1與BMI可能呈正比關系，隨著體質量的增加，Nesfatin-1水平逐漸升高；肥胖者中，Nesfatin-1與BMI可能呈反比關系，從肥胖到病態肥胖，Nesfatin-1水平逐步下降。Tsuchiya等[11]對青年體重正常的健康人行口服葡萄糖耐量試驗（OGTT）發現，Nesfatin-1與BMI、血糖、體脂含量呈反比。Ramanjaneya等[12]對日本43例健康非肥胖男性研究發現，血清Nesfatin-1的濃度與BMI、空腹血糖值呈負相關，OGTT及進食對Nesfatin-1濃度皆無明顯影響。孫文娟等[13]研究發現肥胖患者血漿Nesfatin-1值顯著低于正常對照組，Nesfatin-1值與BMI呈負相關，也提出Nesfatin-1或許與肥胖的發生發展相關的結論。許麗萍等[14]發現2型糖尿病（T2DM）組血清Nesfatin-1水平與糖耐量正常（NGT）組Nesfatin-1水平無統計學差異；T2DM正常體重組相關分析顯示，血清Nesfatin-1水平與BMI呈正相關；T2DM正常體重組血清Nesfatin-1水平顯著高于T2DM伴肥胖組；T2DM組餐后2 h的Nesfatin-1水平與空腹時水平無統計學差異；T2DM伴肥胖組相關分析顯示，血清Nesfatin-1水平僅與三酰甘油（TG）呈顯著負相關，顯示TG是血清Nesfatin-1水平的獨立影響因素：肥胖伴T2DM患者血漿Nesfatin-1水平顯著降低。以上都說明了Nesfatin-1可能參與了肥胖糖尿病的病理過程。

3 Nesfatin-1參與調節糖代謝

3.1 Nesfatin-1與胰島素抵抗（IR） IR是指胰島素作用的靶器官（主要是肝臟、肌肉和脂肪組織，近來認為也包括血管內皮細胞和動脈平滑肌細胞等）對外源性或內源性胰島素作用的敏感性降低。脂肪代謝異常，即脂肪異常分布、過度堆積是造成IR的主要原因之一。NUCB2 表達于胰島β細胞[5，12]，故推測其在胰島生物學和糖代謝方面具有一定作用。譚麗艷等[15]實驗研究發現T2DM患者Nesfatin-1水平高于正常人，且與BMI、空腹血糖（FPG）、TG、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）、空腹胰島素（FINS）、穩態評價指數（HOMA）-IR呈正相關，與高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、HOMA-β等呈負相關，認為新診斷2型糖尿病患者血清nesfatin-1水平較健康者顯著升高，與IR存在相關性。這提示nesfatin-1可能在T2DM及IR的病理生理中發揮作用。

3.2 Nesfatin-1可胰島素依賴性地對抗高血糖 Yang等[16]在單純飲食致肥胖大鼠的實驗中發現，中樞注射Nesfatin-1可調節肝糖代謝，抑制肝糖合成。此外，Su等[17]研究發現Nesfatin-1是一種促胰島素分泌肽，具有胰島素依賴性的降糖作用，對于非高糖狀態則無此效果。Nesfatin-1可能通過L-型鈣離子通道的活化增加β細胞的胰島素分泌[18-19]，從而降低高血糖小鼠的血糖水平[17]。反之，外周血糖升高會增加胰島素細胞分泌Nesfatin-1[20]，低血糖可激活下丘腦神經元表達Nesfatin-1，外周胰島素注射可減少ARC、PVN及NTS表達Nesfatin-1的活性[19]。2型糖尿病模型大鼠（GK大鼠）胰島內NUCB2水平顯著低于對照，而經高糖刺激后Wistar大鼠胰島內NUCB2水平顯著升高[6]。綜上，Nesfatin-1與血糖及胰島素的相互影響提示其在糖代謝中有一定作用。

3.3 Nesfatin-1通過胰島素離子通路調節血糖 Nesfatin-1調節血糖與胰島素信號通路有密切聯系，Ca2+濃度對胰島素分泌有重要影響。實驗表明，在低糖狀態下，Nesfatin-1對Ca2+濃度無顯著影響；高糖狀態下，Nesfatin-1劑量依賴性顯著增加小鼠胰島β細胞Ca2+濃度。Routh等[21]進一步研究發現，尼群地平作為L型鈣通道拮抗劑，可抑制Nesfatin-1提高胰島β細胞Ca2+濃度的作用，且這種抑制是可逆的；高糖條件下Nesfatin-1誘導胰島素分泌的作用也可被尼群地平抑制。由此推測，Nesfatin-1在高糖條件下通過促進L通道Ca2+內流增強胰島素分泌，降低血糖。此外，小鼠胰島組織經蛋白激酶A（PKA）抑制劑KT5720或者磷脂酶A2（PLA2）抑制劑ETYA孵化后，未明顯影響到Nesfatin-1誘導的Ca2+濃度提高，這說明Nesfatin-1對抗高血糖與cAMP-PKA通路及PLA2途徑無關。綜上研究，Nesfatin-1的降糖作用是以提高胰島素分泌為途徑實現的。事實上，Su等[17]的實驗還發現，向鏈脲佐菌素誘導的1型糖尿病小鼠靜脈注射重組Nesfatin-1后，血糖并無顯著降低。而與單純皮下注射胰島素的小鼠相比，經靜脈注射重組Nesfatin-1和皮下注射胰島素聯合處理的小鼠呈現出更明顯、更持久的降糖反應。這說明Nesfatin-1的抗高血糖作用具有胰島素依賴性的同時，nesfatin-1或其類似物有望應用到臨床中與胰島素聯合使用在治療糖尿病中取得更好的臨床效果。

4 Nesfatin-1可劑量依賴性地抑制攝食

目前Nesfatin-1的抑食功能已受到公認，機制尚未明確，Nesfatin-1與多種激素在中樞及周圍組織中的共表達有助于研究其機制。近期Inhoff等[22]研究發現，約19%的ARC神經元共表達nesfatin-1和神經肽Y（NPY）；Price等[23]發現，Nesfatin-1可致NPY神經元超極化，對ATP敏感的鉀離子通道阻滯劑可抑制此效應，提示Nesfatin-1可能通過激活鉀離子通道超極化來抑制NPY神經元，從而引起厭食。Oh-I等[4]觀察到，向大鼠腦室中心靜注α-促黑素（α-MSH）會提高PVN中NUCB2基因表達，而靜注黑素腎上腺皮質激素，受體拮抗劑則消除了Nesfatin-1帶來的飽食感，提示Nesfatin-1抑食作用可能與黑素腎上腺皮質激素信號系統有關。Fort等[24]發現，在大鼠下丘腦結界區，Nesfatin-1與黑素聚集激素（MCH）呈一種共表達的關系，說明Nesfatin-1抑食等功能或許與MCH信號通路有關。Maejima等[25]研究發現，下丘腦內Nesfatin-1神經元與催產素神經元相毗鄰甚至重疊，Nesfatin-1促進了PVN內催產素的釋放，而催產素可激活NTS內前阿黑皮素原（POMC）神經元，在遺傳性肥胖（Zucker-fatty）大鼠中引發厭食作用，這種厭食作用呈黑素腎上腺皮質激素依賴性。Yosten等[26]發現，催產素受體拮抗劑可阻斷Nesfatin-1誘導的抑食作用，這表明催產素能信號通路在Nesfatin-1抑食作用中起一定作用。陳曦等[27]研究認為Nesfatin-1可能通過調制下丘腦葡萄糖反應神經元的興奮性介導攝食抑制。王文杰等[28]實驗發現Nesfatin-1可調節下丘腦NTS葡萄糖感受神經元的興奮性，通過增加大鼠迷走神經復合體內胃擴張敏感型神經元（GD-EXC）的放電頻率、強化飽感信號可達到抑食作用。李娜等[10]認為Nesfatin-1是通過延緩胃排空、抑制胃平滑肌收縮等途徑間接來抑制攝食。Yosten等[26]發現，注射Nesfatin-1后大鼠飲水量下降，故Nesfatin-1有抑食作用的同時可能發揮維持水、電解質平衡的作用。

5結論

Nesfatin-1分布廣泛，在糖代謝中，Nesfatin-1可能通過調節NPY神經元、黑素腎上腺皮質激素信號系統、MCH信號通路、催產素能信號系統、GD-EXC通路、抑制胃平滑肌收縮等以達到抑食、降低BMI及TG而控制肥胖發生率；Nesfatin-1通過調節鈣離子濃度以調節肝糖，并呈胰島素依賴性對抗高血糖。隨著對機制研究的進一步深入，Nesfatin-1可能成為臨床很多領域中的診斷方式、治療方法，它本身或其類似物有望成為新一代減肥降脂藥物，與胰島素聯合使用可能成為治療糖尿病效果更為理想的臨床治療手段。

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