脂联素PPT医学课件

脂联素——养猪、肿瘤和减肥1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α、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。2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。3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；4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Ⅹ、Ⅷ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。5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-α家族具有结构同源性。图1人与鼠的脂联素结构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5-30μg/ml，有全长和球形两种循环形式。图2脂联素的三聚体和低聚体7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(11.7-35.7μg/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(11.7μg/ml)高于男性(7.9μg/ml)。8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。9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。图3脂联素受体结构10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。11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。图4两种脂联素受体的立体图12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。13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。14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-γ，激动剂(TZD)、β-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。15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-α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。16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。17脂联素的表达肿瘤坏死因子α(TNF-α)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-α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。18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。19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-α通路增强胰岛素PI-3K通路，增强胰岛素的敏感性。同时β细胞是脂联素直接作用的靶细胞，血清脂联素浓度和β细胞上脂联素受体的多少决定了脂联素对β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β细胞功能。20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。21脂联素与炎症反应脂联素通过抑制TNF-α在巨噬细胞中的合成以及在内皮细胞中的作用,干扰TNF-α信号传导,减弱TNF-α的生物学效应,降低炎症反应。22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。23脂联素与动脉硬化体外实验表明:脂联素抑制TNF-α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。24LDLLDL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oxLDLRossR.NEnglJMed.1999;340:115-126.MCP-1趋化因子25动脉粥样硬化脂纹期内皮下聚集的大量泡沫细胞26纤维帽基质的合成与降解LibbyP.Circulation1995;91:2844-2850.++++++–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。28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。29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%。30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。31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。32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。33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。34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。35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。36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。37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。38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。39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。40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。41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。表1各物种脂联素基因位置42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