高勝利 郭菲菲 徐珞 孫向榮

肥胖專題

·綜述·

Nesfatin-1與肥胖的關(guān)系

高勝利 郭菲菲 徐珞 孫向榮

Nesfatin-1是一種新發(fā)現(xiàn)的攝食抑制性腦腸肽，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和多個外周組織中均有表達(dá)。Nesfatin-1基因多態(tài)性或蛋白表達(dá)異常均可能引發(fā)攝食增多和肥胖。Nesfatin-1可直接作用于攝食相關(guān)神經(jīng)元，減輕肥胖程度；也可通過影響催產(chǎn)素、神經(jīng)肽Y等神經(jīng)肽的表達(dá)和功能，間接發(fā)揮降低體重的作用。

Nesfatin-1；Nucleobindin 2；攝食抑制；神經(jīng)肽；肥胖癥

Nesfatin-1是近年發(fā)現(xiàn)的一種新型神經(jīng)肽，早期實(shí)驗(yàn)證實(shí)，中樞腦室或部分核團(tuán)注射nesfatin-1可顯著減少攝食量，外周靜脈注射也能夠輕度抑制攝食[1-2]。但nesfatin-1的受體或直接作用通路一直沒有明確，作用機(jī)制仍不清楚。目前，研究僅發(fā)現(xiàn)nesfatin-1的作用是瘦素非依賴性的[1]。提示其可能直接傳遞信號，刺激神經(jīng)元放電或胃腸道平滑肌舒縮，且肥胖時瘦素抵抗現(xiàn)象非常普遍[3]。因此非瘦素依賴的nesfatin-1則成為一個非常有潛力的抗肥胖靶點(diǎn)。這是否能夠?yàn)榉逝种委熖峁┮环N新藥物和方法？為進(jìn)一步明確nesfatin-1的研究方向及其與肥胖的關(guān)系，本文將從發(fā)現(xiàn)、分布、攝食抑制和肥胖治療等方面進(jìn)行綜述。

1 Nesfatin-1的發(fā)現(xiàn)

2006年，Oh-I等[1]在研究過氧化物酶體增殖物活化受體δ的配體——曲格列酮時發(fā)現(xiàn)，其注射后可引起脂肪細(xì)胞和成神經(jīng)管細(xì)胞瘤細(xì)胞內(nèi)編碼核連蛋白2(nucleobindin 2, NUCB2)的基因表達(dá)升高，分子生物學(xué)技術(shù)表明NUCB2基因轉(zhuǎn)錄翻譯為由396個氨基酸組成的蛋白片段。研究發(fā)現(xiàn)，NUCB2蛋白在哺乳動物和非哺乳動物中序列高度保守，故可作為一種動物種系相關(guān)性研究的參考性指標(biāo)[4]。體內(nèi)激素原轉(zhuǎn)化酶可將翻譯后的NUCB2蛋白剪切為3段：N端的nesfatin-1(1～82氨基酸)、nesfatin-2(85～163氨基酸)和C端的nesfatin-3(166～396氨基酸)[1]。其中，nesfatin-1具有多種生物學(xué)作用，而有關(guān)nesfatin-2和nesfatin-3功能的研究則未見任何實(shí)驗(yàn)報(bào)道。

在作為配體被發(fā)現(xiàn)10年之后，雖然在表達(dá)分布方面已對NUCB2/nesfatin-1有較深入的研究，但仍然未發(fā)現(xiàn)此蛋白對應(yīng)的受體。推測受體在下丘腦有表達(dá)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果顯示放射性標(biāo)記的nesfatin-1能夠與小鼠下丘腦來源的細(xì)胞膜制備物結(jié)合[5]。此外，實(shí)驗(yàn)顯示nesfatin-1受體是一種Gi/o蛋白耦聯(lián)受體，能夠調(diào)控迷走傳入結(jié)節(jié)神經(jīng)元中N型、迷走神經(jīng)背核神經(jīng)元中T型和下丘腦神經(jīng)元中L及P/Q型鈣離子通道，引起鈣離子內(nèi)流[6-7]。另外，在小鼠成纖維神經(jīng)瘤細(xì)胞系NB41A3中，nesfatin-1可增加cAMP反應(yīng)元件受體活性，L型鈣離子通道阻斷劑能夠阻斷此作用[5]。

2 體內(nèi)NUCB2/nesfatin-1的表達(dá)

2.1 中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的表達(dá) 免疫組化、核酸雜交和RNA提取等方法發(fā)現(xiàn)，NUCB2/nesfatin-1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中分布廣泛。弓狀核、室旁核、視上核和下丘腦外側(cè)區(qū)等腦內(nèi)攝食調(diào)控相關(guān)的核團(tuán)均有NUCB2蛋白和mRNA的表達(dá)[1]。此外，島葉皮層、中央杏仁核、室周核、下丘腦結(jié)節(jié)區(qū)、下丘腦背內(nèi)側(cè)核、動眼神經(jīng)副交感核、延髓中縫核、延髓腹外側(cè)區(qū)、藍(lán)斑、小腦、迷走神經(jīng)運(yùn)動背核、孤束核和脊髓的節(jié)前交感、副交感神經(jīng)元等核團(tuán)中也存在大量的NUCB2/nesfatin-1免疫陽性細(xì)胞[6]。NUCB2/nesfatin-1在腦內(nèi)的廣泛分布，提示其功能應(yīng)該不局限于原先發(fā)現(xiàn)的攝食調(diào)控功能，可能還參與其他的神經(jīng)功能，如自主神經(jīng)調(diào)控和應(yīng)激反射等。

2.2 外周組織中的表達(dá) Nesfatin-1與多種腦-腸肽類激素類似，除了大腦外，外周組織中也有表達(dá)，包括大鼠和金魚的腦垂體前葉、脂肪組織、心臟、胰腺、胃和睪丸[8-9]。更重要的是，胃中NUCB2 mRNA的表達(dá)水平超過大腦中表達(dá)水平的10多倍[10]。進(jìn)一步篩選發(fā)現(xiàn)，NUCB2/nesfatin-1大部分表達(dá)在胃的小分泌細(xì)胞內(nèi)，其在大鼠胃X/A樣細(xì)胞中與ghrelin存在共表達(dá)現(xiàn)象[10]。人體內(nèi)也存在NUCB2/nesfatin-1和ghrelin共存的P/D1細(xì)胞[11]。此種細(xì)胞可以進(jìn)行饑餓和飽食兩種攝食取向的調(diào)控，引起兩種神經(jīng)肽產(chǎn)物不同步的釋放(ghrelin刺激攝食而nesfatin-1抑制攝食)。在胰腺內(nèi)，NUCB2/nesfatin-1與胰島素共存于朗格爾漢斯小島的β細(xì)胞中[12]。

3 Nesfatin-1與肥胖的關(guān)系

在基因水平，通過調(diào)查1 049例肥胖患者和315名正常體重白種人發(fā)現(xiàn)， NUCB2基因中有3個單核苷酸多態(tài)性與肥胖有關(guān)，且性別分析表明此相關(guān)性只發(fā)生在男性，提示基因突變可能是男性肥胖患者的一種危險(xiǎn)因素[13]。在471例肥胖的兒童和青少年體內(nèi)共發(fā)現(xiàn)7個基因突變序列，雖然這些突變并沒有影響NUCB2/nesfatin-1外周血液中的濃度，但有可能導(dǎo)致nesfatin-1在中樞生理功能的變化，從而增加肥胖發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[14]。因此，基因突變可能引起NUCB2/nesfatin-1信號通路的改變，從而增加肥胖發(fā)生的可能。

在蛋白水平，Ramanjaneya等[15]首先發(fā)現(xiàn)在肥胖動物和人外周血中nesfatin-1含量增加。另外，肥胖患者在袖狀胃切除術(shù)后胃組織中NUCB2/nesfatin-1表達(dá)隨體重指數(shù)增加而升高[11]。這種升高也許是一種代償性調(diào)節(jié)機(jī)制，以激活NUCB2/nesfatin-1攝食抑制信號，達(dá)到抑制過多攝食的目的。但也有研究結(jié)果與此相反，如長期高脂飲食降低小鼠胃內(nèi)NUCB2 mRNA表達(dá)[16]。肥胖患者接收手術(shù)治療后12個月內(nèi)血漿NUCB2/nesfatin-1濃度維持在較低水平[17]。還有研究發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童血液NUCB2/nesfatin-1濃度與體重指數(shù)并無相關(guān)性[18]。因此，仍然需要更多的研究觀察是否存在年齡、性別、不同評價方法、體重范圍等影響因素，以便明確nesfatin-1與肥胖發(fā)生的關(guān)系。

4 Nesfatin-1在肥胖治療中的作用

4.1 腦內(nèi)直接攝食抑制作用 腦內(nèi)注射實(shí)驗(yàn)顯示，nesfatin-1可直接刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制攝食。最早研究發(fā)現(xiàn)，通過第四腦室注射nesfatin-1能夠呈劑量依賴性地降低大鼠夜間進(jìn)食量，后續(xù)在小鼠、大鼠和金魚的腦室或下丘腦室旁核、下丘腦外側(cè)區(qū)、背側(cè)迷走復(fù)合體等核團(tuán)中注射nesfatin-1都可明顯減少進(jìn)食量[1，8,19-20]。

藥物代謝動力學(xué)研究探討nesfatin-1抑制攝食的時效特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，側(cè)腦室注射nesfatin-1對大鼠夜間攝食量的抑制作用具有延遲啟動的特性，在注射后第3小時其抑制作用方可達(dá)到最大功效，攝食量減少約87%左右，持續(xù)時間較長(約6～48 h)[21]。Nesfatin-1在小鼠體內(nèi)也如此，腦室內(nèi)注射約2 h后發(fā)揮最大作用，藥效持續(xù)約48 h[22]。但在大鼠第三腦室、第四腦室或小腦延髓池注射nesfatin-1后，其抑制攝食作用在給藥后1 h內(nèi)就可觀察到，提示nesfatin-1在前腦和后腦有不同的下游作用通路[1]。

進(jìn)一步通過攝食自動監(jiān)控系統(tǒng)分析nesfatin-1抑制攝食的作用方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，nesfatin-1快速注射入小鼠腦室內(nèi)后減少其夜間攝食的原因，包括每餐攝食量的減少(提示飽食感增加)和就餐頻率的降低，以及就餐間隔延長(飽食感已經(jīng)提高的指標(biāo))[19]。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)， nesfatin-1蛋白30～59氨基酸之間的片段是其活性的關(guān)鍵區(qū)域，將此段多肽注射入大鼠腦室后也可降低其攝食量，主要原因是增加就餐間隔，但并不影響每餐進(jìn)食量[2，23]。以上不同結(jié)果也許與大鼠和小鼠間種屬差異有關(guān)，也許與蛋白全長和片段與不同的受體/受體區(qū)域結(jié)合而引發(fā)不同的下游信號通路有關(guān)，從而激活產(chǎn)生不同的作用通路。

4.2 間接攝食抑制作用 最初發(fā)現(xiàn)nesfatin-1攝食抑制作用為非瘦素依賴性[1]。然而，有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用腺病毒載體編碼的shRNA抑制下丘腦室旁核中NUCB2 mRNA表達(dá)后，外周和中樞注射瘦素均不能抑制小鼠攝食，說明瘦素信號有可能反過來依賴NUCB2/nesfatin-1發(fā)揮作用[24]。

類似于常見的肽類激素，NUCB2/nesfatin-1也可通過影響其他中樞神經(jīng)遞質(zhì)表達(dá)和功能而發(fā)揮攝食抑制作用，如減少神經(jīng)肽Y、促甲狀腺激素釋放激素等的表達(dá)和信號傳遞，增加促皮質(zhì)素釋放因子2、催產(chǎn)素、α-黑色素細(xì)胞刺激素和5-羥色胺等神經(jīng)元活性和表達(dá)[25]。

4.3 外周肥胖治療作用 Nesfatin-1在外周對攝食和體重的調(diào)控作用也備受關(guān)注，但外周功能的研究相對較少。禁食后外周血液循環(huán)中NUCB2/nesfatin-1的濃度降低，重新攝食后恢復(fù)，提示nesfatin-1參與攝食和體重的調(diào)控[26]。

靜脈注射nesfatin-1 30-59(功能核心部分)或高劑量nesfatin-1均降低夜間攝食量[2]。外周連日注射nesfatin-1后大鼠攝食抑制現(xiàn)象逐漸加重，體重明顯減輕[27]。Nesfatin-1激活體外原代培養(yǎng)的結(jié)狀神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，引起Ca2+內(nèi)流，推測大腦和腸道間的信號通路通過迷走神經(jīng)發(fā)揮作用[28]。后來也有研究在大鼠和小鼠體內(nèi)使用類似實(shí)驗(yàn)條件和藥物劑量，但未能得出相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[19，26]。是否實(shí)驗(yàn)動物種系或者其他未知因素在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用，還需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)觀察。

此外，還有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)腦室注射高劑量的nesfatin-1后金魚攝食被強(qiáng)烈抑制，而外周注射引起的攝食抑制卻很弱[8]。因此，在外周NUCB2/nesfatin-1所發(fā)揮的抑制攝食的作用可能不是其唯一或主要的功能。

5 總結(jié)

從2006年發(fā)現(xiàn)nesfatin-1以來，已經(jīng)對其有了相當(dāng)程度的了解，明確了其生理性調(diào)控?cái)z食的功能，了解了其中樞和外周的攝食抑制作用，發(fā)現(xiàn)了其對肥胖狀態(tài)下機(jī)體仍有很強(qiáng)的攝食抑制和體重控制作用，為下一步工作提供了方向和信心。雖然nesfatin-1調(diào)控?cái)z食、體重的主要通路和作用方式，其基因多態(tài)性或病理變化在肥胖發(fā)病中的參與程度，肥胖時nesfatin-1變化是代償機(jī)制還是發(fā)病原因仍不清楚，但隨著對nesfatin-1研究的不斷深入，相信這些問題的答案都將被發(fā)現(xiàn)，對肥胖的預(yù)防和治療也將更進(jìn)一步完善。

[1] Oh-I S, Shimizu H, Satoh T,et al. Identification of nesfatin-1 as a satiety molecule in the hypothalamus[J].Nature, 2006,443(7112):709-712. DOI:10.1038/nature05162.

[2] Shimizu H, Oh-I S, Hashimoto K,et al. Peripheral administration of nesfatin-1 reduces food intake in mice: the leptin-independent mechanism[J].Endocrinology, 2009,150(2):662-671. DOI: 10.1210/en.2008-0598.

[3] Sáinz N, Barrenetxe J, Moreno-Aliaga MJ,et al. Leptin resistance and diet-induced obesity: central and peripheral actions of leptin[J].Metabolism, 2015,64(1):35-46. DOI: 10.1016/j.metabol.2014.10.015.

[4] Mohan H, Unniappan S. Phylogenetic aspects of nucleobindin-2/nesfatin-1[J].Curr Pharm Des, 2013,19(39):6929-6934.

[5] Ishida E, Hashimoto K, Shimizu H,et al. Nesfatin-1 induces the phosphorylation levels of cAMP response element-binding protein for intracellular signaling in a neural cell line[J].PLoS One,2012,7(12):e50918. DOI: 10.1371/journal.pone.0050918.

[6] Brailoiu GC, Dun SL, Brailoiu E,et al. Nesfatin-1: distribution and interaction with a G protein-coupled receptor in the rat brain[J].Endocrinology, 2007,148(10):5088-5094.DOI:10.1210/en.2007-0701.

[7] Xia ZF, Fritze DM, Li JY,et al. Nesfatin-1 inhibits gastric acid secretion via a central vagal mechanism in rats[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2012,303(5):G570-G577. DOI: 10.1152/ajpgi.00178.2012.

[8] Gonzalez R, Kerbel B, Chun A,et al. Molecular, cellular and physiological evidences for the anorexigenic actions of nesfatin-1 in goldfish[J].PLoS One, 2010,5(12):e15201.DOI: 10.1371/journal.pone.0015201.

[9] Feijóo-Bandín S, Rodríguez-Penas D, García-Rúa V,et al. Nesfatin-1 in human and murine cardiomyocytes: synthesis, secretion, and mobilization of GLUT-4[J].Endocrinology, 2013,154(12):4757-4767.DOI: 10.1210/en.2013-1497.

[10] Stengel A, Goebel M, Yakubov I,et al. Identification and characterization of nesfatin-1 immunoreactivity in endocrine cell types of the rat gastric oxyntic mucosa[J].Endocrinology, 2009,150(1):232-238. DOI: 10.1210/en.2008-0747.

[11] Stengel A, Hofmann T, Goebel-Stengel M,et al. Ghrelin and NUCB2/nesfatin-1 are expressed in the same gastric cell and differentially correlated with body mass index in obese subjects[J].Histochem Cell Biol, 2013,139(6):909-918. DOI: 10.1007/s00418-013-1087-8.

[12] Foo KS, Brauner H, Ostenson CG,et al. Nucleobindin-2/nesfatin in the endocrine pancreas: distribution and relationship to glycaemic state[J].J Endocrinol, 2010,204(3):255-263. DOI: 10.1677/JOE-09-0254.

[13] Zegers D, Beckers S, Mertens IL,et al. Association between polymorphisms of the nesfatin gene, NUCB2, and obesity in men[J].Mol Genet Metab, 2011,103(3):282-286.DOI:10.1016/j.ymgme.2011.03.007.

[14] Zegers D, Beckers S, de Freitas F,et al. Identification of mutations in the NUCB2/nesfatin gene in children with severe obesity[J].Mol Genet Metab, 2012,107(4):729-734.DOI:10.1016/j.ymgme.2012.10.014.

[15] Ramanjaneya M, Chen J, Brown JE,et al. Identification of nesfatin-1 in human and murine adipose tissue: a novel depot-specific adipokine with increased levels in obesity[J].Endocrinology, 2010,151(7):3169-3180. DOI: 10.1210/en.2009-1358.

[16] Mohan H, Ramesh N, Mortazavi S,et al. Nutrients differentially regulate nucleobindin-2/nesfatin-1invitroin cultured stomach ghrelinoma (MGN3-1) cells andinvivoin male mice[J].PLoS One, 2014,9(12):e115102. DOI: 10.1371/journal.pone.0115102.

[17] Lee WJ, Chen CY, Ser KH,et al. Differential influences of gastric bypass and sleeve gastrectomy on plasma nesfatin-1 and obestatin levels in patients with type 2 diabetes mellitus[J].Curr Pharm Des, 2013,19(32):5830-5835.

[18] An|k A, ?atl|G, Abac|A,et al. Fasting and postprandial levels of a novel anorexigenic peptide nesfatin in childhood obesity[J].J Pediatr Endocrinol Metab, 2014,27(7-8):623-628. DOI: 10.1515/jpem-2013-0475.

[19] Goebel M, Stengel A, Wang L,et al. Central nesfatin-1 reduces the nocturnal food intake in mice by reducing meal size and increasing inter-meal intervals[J].Peptides, 2011,32(1):36-43. DOI: 10.1016/j.peptides.2010.09.027.

[20] Dong J, Guan HZ, Jiang ZY,et al. Nesfatin-1 influences the excitability of glucosensing neurons in the dorsal vagal complex and inhibits food intake[J].PLoS One, 2014,9(6):e98967. DOI: 10.1371/journal.pone.0098967.

[21] K?ncz l K, Pintér O, Ferenczi S,et al. Nesfatin-1 exerts long-term effect on food intake and body temperature[J].Int J Obes (Lond), 2012,36(12):1514-1521. DOI: 10.1038/ijo.2012.2.

[22] Atsuchi K, Asakawa A, Ushikai M,et al. Centrally administered nesfatin-1 inhibits feeding behaviour and gastroduodenal motility in mice[J].Neuroreport, 2010,21(15):1008-1011. DOI: 10.1097/WNR.0b013e32833f7b96.

[23] Stengel A, Goebel-Stengel M, Wang L,et al. Nesfatin-1(30-59) but not the N- and C-terminal fragments, nesfatin-1(1-29) and nesfatin-1(60-82) injected intracerebroventricularly decreases dark phase food intake by increasing inter-meal intervals in mice[J].Peptides, 2012,35(2):143-148. DOI: 10.1016/j.peptides.2012.03.015.

[24] Darambazar G, Nakata M, Okada T,et al. Paraventricular NUCB2/nesfatin-1 is directly targeted by leptin and mediates its anorexigenic effect[J].Biochem Biophys Res Commun, 2015,456(4):913-918. DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.12.065.

[25] Stengel A. Nesfatin-1--More than a food intake regulatory peptide[J].Peptides, 2015,72:175-183. DOI: 10.1016/j.peptides.2015.06.002.

[26] Stengel A, Goebel M, Wang L,et al. Central nesfatin-1 reduces dark-phase food intake and gastric emptying in rats: differential role of corticotropin-releasing factor 2 receptor[J].Endocrinology, 2009,150(11):4911-4919. DOI: 10.1210/en.2009-0578.

[27] Gonzalez R, Perry RL, Gao X,et al. Nutrient responsive nesfatin-1 regulates energy balance and induces glucose-stimulated insulin secretion in rats[J].Endocrinology, 2011,152(10):3628-3637. DOI: 10.1210/en.2010-1471.

[28] Iwasaki Y, Nakabayashi H, Kakei M,et al. Nesfatin-1 evokes Ca2+signaling in isolated vagal afferent neurons via Ca2+influx through N-type channels[J].Biochem Biophys Res Commun, 2009,390(3):958-962. DOI: 10.1016/j.bbrc.2009.10.085.

Relationshipbetweennesfatin-1andobesity

GaoShengli,GuoFeifei,XuLuo,SunXiangrong.

DepartmentofPathophysiology,SchoolofBasicMedicine,QingdaoUniversity,Qingdao266021,China

Correspondingauthor:GuoFeifei,Email:gff72@163.com

Nesfatin-1 is a novel anorexigenic brain-gut peptide and expressed in central nerve system and multiple peripheral tissues. Polymorphism and abnormal protein expression of nesfatin-1 might lead to hyperphagia and obesity. Nesfatin-1 not only directly abates obesity by influencing feeding-related neurons, but also indirectly decreases body weight by affecting the expressions and functions of many neuropeptides, such as oxytocin, neuropeptide Y, and so on.

Nesfatin-1; Nucleobindin 2;Feeding inhibition；Neuropeptide；Obesity

國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(81500414)；山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎勵基金(BS2014YY009)

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2016.06.06

266021 青島大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室

郭菲菲,Email:gff72@163.com

FundprogramNational Natural Science Foundation of China (81500414)；Research Award Fund for Out-standing Middle-aged and Young Scientist of Shandong Province (BS2014YY009)

2015-12-10)