壽奎均（浙江省諸暨市同山鎮(zhèn)動物衛(wèi)生監(jiān)督站 311808）孔偉林（浙江省諸暨市王家井鎮(zhèn)動物衛(wèi)生監(jiān)督站 311813）

陳成紅 俞麗紅 黃強（浙江省諸暨市畜牧獸醫(yī)局 311800）黃學濤*（浙江省諸暨市國偉禽業(yè)有限公司 311813）

Leptin與動物繁殖

壽奎均（浙江省諸暨市同山鎮(zhèn)動物衛(wèi)生監(jiān)督站 311808）孔偉林（浙江省諸暨市王家井鎮(zhèn)動物衛(wèi)生監(jiān)督站 311813）

陳成紅 俞麗紅 黃強（浙江省諸暨市畜牧獸醫(yī)局 311800）黃學濤*（浙江省諸暨市國偉禽業(yè)有限公司 311813）

Leptin（瘦素）是一種主要由脂肪組織分泌的肽類激素，除調(diào)節(jié)動物的機體代謝和能量平衡外，在動物的生殖器官發(fā)育，性激素分泌和妊娠等方面也發(fā)揮了重要的作用。本文綜述了最近有關leptin的研究進展。

瘦素；leptin；調(diào)節(jié)；動物繁殖；進展；綜述

自1994年Zhang等利用定位克隆技術首次成功地克隆了小鼠的Ob基因及人類的同源序列[1]，瘦素（leptin）作為Ob基因的表達產(chǎn)物，其結(jié)構和生理作用也逐漸被揭示，很快成為研究的一個熱點。

Leptin主要由白色脂肪組織產(chǎn)生，棕色脂肪、骨骼肌、骨粘膜、胎盤及胎兒、骨、軟骨組織、肝臟[2]也可分泌。Leptin最早是作為調(diào)節(jié)機體重量的因子被認識的，1996年Chen等[3]通過對ob/ob小鼠（缺乏有功能的leptin）和db/db小鼠（缺乏有功能的leptin受體）的研究發(fā)現(xiàn)，leptin與動物繁殖功能有關。近年來，與leptin和動物繁殖功能有關的研究報道不斷出現(xiàn)，本文旨在總結(jié)leptin與動物繁殖有關的生物學作用的研究現(xiàn)狀。

1 Leptin與動物生殖腺發(fā)育

1.1 Leptin與睪丸

有研究表明，Ob-R（leptin受體基因）在成熟的鼠胚胎、動情前期和成年大鼠的睪丸間質(zhì)（Leydig）細胞中都有表達。通過原位雜交技術，RT-PCR半定量分析顯示，Ob-R mRNA在晚期胚胎睪丸中表達較早期胚胎高，在性成熟期大鼠睪丸中表達比性未成熟者高，而成年雄性大鼠睪丸中Ob-R mRNA的表達則降低[4]。另外，在蛋白質(zhì)水平，Ob-R mRNA在不同年齡的大鼠睪丸組織中均有表達，但是不同亞型Ob-R表達量的多少不盡相同。由此推斷，leptin在大鼠睪丸發(fā)育過程中起著獨特的生物學作用。

Barash等[5]試驗表明，經(jīng)leptin處理后，雄性小鼠可顯著提高血清中FSH水平，增加睪丸和輸精管的重量、精囊上皮細胞的高度，還可以提高精子含量。Mounzih等用leptin處理ob/ob公鼠后，睪丸的重量、組織學和生殖功能均完全得到恢復。這些均表明leptin可促進雄性生殖器官的生長發(fā)育，但其作用機制還不是很清楚。

也有學者提出了與上面研究結(jié)果相矛盾的報告：William等在對瘦素是如何通過血睪屏障（BTB）的研究時觀察到，只有少量的血漿瘦素通過BTB，且在睪丸的Leydig細胞和支持（Sertoli）細胞沒有明顯的Ob-R表達，而在軟腦膜、神經(jīng)元和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的脈絡叢中表達較高，說明瘦素對動物繁殖系統(tǒng)調(diào)節(jié)可能不在睪丸水平。所以，有關leptin在睪丸具體的生物學功能還有待進一步研究。

1.2 Leptin與卵巢

Ahim等（1997）發(fā)現(xiàn)肥胖雌性小鼠經(jīng)leptin治療后其卵巢的重量增加，卵巢上的原始卵泡、初級卵泡、次級卵泡、成熟卵泡明顯增加，并且觀察到卵巢的縱切面上卵泡總數(shù)增多，提示leptin在一定程度上提高了卵巢的生理功能[6]。Chehab等（1997）研究了leptin在生殖功能發(fā)生中的作用，他們給處于生育期前的雌鼠注射leptin，由于激素的減肥效應，雌鼠生長較對照鼠減慢，但其達到生育期的時間較對照鼠提前9d，表現(xiàn)其生殖器官更早成熟。Priyas Dug等（2000）在研究卵巢機能障礙時發(fā)現(xiàn)通過全身性注射leptin能明顯的降低大鼠的排卵率，然后他設計了給大鼠離體卵巢2組激素灌注方案，在相同F(xiàn)SH水平下，一種同時灌注leptin和LH，另一組單獨使用LH，結(jié)果使用leptin的排卵率顯著低于使用LH，說明在抑制排卵方面瘦素直接作用于卵巢。

2 Leptin與配子發(fā)生和性激素分泌

2.1 Leptin與精子的產(chǎn)生

通過免疫組織化學方法顯示，出生5d的小鼠，Ob-R主要在精原細胞表達，20～30d的小鼠，Ob-R主要在精母細表達，在成熟的睪丸，Ob-R主要是在生精上皮周期的第9到第10期表達，由此說明Ob-R的表達隨著年齡和精子發(fā)育狀態(tài)的不同而有專一的定位[7]。Ishikawa等通過對阻塞性不育、唯Sertoli細胞綜合癥、少精男性患者瘦素及其受體在睪丸、精子發(fā)生中的表達以及與血漿睪酮濃度關系的研究中觀察到，瘦素在生殖細胞上有表達，且主要是精母細胞表達，其表達率隨著睪酮增加而減少。Ob-R主要在Leydig細胞上有表達，并且也隨著血漿睪酮濃度的增加而減少。故精子生成障礙可能與睪丸中瘦素及Ob-R的增高有關。

2.2 Leptin與卵子的產(chǎn)生

最近，許多研究表明，卵巢組織中有高水平的瘦素受體mRNA表達。提示瘦素對卵巢有直接的作用。Turing將卵子內(nèi)部不對稱分布的胞質(zhì)成分稱作形態(tài)生成素（morphogens）在低等動物如兩棲類的卵母細胞中形態(tài)生成素是決定早期分化過程中細胞命運的原始動力。類似的情況也存在于哺乳動物的卵母細胞中，在卵泡顆粒細胞、卵丘細胞和成熟卵母細胞中發(fā)現(xiàn)leptin的富集暗示leptin可能參與了卵母細胞的發(fā)育與成熟調(diào)節(jié)。成年女性血液Leptin水平比男性高2倍，絕經(jīng)后才下降。給大鼠腦室注leptin抗體12 h后LH波動性分泌消失，性周期停在間情期。由此推斷，leptin和體脂肪含量是維持卵泡發(fā)生正常周期的必要因素。

瘦素對維持正常的性腺激素至關重要，瘦素除了通過下丘腦-垂體對性腺調(diào)控外還直接作用于性腺。

2.3 Leptin與雄性激素的分泌

10-9～10-7M的leptin可明顯降低成年大鼠睪丸培養(yǎng)組織睪酮基礎水平和hCG誘導的睪酮分泌男性血清leptin水平與睪丸激素顯著相關。研究發(fā)現(xiàn)：男性性腺功能減退者睪酮水平低下，但leptin水平顯著高出正常對照組和男性性腺功能減退經(jīng)雄激素替代治療組將近3倍，顯示leptin水平與睪酮呈明顯的負相關。

2.4 Leptin與雌性激素的分泌

0b-R，尤其0b-Rs大量存在于人的卵巢顆粒層，卵泡膜細胞、卵泡液中存在的瘦素可阻止LH誘發(fā)的雌二醇的產(chǎn)生[8]。在性未成熟的大鼠給予hCG，4h后可降低血漿中瘦素濃度，然而通過Western blotting檢測，卵巢中Ob-R的表達反而增高。給予高劑量的瘦素，可降低血漿孕酮、卵巢前列腺素E的水平，也降低排卵率，對體外培養(yǎng)的排卵前卵泡及卵巢組織塊的研究也顯示了同樣的結(jié)果，即降低排卵率、降低孕酮和卵巢前列腺素E的釋放[9]。

大量研究表明，leptin在對配子發(fā)生和性激素分泌的影響更多的是源自leptin對動物生殖中樞的影響。

3 Leptin與生殖中樞

3.1 Leptin與下丘腦

當機體脂肪貯存量達到某一水平時，從脂肪中釋放人血的leptin水平升高，下丘腦的弓形核和腹內(nèi)側(cè)核表達Ob-R mRNA，這兩個區(qū)域同時調(diào)節(jié)攝食和生殖能力，leptin能刺激GnRH從下丘腦基底部分泌，由此可推斷l(xiāng)eptin可能作為一種代謝信號將脂肪貯存量傳給含有GnRH的神經(jīng)元。但是，在小鼠和猴子的實驗中，人們未能發(fā)現(xiàn)Ob-R和GnRH在蛋白和mRNA水平上共同表達，提示leptin是通過觸突傳遞信號刺激GnRH分泌[10]。因此，人們猜想有其他下丘腦多肽參與了leptin和GnRH分泌之間的信號轉(zhuǎn)導途徑。含有POMC基因產(chǎn)物的神經(jīng)元可通過觸突直接作用釋放GnRH的神經(jīng)元：POMC存在于0b-R mRNA高度表達的弓形核，且雙標記原位雜交實驗證實了POMC和0b-R mRNA在大鼠和猴子中高度共同表達。Foster等[11]比較了野生型和ob/ob小鼠的POMC mRNA水平。在來治療的ob/ob小鼠體內(nèi)，POMC基因表達約是野生型的50～70%，而leptin治療的ob/ob小鼠體內(nèi)POMC表達恢復到野生型水平。因此，提示ob/ob小鼠中，leptin調(diào)控POMC的基因表達，從而影響生育力。此外，NPY神經(jīng)元在在體狀態(tài)下通過觸突刺激含GnRH的神經(jīng)元釋放CnRH。在弓形核處，含有NPY mRNA的神經(jīng)元同樣表達Ob-R。在此基礎上，人們建立了一種假說，leptin可能是通過正/負調(diào)節(jié)其他下丘腦多肽，從而間接調(diào)節(jié)GnRH的分泌。假說模型如下：leptin刺激下丘腦多肽神經(jīng)元表Ob-R。這些神經(jīng)元包括含有POMC的神經(jīng)元和含有NPY mRNA的神經(jīng)元。他們表達的Ob-R呈現(xiàn)在這些神經(jīng)元的表面，因此，當leptin與其受體結(jié)合時，leptin直接調(diào)控POMC和NPY mRNA的合成和分泌。這些下丘腦多肽物質(zhì)通過觸突作用于GnRH神經(jīng)元，調(diào)節(jié)GnRH的分泌。

3.2 Leptin與垂體

Yu等[12]取離體雄鼠垂體前葉在leptin中孵育3h。發(fā)現(xiàn)從垂體中釋放的卵泡刺激素（PSH）和LH與leptn呈劑量相關，分別在leptin濃度為10-9mol/L和10-11mol/L時達到頂峰，而當leptin濃度升高時，促性腺激素釋放下降，這一點類似于垂體的負調(diào)節(jié)作用。另外，催乳素（PRL）也呈劑量相關，僅在leptin為10-7～10-5mol/L時達到最高。在體實驗中，注射10μL的雌二醇苯甲酸鹽酯人切除卵巢的雌鼠第三腦室中，75h后，在第三腦室顯微注射leptin（0.6nmol/L）或相同體積的稀釋液作對照。Leptin注射后10～15min，LH有顯著升高，但FSH濃度及對照組的FSH和LH均無變化，因此，盡管仍未發(fā)現(xiàn)垂體中有Ob-R存在推測可能存在于促性腺物質(zhì)的分泌細胞中，但是，這些實驗結(jié)果證實了leptin在相當?shù)偷臐舛认??？纱碳SH和LH從離體垂體前葉中釋放出來；在體狀態(tài)下，可刺激LH釋放，提示leptin可直接作用于垂體組織。至于leptin如何刺激在體雌鼠LH的分泌，可能與leptin作用于GnRH有關。Leptin與AN上的Ob-R結(jié)合，降低了AN處的NPY mRNA，導致NPY的合成和分泌減少。去甲腎上腺素能神經(jīng)元參與介導GnRH的釋放。NPY抑制去甲腎上腺素能神經(jīng)元從而降低GnRH的釋放。因此，當leptin抑制NPY釋放時，去甲腎上腺素能沖動就產(chǎn)生，此沖動作用在NO-ergic上的a受體，促使NO釋放，NO擴散到GnRH末端，活化GnRH釋放。這個肽在排卵前排出，分泌到垂體門靜脈里去，在此，它通過結(jié)合促性腺物質(zhì)上的GnRH受體來刺激LH的釋放。

4 Leptin與妊娠、胚胎的發(fā)育和胎兒生長

4.1 Leptin與子宮

Leptin與子宮、子宮內(nèi)膜存在Ob-RmRNA，用重組leptin治療肥胖、不孕小鼠后，子宮重量明顯增加，組織學證明：子宮內(nèi)膜厚度、上皮高度、腺體面積均明顯增加。因同時伴有卵巢重量的增加，認為leptin對子宮的作用可能通過激活卵巢，引起性激素分泌增加所致。Chien等發(fā)現(xiàn)小鼠妊娠后血清leptin濃度比對照組增加1.8倍，子宮內(nèi)膜Ob-R mRNA增加2.7倍，提示妊娠后leptin濃度以及子宮內(nèi)膜Ob-R增加，與宮腔內(nèi)胚胎發(fā)育以及調(diào)節(jié)能量利用有關。

4.2 Leptin與妊娠、胚胎的發(fā)育和胎兒生長

妊娠期母體血清中l(wèi)eptin水平要高于非妊娠雌性動物，這可能是由于脂肪分泌leptin的上調(diào)作用，但也可能來自胎盤中l(wèi)eptin的分泌，胎盤可能通過分泌血清leptin結(jié)合蛋白從而調(diào)控母體leptin水平。Zhao等（2004）[13]通過對親源性很遠的2種動物musmusculus和myotislucifugus妊娠期胎盤中Ob-R的表達，驗證了胎盤是leptin作用的靶器官，同時發(fā)現(xiàn)妊娠時下丘腦Ob-R水平無變化，而胎盤中Ob-R水平顯著增加，提示leptin很可能促進了妊娠期胎盤生長和功能的發(fā)揮，并推測妊娠期leptin的這種活性很可能被哺乳動物保留下來。Chan等（2004）研究結(jié)果表明：在妊娠的4～6月羊膜內(nèi)游離的leptin水平越高，胎兒出生重越低，同時Chan等[14]推測，此期leptin水平可以用于預測雙胎妊娠分娩時的復雜情況。Leptin及Ob-R基因在胎盤和胎兒的軟骨、肺、脈絡叢等組織中有表達，leptin可以通過旁分泌和內(nèi)分泌作用，影響胎兒的生長、發(fā)育。有報道leptin可以矯正胎兒的大小。Antczak等觀察到人和鼠的卵母細胞中l(wèi)eptin參與了胚胎的形成。Harigaya等報道了臍帶血液中l(wèi)eptin可以調(diào)節(jié)人的出生。母乳中的leptin對幼仔神經(jīng)內(nèi)分泌可能起著調(diào)節(jié)作用，乳源性leptin是一種不為新生兒腸道分解而直接可吸收的大分子蛋白質(zhì)，主要在調(diào)節(jié)新生兒攝食、小腸成熟或腎上腺對應激的反應性等方面起重要作用。

5 小結(jié)

作為肥胖與生殖之間的連接點，尤其在生殖內(nèi)分泌領域，Leptin越來越受到人們的關注。Leptin對下丘腦-垂體-性腺軸有調(diào)節(jié)作用，能刺激內(nèi)分泌，對于繁殖系統(tǒng)是一種重要的允許信號；leptin也可作為繁殖生理方面的一種激素指標，間接的反映生殖活動，并且非常準確。相信在今后的畜牧生產(chǎn)中，leptin在控制畜禽的生長發(fā)育、發(fā)情配種等環(huán)節(jié)將得到廣泛的應用，更加有利的利用畜禽，為人類提供更多更豐富的產(chǎn)品。

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壽奎均（1967.5.11-），男，大學本科，獸醫(yī)師。

*通訊作者：黃學濤，獸醫(yī)學博士。