李浩宇 賀曉云

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2. 農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)（食用）重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

卵泡抑素（Follistatin，F(xiàn)ST）發(fā)現(xiàn)于1987年，由兩位科學(xué)家Naoto Ueno和D.M.Robertson幾乎同時(shí)分別從豬和牛的卵泡液當(dāng)中提取出來(lái)，目的是為了找到一種抑制卵泡刺激素（Follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH）的蛋白質(zhì)［1-2］。盡管FST最初是作為一種腦垂體FSH的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)劑而從性腺中分離出來(lái)的，但隨后在成年哺乳動(dòng)物和胚胎的各種組織中都證實(shí)FSTmRNA和FST蛋白的存在，如心臟、腦、卵巢、睪丸、垂體、腎、腎上腺、骨髓、胸腺、骨骼肌和皮膚等。因此，目前一般認(rèn)為FST大多是通過(guò)自分泌和旁分泌的方式在組織與器官中產(chǎn)生［3-4］。FST是一種富含半胱氨基酸的分泌型糖蛋白，由于FST對(duì)FSH、激活素（Activin，ACT）和TGF-β超家族成員具有很強(qiáng)的親和性，故對(duì)這幾種蛋白有高水平的調(diào)控作用，它可以通過(guò)幾乎不可逆的方式與激活素綁定，從而使其無(wú)法與自己的受體結(jié)合［5-6］。FST在結(jié)構(gòu)上具有高度的保守性，在哺乳動(dòng)物中FST的同源性達(dá)到了95%。

成熟的FST蛋白有3種亞型，分別為FST-288、FST-300和FST-315。FST基因序列中包含了6個(gè)外顯子，在RNA水平可以被剪切為編碼344與317個(gè)氨基酸的mRNA片段，其中FST-315與FST-288兩種形式的蛋白便是這兩個(gè)mRNA在經(jīng)過(guò)剪切N端編碼27個(gè)氨基酸片段的基因之后由外顯子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ與外顯子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ所編碼的蛋白，而FST-300則是FST-315在體內(nèi)進(jìn)一步水解產(chǎn)生的［7］。FST的3種亞型在不同的組織中分布，且與細(xì)胞表面的結(jié)合能力各不相同，這暗示3種FST亞型蛋白在具有各自獨(dú)有的生理功能［8］。根據(jù)Sidis等［9］的研究顯示，這3種亞型FST蛋白與激活素的親和能力不相上下，而與細(xì)胞表面的結(jié)合能力FST-288 ＞FST-303 ＞ FST-315［10］。在體外實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)激活素和FST-288會(huì)被抑制，而FST-315的表達(dá)量升高，與激活素相關(guān)的TT細(xì)胞也出現(xiàn)了增殖的情況。

FST的3種亞型的存在、多組織表達(dá)的特性暗示著FST在機(jī)體中具有多種功能。除了可以調(diào)控FSH的分泌［11］，F(xiàn)ST還具有促進(jìn)卵泡成熟［12］與精子發(fā)生［13］，促進(jìn)骨骼肌發(fā)育與分化，促進(jìn)脂肪棕色化，促進(jìn)棕色脂肪分化，調(diào)節(jié)肝內(nèi)穩(wěn)態(tài)［14］，促進(jìn)傷口恢復(fù)［15］，炎癥反應(yīng)的抑制［16］等多種功能。但目前關(guān)于FST的醫(yī)學(xué)應(yīng)用還尚未開(kāi)發(fā)成熟，本文是整理近年來(lái)國(guó)內(nèi)外FST生理功能的研究動(dòng)態(tài)與相關(guān)機(jī)制的發(fā)現(xiàn)，并以FST藥用的角度作出展望，旨在為日后FST的醫(yī)用開(kāi)發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

1 FST的生物學(xué)作用

1.1 FST對(duì)卵母細(xì)胞成熟與胚胎早期發(fā)育的作用

1.1.1 FST促進(jìn)卵母細(xì)胞成熟與胚胎早期發(fā)育作用的發(fā)現(xiàn) FST作為從卵泡液中提取出來(lái)的蛋白，是卵巢卵泡內(nèi)重要的局部調(diào)節(jié)因子，對(duì)卵母細(xì)胞及胚胎的成熟發(fā)育具有重要的促進(jìn)作用［17-18］。Jorgez等［12］的研究表明，敲除成年動(dòng)物顆粒細(xì)胞的FST基因后其卵泡和卵母細(xì)胞成熟遲緩，卵巢活動(dòng)提前終止最終導(dǎo)致生育能力顯著下降。有研究表明在受精7 d后處于卵裂期的牛胚胎中添加外源FST，可以顯著提高早期卵裂率，囊胚率和擴(kuò)張囊胚率以及滋養(yǎng)層細(xì)胞數(shù)量促進(jìn)胚胎發(fā)育［19］。王春強(qiáng)等［20］探究了關(guān)于FST對(duì)牛卵母細(xì)胞體外成熟及早期胚胎發(fā)育的影響，結(jié)果表明FST對(duì)牛卵母細(xì)胞的體外成熟無(wú)顯著影響，但是10 ng/mL的FST可以顯著降低囊胚率，5、10和20 ng/mL的FST均可顯著提高受精卵的總卵裂率，表明FST對(duì)胚胎發(fā)育有促進(jìn)作用。劉星等［21］研究了FST對(duì)，結(jié)果顯示豬卵母細(xì)胞和早期胚胎中FST的mRNA表達(dá)量上調(diào)；外源FST的添加會(huì)提前初次卵裂時(shí)間提高囊胚形成率，暗示著FST在調(diào)控卵母細(xì)胞成熟和促進(jìn)胚胎發(fā)育過(guò)程中有重大作用。

1.1.2 FST促進(jìn)卵母細(xì)胞成熟與胚胎早期發(fā)育作用機(jī)理 有研究表明，F(xiàn)ST調(diào)節(jié)卵母細(xì)胞成熟主要是在卵泡中通過(guò)激活素（ACT）-抑制素（INHA）-卵泡抑素通路實(shí)現(xiàn)的，卵母細(xì)胞上存在著激活素受體并且在成熟的卵母細(xì)胞中，F(xiàn)ST表達(dá)水平顯著高于未成熟的卵母細(xì)胞［22-23］，這都提示著FST對(duì)卵母細(xì)胞的成熟有重要的調(diào)控作用。陳穎，何方方等［24］通過(guò)在生發(fā)泡期的卵母細(xì)胞中加入不同組合與濃度的激活素A（ACTA）、抑制素A（INHA）、FST，探究了激活素-抑制素-卵泡抑素系統(tǒng)影響小鼠卵母細(xì)胞成熟的機(jī)制，結(jié)果表明ACTA，INHA對(duì)生發(fā)泡期的卵母細(xì)胞體外成熟有明顯的促進(jìn)作用，且這種促進(jìn)作用會(huì)被外源添加的FST所抑制，但是當(dāng)卵母細(xì)胞中ACTA，INHA不足時(shí)，F(xiàn)ST會(huì)對(duì)卵母細(xì)胞的成熟起促進(jìn)作用［24］。有研究表明骨形態(tài)發(fā)生蛋白（Bone morphogenetic proteins，BMP）可以調(diào)節(jié)FSH、雌激素與孕酮之間的平衡，影響小鼠胚胎細(xì)胞滋養(yǎng)層的發(fā)育，而FST可以與BMP特異性結(jié)合或者與BMPs通路上重要的信號(hào)蛋白Smad結(jié)合，從胞內(nèi)與胞外兩方面來(lái)調(diào)節(jié)BMPs信號(hào)通路，進(jìn)而影響卵母細(xì)胞的成熟與胚胎發(fā)育［25-26］。

1.1.3 FST促進(jìn)卵母細(xì)胞成熟與胚胎早期發(fā)育作用的生物學(xué)意義 胚胎工程對(duì)于當(dāng)代醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)學(xué)有重要意義，而卵母細(xì)胞的成熟與胚胎的發(fā)育又是胚胎工程中重要的一環(huán)，它作為輔助生育的前沿技術(shù)，在多囊卵巢綜合征、卵巢反應(yīng)不良、婦女生育力保存等方面應(yīng)用前景廣闊，并且對(duì)于體外受精技術(shù)和動(dòng)物克隆技術(shù)，卵母細(xì)胞的體外成熟和胚胎的早期發(fā)育也顯得至關(guān)重要［24，27］。FST作為一種可以調(diào)控卵母細(xì)胞成熟與胚胎發(fā)育的細(xì)胞因子，對(duì)胚胎工程這一生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有重要推動(dòng)作用［28］。有研究表明，F(xiàn)ST在人類(lèi)的胚胎階段適當(dāng)表達(dá)可以促進(jìn)胚胎早期卵裂，進(jìn)而促進(jìn)了胚胎在囊胚期的發(fā)育及后期胚胎的著床［29］。適當(dāng)?shù)腇ST表達(dá)會(huì)促進(jìn)胚胎發(fā)育，但是過(guò)量的FST表達(dá)可能會(huì)造成胎兒生長(zhǎng)受限，于芳芳等［30］對(duì)30個(gè)患有胎兒生長(zhǎng)受限的新生兒的胎盤(pán)進(jìn)行了關(guān)于FST表達(dá)的免疫組化及實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析，結(jié)果表明生長(zhǎng)受限胎兒的胎盤(pán)中FST表達(dá)量顯著高于正常胎兒。由此來(lái)看想要使FST真正應(yīng)用于輔助人類(lèi)生殖上還需要更多的臨床試驗(yàn)的推動(dòng)。

1.2 FST對(duì)骨骼肌增殖分化的調(diào)控作用

1.2.1 FST對(duì)骨骼肌增殖分化的調(diào)控作用的發(fā)現(xiàn) 雖然FST是在卵泡液中發(fā)現(xiàn)的，暗示著它參與了動(dòng)物的生殖能力的調(diào)控，但許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)都表明當(dāng)外源注射FST時(shí)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上都出現(xiàn)了骨骼肌過(guò)度增長(zhǎng)的表型［31］。李西和聶芬等［32］通過(guò)構(gòu)建FST轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)探究高表達(dá)FST對(duì)肌肉生長(zhǎng)的影響，結(jié)果顯示在高表達(dá)FST的轉(zhuǎn)基因魚(yú)的骨骼肌中，肌纖維數(shù)目明顯增加，單位面積中肌纖維數(shù)量增加，表明FST確實(shí)促進(jìn)了斑馬魚(yú)肌肉的生長(zhǎng)。與斑馬魚(yú)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果類(lèi)似，F(xiàn)ST的轉(zhuǎn)基因小鼠也出現(xiàn)了相同的結(jié)果［33］。在定向突變純合子小鼠的骨骼肌中過(guò)表達(dá)FST基因會(huì)導(dǎo)致新生小鼠的肌肉質(zhì)量明顯下降［34］。體外實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)ST表達(dá)量的提升可以促進(jìn)肌肉細(xì)胞的分化和肌肉的再生［35］。此外，PGC1-α，P21表達(dá)量提升時(shí)也與FST具有相似的結(jié)果［36］。

1.2.2 FST對(duì)骨骼肌增殖分化的調(diào)控的作用機(jī)理 FST促進(jìn)骨骼肌增殖分化的機(jī)理與TGF-β超家族蛋白息息相關(guān)。MST是TGF-β超家族的一員，一直被認(rèn)為是一種骨骼肌的負(fù)向調(diào)節(jié)劑［37］。敲除了MST基因的純合子小鼠的骨骼肌質(zhì)量出現(xiàn)了快速且顯著的增長(zhǎng)，由于肌纖維開(kāi)始肥大和增多，導(dǎo)致MST敲除鼠的肌肉重量約是野生型小鼠的兩倍［38］。此外，關(guān)于牛、羊、狗和人的遺傳學(xué)研究都表明了MST作為一種肌肉增長(zhǎng)的負(fù)面調(diào)節(jié)劑跨越了多個(gè)物種［39］。MST的功能通過(guò)一些能夠與它相結(jié)合的蛋白來(lái)調(diào)控，而FST就是其中之一。通過(guò)體外基因分析實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)ST可以與MST結(jié)合從而阻礙MST與其他受體相連接［40］。FST不僅可以與MST結(jié)合從而抑制MST活性，而且可以與MST調(diào)節(jié)肌肉發(fā)育的信號(hào)通路下游Smad蛋白競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，阻礙信號(hào)通路，從而減弱MST對(duì)骨骼肌增長(zhǎng)的抑制作用［41］。而FST對(duì)骨骼肌增長(zhǎng)的促進(jìn)作用不僅是由于它對(duì)肌肉抑制劑MST具有抑制作用，有實(shí)驗(yàn)表明FST對(duì)肌肉的增殖效果要強(qiáng)于只抑制MST對(duì)于肌肉的增殖效果［42］。Act A是一種近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的被認(rèn)為與MST具有類(lèi)似的抑制肌肉生長(zhǎng)功能的TGF-β超家族蛋白，研究發(fā)現(xiàn)FST會(huì)調(diào)控Act A進(jìn)而促進(jìn)肌肉的生長(zhǎng)。有實(shí)驗(yàn)表明，在小鼠中表達(dá)只能與MST相結(jié)合而不與Act A結(jié)合的FST，肌肉的增加量與過(guò)表達(dá)正常FST蛋白的小鼠相比下降了18%，也說(shuō)明了FST會(huì)通過(guò)調(diào)控Act A來(lái)促進(jìn)肌肉的增長(zhǎng)［23，43-44］。在抑制MST的基礎(chǔ)上使用Act A抗體特異性抑制Act A活性會(huì)大幅促進(jìn)肌肉的增長(zhǎng)［45］，這都說(shuō)明了FST可以通過(guò)抑制Act A來(lái)調(diào)控骨骼肌的發(fā)育［46］。此外，F(xiàn)ST也能通過(guò)調(diào)控骨形成蛋白（Bone morphogenetic proteins，BMPs）［47］間接調(diào)控骨骼肌發(fā)育。BMPs可以通過(guò)Pax-3表達(dá)通路促進(jìn)骨骼肌前體細(xì)胞增殖進(jìn)而促使骨骼肌增長(zhǎng)，也可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來(lái)抑制骨骼肌增長(zhǎng)［48］。Amthor等［49］的研究表明，在雞的腿部過(guò)表達(dá)FST會(huì)提升 BMP7促進(jìn)骨骼肌增長(zhǎng)的功能并且抑制BMP7誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。綜上，F(xiàn)ST可以通過(guò)影響多種信號(hào)通路進(jìn)而促進(jìn)骨骼肌的生長(zhǎng)。

1.2.3 FST對(duì)骨骼肌增殖分化的調(diào)控作用的醫(yī)學(xué)應(yīng)用 杜氏肌肉營(yíng)養(yǎng)不良癥是一種伴X染色體隱性疾病，它是由于肌纖維中抗肌萎縮蛋白缺失所造成的，患病者的肌肉更容易受到損傷，肌肉退化甚至被脂肪和結(jié)締組織替換［50］。抑制MST蛋白會(huì)使得骨骼肌迅速增長(zhǎng)，增加肌肉力量，這為治療肌肉萎縮提供了思路。已有實(shí)驗(yàn)證明，通過(guò)多種途徑抑制MST，如使用抗體，過(guò)表達(dá)MST抑制蛋白前體，阻斷下游ActRⅡB信號(hào)通路［51］，會(huì)使肌肉萎縮小鼠模型的肌肉在質(zhì)量與力量上均得到增長(zhǎng)［52］。雖然抑制MST可以促進(jìn)小鼠肌肉的增殖分化，但在包括人類(lèi)在內(nèi)的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中，單獨(dú)抑制MST所起到的肌肉增殖作用并不明顯［53］。FST與ActRⅡB結(jié)合可以阻礙多種通過(guò)ActRⅡB傳導(dǎo)抑肌信號(hào)的骨骼肌負(fù)調(diào)控因子（MST，BMP9，BMP10）及多種刺激素（Activin A、B、C和E）使得其具有顯著的促進(jìn)骨骼肌生長(zhǎng)的作用［54］。但是由于FST的調(diào)節(jié)范圍太廣，有些ActRⅡB的配體蛋白可能具有其他重要的功能，會(huì)出現(xiàn)一些不能預(yù)期的副作用。有關(guān)肌肉萎縮癥的臨床治療實(shí)驗(yàn)也因?yàn)槌霈F(xiàn)了溶血的并發(fā)癥而不得不停止［55］，后續(xù)研究指出這是由于ActRⅡB的配體之一BMP9受到了抑制導(dǎo)致的，這種蛋白在調(diào)節(jié)骨骼肌發(fā)育的同時(shí)還與內(nèi)皮細(xì)胞的功能有關(guān)［56-57］。根據(jù)現(xiàn)在的研究基礎(chǔ)來(lái)看，F(xiàn)ST用于治療人類(lèi)的肌肉萎縮癥等肌肉相關(guān)疾病還需要進(jìn)一步研究。

1.3 FST促進(jìn)脂肪棕色化作用

1.3.1 棕色脂肪與其生物學(xué)意義 棕色脂肪組織（Brown adipose tissue，BAT）是人體非顫栗產(chǎn)熱的主要來(lái)源，對(duì)于新生哺乳動(dòng)物的產(chǎn)熱具有重要作用［58］。棕色脂肪與主要以甘油三酯來(lái)儲(chǔ)存能量的白色脂肪組織（White adipose tissue，WAT）不同，棕色脂肪具有很強(qiáng)的能量消耗能力，它可以通過(guò)促進(jìn)甘油三酯與葡萄糖的消耗來(lái)促進(jìn)機(jī)體生熱［59］。棕色脂肪有兩個(gè)最大的特點(diǎn)，其一是棕色脂肪是以多腔脂質(zhì)滴的形式聚集脂肪，而另一個(gè)特點(diǎn)是棕色脂肪內(nèi)部存在關(guān)鍵的產(chǎn)熱蛋白，解偶聯(lián)蛋白1（Uncoupling protein 1，UCP1）它只存在于哺乳動(dòng)物棕色脂肪中，在棕色脂肪線粒體中大量表達(dá)。UCP1存在于線粒體內(nèi)膜上，它可以在線粒體內(nèi)膜生成可以使H+內(nèi)流的跨膜“質(zhì)子漏”，使線粒體呼吸作用與氧化磷酸化解偶聯(lián)，使得經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)并沿電子傳遞鏈釋放的能量直接以熱能形式釋放而不是用于合成ATP［60］。當(dāng)機(jī)體處于特定的環(huán)境中如冷暴露時(shí)，白色脂肪會(huì)向棕色脂肪轉(zhuǎn)化，生成米色脂肪（Beige adipose tissue）。米色脂肪在結(jié)構(gòu)上與棕色脂肪相似，均為多腔脂質(zhì)滴，并且也會(huì)表達(dá)UCP1等棕色脂肪特征蛋白，加強(qiáng)脂肪消耗，增加機(jī)體產(chǎn)熱［61］。近年來(lái)有許多研究表明FST可以促進(jìn)棕色脂肪的分化和白色脂肪棕色化，這對(duì)通過(guò)棕色脂肪增加機(jī)體能量代謝，降低胰島素抵抗，預(yù)防肥胖及糖尿病具有重大意義［62］。

1.3.2 FST促進(jìn)脂肪棕色化作用的發(fā)現(xiàn) Braga等［63］成功構(gòu)建了MST敲除小鼠，并與正常野生型小鼠對(duì)比后發(fā)現(xiàn)白色脂肪中棕色脂肪特征蛋白開(kāi)始表達(dá)，暗示著棕色化的開(kāi)始。相似的結(jié)果在Shan等［64］的研究中也有出現(xiàn)，他們發(fā)現(xiàn)在MST敲除鼠的白色脂肪中，產(chǎn)熱基因UCP1，PGC1α的表達(dá)量顯著上升，米色化相關(guān)基因Tmem26和CD137轉(zhuǎn)錄水平也得到了提升。Choi等在MST敲除型小鼠中也發(fā)現(xiàn)了相比于正常野生型小鼠，MST敲除鼠的脂肪酸氧化程度和能量代謝水平更高［65］。FST作為MST的抑制劑，在棕色脂肪分化的過(guò)程中表達(dá)量顯著上升，并且在冷刺激條件下，小鼠的棕色脂肪中FST表達(dá)量也得到了顯著提升。敲除了FST基因的小鼠在剛出生不久就死亡，解剖后發(fā)現(xiàn)棕色脂肪含量過(guò)少，肌肉發(fā)育不完整，導(dǎo)致新生小鼠無(wú)法正常產(chǎn)熱維持體溫［34］。在分化中的前脂肪細(xì)胞中添加外源FST，產(chǎn)熱基因的表達(dá)量增加50%-80%，棕色脂肪特征蛋白顯著增加，而FST基因敲除的胚胎細(xì)胞中UCP1蛋白的表達(dá)量相比于野生型細(xì)胞下降了50%，這些結(jié)果都說(shuō)明了FST影響了棕色脂肪的形成與分化［66］。

1.3.3 FST促進(jìn)脂肪棕色化的作用機(jī)理 Singh等［67］進(jìn)行了FST轉(zhuǎn)基因小鼠的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，當(dāng) FST過(guò)表達(dá)時(shí)，棕色脂肪質(zhì)量增加，白色脂肪中棕色脂肪與米色脂肪特征蛋白表達(dá)量均有所提高，表明棕色化已經(jīng)形成，并且磷酸化的pp38MAPK/pERK1/2通路上的蛋白表達(dá)水平也得到提升。在3T3-L1脂肪前體細(xì)胞中，用藥物抑制pp38MAPK/pERK1/2通路的同時(shí)添加外源FST，結(jié)果顯示由FST誘導(dǎo)的UCP1蛋白的表達(dá)受到了阻礙，這暗示著FST可能是通過(guò)pp38MAPK/pERK1/2通路來(lái)誘導(dǎo)脂肪棕色化的。在MST敲除鼠中出現(xiàn)了白色脂肪棕色化，經(jīng)Shan等［64］的研究發(fā)現(xiàn)，這是通過(guò)腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）-過(guò)氧化物酶增殖物激活受體（PGC1α）-鳶尾素（Fndc5）通路導(dǎo)致的。MST的缺失會(huì)導(dǎo)致AMPK蛋白表達(dá)量增高，而AMPK間接激活了PGC1α和Fndc5的表達(dá)，F(xiàn)ndc5作為一種肌肉因子會(huì)促進(jìn)棕色脂肪與米色脂肪相關(guān)蛋白的表達(dá)［68］。FST是MST的抑制劑，并且有研究證明外源FST會(huì)促進(jìn)小鼠細(xì)胞Fndc5的表達(dá)［64］，這都暗示了FST可能是通過(guò)AMPK-PGC1α-Fndc5通路促進(jìn)了白色脂肪的棕色化［69］。

1.3.4 FST促進(jìn)脂肪棕色化作用的醫(yī)學(xué)應(yīng)用展望 在C57BL6J小鼠中檢測(cè)各個(gè)組織FST的表達(dá)狀況可以發(fā)現(xiàn)，在棕色脂肪和骨骼肌中，F(xiàn)ST表達(dá)量遠(yuǎn)高于其他組織，而腹股溝中的白色脂肪和肝臟中表達(dá)量較高，在其余組織的表達(dá)量均在較低水平。棕色脂肪、肝臟、骨骼肌作為機(jī)體中重要的脂質(zhì)、糖類(lèi)代謝組織，與機(jī)體產(chǎn)熱息息相關(guān)，這也暗示了FST對(duì)機(jī)體脂質(zhì)糖類(lèi)代謝與產(chǎn)熱能力起到了調(diào)控作用［62］。Stanford等［70］通過(guò)對(duì)小鼠進(jìn)行棕色脂肪移植來(lái)探究棕色脂肪是否可以調(diào)節(jié)體內(nèi)血糖穩(wěn)態(tài)發(fā)現(xiàn)，移植棕色脂肪過(guò)后，與同為高脂誘導(dǎo)的未移植肥胖鼠相比小鼠體內(nèi)胰島素敏感性提升，血糖隨著移植時(shí)間的推移明顯下降，說(shuō)明棕色脂肪具有改善血糖穩(wěn)態(tài)的重要作用。對(duì)高脂誘導(dǎo)的肥胖小鼠進(jìn)行冷刺激或者腎上腺素受體激動(dòng)劑處理來(lái)激活其體內(nèi)的棕色脂肪，結(jié)果顯示在高脂喂養(yǎng)的情況下，小鼠的體重并沒(méi)有增長(zhǎng)，并且注射腎上腺素受體激動(dòng)劑的小鼠體重相比于對(duì)照組顯著下降［71］。在關(guān)于棕色脂肪的人體實(shí)驗(yàn)中，260個(gè)健康志愿者接受了2 h的冷刺激，隨后進(jìn)行相關(guān)棕色脂肪的檢測(cè)，在260人中只有125人（48%）檢出了棕色脂肪，他們相比于未檢出人群更加年輕，體脂率更低，膽固醇，低密度脂蛋白及血糖也較未檢出人群低，暗示著棕色脂肪可以抵抗肥胖［72］。同樣是人體實(shí)驗(yàn)，12名健康男性志愿者通過(guò)口服腎上腺素受體激動(dòng)劑來(lái)激活體內(nèi)棕色脂肪，通過(guò)PET-CT測(cè)量發(fā)現(xiàn)受試者的棕色脂肪代謝能力均得到提升，并且他們的靜息代謝率（Resting metabolic rate，RMR）也顯著升高［73］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及人體實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明棕色脂肪確實(shí)促進(jìn)了體內(nèi)的脂質(zhì)、葡萄糖及能量代謝，具有一定的減肥降糖效果［74-75］。由此看來(lái)，F(xiàn)ST作為一種分泌型蛋白，通過(guò)促進(jìn)人體內(nèi)脂肪棕色化，可以達(dá)到降低脂肪重量，治療、預(yù)防二型糖尿病的效果，具有潛在的藥用價(jià)值，但具體的應(yīng)用開(kāi)發(fā)還需要大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)行安全性的評(píng)價(jià)。

2 結(jié)語(yǔ)

FST作為一種分泌型蛋白，在卵母細(xì)胞成熟與胚胎發(fā)育，肌肉的增殖與分化，脂肪細(xì)胞棕色化這三個(gè)方面具有明顯的促進(jìn)作用。FST的促進(jìn)卵母細(xì)胞成熟與胚胎發(fā)育的作用可以極大提高胚胎工程的發(fā)展，更好輔助人類(lèi)生育繁衍；促進(jìn)肌肉的增殖作用可以應(yīng)用于肌肉萎縮癥的治療；誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞棕色化則可以改善體內(nèi)能量代謝，血糖穩(wěn)態(tài)，減少脂肪重量。當(dāng)今人類(lèi)不良的生活飲食習(xí)慣使得肥胖和二型糖尿病患者越來(lái)越多，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人類(lèi)的生命安全，F(xiàn)ST棕色化作用的發(fā)現(xiàn)給人們治療肥胖與二型糖尿病提供了更廣闊的思路。

［1］Page B, Casas E, Heaton M, et al. Evaluation of single-nucleotide polymorphisms in for association with meat tenderness in cattle［J］. Journal of Animal Science, 2002, 80（12）：3077-3085.

［2］Costello S, O’Doherty E, Troy D, et al. Association of polymorphisms in the calpain I, calpain II and growth hormone genes with tenderness in bovine M. longissimus dorsi［J］. Meat Science,2007, 75（4）：551-557.

［3］DePaolo LV, Bicsak TA, Erickson GF, et al. Follistatin and activin：a potential intrinsic regulatory system within diverse tissues［J］.Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine,1991, 198（1）：500-512.

［4］Matzuk MM, Lu N, Vogel H, et al. Multiple defects and perinatal death in mice deficient in follistatin［J］. Nature, 1995, 374（6520）：360-368.

［5］Nakamura T, Takio K, Eto Y, et al. Activin-binding protein from rat ovary is follistatin［J］. Science, 1990, 247（4944）：836-849.

［6］Phillips DJ. Regulation of activin’s access to the cell：why is mother nature such a control freak?［J］. Bioessays, 2000, 22（8）：689-696.

［7］Shimasaki S, Koga M, Esch F, et al. Primary structure of the human follistatin precursor and its genomic organization［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1988, 85（12）：4218-22.

［8］Kita BM, Hardy CL, O’Hehir RE, et al. PB01：A recombinant human follistatin protein for the treatment of neutrophilic lung diseases［M］. A37 Cystic Fibrosis：Immune Regulatory Pathways.Am Thoracic Soc. 2016：A1413-A1423.

［9］Sidis Y, Mukherjee A, Keutmann H, et al. Biological activity of follistatin isoforms and follistatin-like-3 is dependent on differential cell surface binding and specificity for activin, myostatin, and bone morphogenetic proteins［J］. Endocrinology, 2006, 147（7）：3586-3597.

［10］Wijayarathna R, Sarraj M, Genovese R, et al. Activin and follistatin interactions in the male reproductive tract：activin expression and morphological abnormalities in mice lacking follistatin 288［J］.Andrology, 2017, 5（3）：578-588.

［11］Besecke LM, Guendner MJ, Sluss PA, et al. Pituitary follistatin regulates activin-mediated production of follicle-stimulating hormone during the rat estrous cycle［J］. Endocrinology, 1997,138（7）：2841-2858.

［12］Jorgez CJ, Klysik M, Jamin SP, et al. Granulosa cell-specific inactivation of follistatin causes female fertility defects［J］.Molecular Endocrinology, 2004, 18（4）：953-967.

［13］Guo Q, Kumar TR, Woodruff T, et al. Overexpression of mouse follistatin causes reproductive defects in transgenic mice［J］.Molecular Endocrinology, 1998, 12（1）：96-106.

［14］Takabe K, Wang L, Leal AM, et al. Adenovirus-mediated overexpression of follistatin enlarges intact liver of adult rats［J］.Hepatology, 2003, 38（5）：1107-1115.

［15］Wankell M, Munz B, Hübner G, et al. Impaired wound healing in transgenic mice overexpressing the activin antagonist follistatin in the epidermis［J］. The EMBO Journal, 2001, 20（19）：5361-5372.

［16］Jones KL, De Kretser DM, Patella S, et al. Activin A and follistatin in systemic inflammation［J］. Molecular and Cellular Endocrinology, 2004, 225（1）：119-125.

［17］于建寧, 吳正三, 劉慶友, 等. 免疫抑制素/卵泡抑素對(duì)家畜胚胎體外生產(chǎn)效率的提高［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 4）：796-801.

［18］K?ninger A, Schmidt B, Damaske D, et al. Follistatin during pregnancy and its potential role as an ovarian suppressing agent［J］. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology, 2017, 212：150-154.

［19］郭鎮(zhèn)華. 卵泡抑素影響牛胚胎早期發(fā)育的研究［D］. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2012.

［20］王春強(qiáng), 馬寧. 卵泡抑素對(duì)牛卵母細(xì)胞體外成熟及早期胚胎生長(zhǎng)發(fā)育的影響［J］. 中國(guó)畜牧雜志, 2011, 47（15）：23-25.

［21］劉星. 卵泡抑素對(duì)豬著床前胚胎體外發(fā)育的影響［D］. 合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014.

［22］Silva C, Groome N, Knight P. Immunohistochemical localization of inhibin/activin alpha, betaA and betaB subunits and follistatin in bovine oocytes during in vitro maturation and fertilization［J］.Reproduction, 2003, 125（1）：33-42.

［23］Sharkey DJ, Tremellen KP, Briggs NE, et al. Seminal plasma transforming growth factor-β, activin A and follistatin fluctuate within men over time［J］. Human Reproduction, 2016, 31（10）：2183-2191.

［24］陳穎, 何方方, 王增艷, 等. 激活素-抑制素-卵泡抑素系統(tǒng)對(duì)小鼠卵母細(xì)胞體外成熟及早期胚胎發(fā)育潛能的影響機(jī)制［J］. 生殖與避孕 , 2008, 28（3）：134-139.

［25］Lee KB, Bettegowda A, Wee G, et al. Molecular determinants of oocyte competence：potential functional role for maternal （oocytederived）follistatin in promoting bovine early embryogenesis［J］.Endocrinology, 2009, 150（5）：2463.

［26］Lowery JW, Decaestecker MP. BMP signaling in vascular development and disease［J］. Cytokine & Growth Factor Reviews, 2010, 21（4）：287-298.

［27］Rhee JH. Oocyte donation in infertility treatment［J］. Korean Journal of Obstetrics and Gynecology, 2006, 49（6）：1188-1195.

［28］田錦, 李志敏, 傅衍, 等. 抑制素、活化素和卵泡抑素研究進(jìn)展［J］. 動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展, 2008, 29（12）：77-81.

［29］Salumets A, Hydén-Granskog C, M?kinen S, et al. Early cleavage predicts the viability of human embryos in elective single embryo transfer procedures［J］. Human Reproduction, 2003, 18（4）：821-832.

［30］于芳芳, 曹慧, 沈宗姬. 胎盤(pán)中抑制素α亞基和卵泡抑素的表達(dá)及與胎兒生長(zhǎng)受限的關(guān)系［J］. 實(shí)用婦產(chǎn)科雜志, 2013, 29（9）：671-675.

［31］暢飛. Myostatin基因敲除豬與Follistatin轉(zhuǎn)基因豬骨骼肌發(fā)育的相關(guān)研究［D］. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014.

［32］李西, 聶芬, 殷戰(zhàn), 等. 轉(zhuǎn)基因高表達(dá)卵泡抑素1對(duì)斑馬魚(yú)肌肉生長(zhǎng)促進(jìn)作用研究［J］. 中國(guó)科學(xué)：生命科學(xué), 2011（1）：53-60.

［33］Zimmers TA, Lee SJ. Induction of cachexia in mice by systemically administered myostatin［J］. Science, 2002, 296（5572）：1486.

［34］Matzuk MM, Lu N, Vogel H, et al. Multiple defects and perinatal death in mice deficient in follistatin［J］. Nature, 1995, 374（6520）：360-367.

［35］Al-Zaidy SA, Sahenk Z, Rodino-Klapac LR, et al. Follistatin gene therapy improves ambulation in becker muscular dystrophy［J］.Journal of Neuromuscular Diseases, 2015, 2（3）：185-192.

［36］Li Y, Li J, Zhu J, et al. Decorin gene transfer promotes muscle cell differentiation and muscle regeneration［J］. Molecular Therapy,2007, 15（9）：1616-2162.

［37］McPherron AC, Lawler AM, Lee S-J. Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member［J］.Nature, 1997, 387（6628）：183-194.

［38］Luc G, Dimitri P, Frédéric F, et al. Modulating skeletal muscle mass by postnatal, muscle-specific inactivation of the myostatin gene［J］. Genesis, 2003, 35（4）：227.

［39］Schuelke M, Wagner KR, Stolz LE, et al. Myostatin mutation associated with gross muscle hypertrophy in a child［J］. New England Journal of Medicine, 2004, 350（26）：2682-2688.

［40］Lee SJ, McPherron AC. Regulation of myostatin activity and muscle growth［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences,2001, 98（16）：9306-9311.

［41］Winbanks CE, Weeks KL, Thomson RE, et al. Follistatin-mediated skeletal muscle hypertrophy is regulated by Smad3 and mTOR independently of myostatin［J］. J Cell Biol, 2012, 197（7）：997-1008.

［42］Lee SJ. Quadrupling muscle mass in mice by targeting TGF-signaling pathways［J］. PLoS One, 2007, 2（8）：e789.

［43］Gilson H, Schakman O, Kalista S, et al. Follistatin induces muscle hypertrophy through satellite cell proliferation and inhibition of both myostatin and activin［J］. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 2009, 297（1）：E157-E164.

［44］Fang DY, Lu B, Hayward S, et al. The role of activin A and B and the benefit of follistatin treatment in renal ischemia-reperfusion injury in mice［J］. Transplantation Direct, 2016, 2（7）：33-48.

［45］Latres E, Mastaitis J, Fury W, et al. Activin A more prominently regulates muscle mass in primates than does GDF8［J］. Nature Communications, 2017, 8：15153.

［46］O’Connell AR, McNatty KP, Hurst PR, et al. Activin A and follistatin during the oestrous cycle and early pregnancy in ewes［J］. Journal of Endocrinology, 2016, 228（3）：193-203.

［47］Iemura SI, Yamamoto TS, Takagi C, et al. Direct binding of follistatin to a complex of bone-morphogenetic protein and its receptor inhibits ventral and epidermal cell fates in early Xenopus embryo［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences,1998, 95（16）：9337-9342.

［48］Amthor H, Christ B, Weil M, et al. The importance of timing differentiation during limb muscle development［J］. Current Biology, 1998, 8（11）：642-652.

［49］Amthor H, Christ B, Rashid-Doubell F, et al. Follistatin regulates bone morphogenetic protein-7（BMP-7）activity to stimulate embryonic muscle growth［J］. Developmental Biology, 2002, 243（1）：115-127.

［50］Kemaladewi DU, Hoogaars WM, van Heiningen SH, et al. Dual exon skipping in myostatin and dystrophin for Duchenne muscular dystrophy［J］. BMC Medical Genomics, 2011, 4（1）：36-45.

［51］Lidbury BA, Kita B, Lewis DP, et al. Activin B is a novel biomarker for chronic fatigue syndrome/myalgic encephalomyelitis （CFS/ME）diagnosis：a cross sectional study［J］. Journal of Translational Medicine, 2017, 15（1）：60-77.

［52］Li ZB, Kollias HD, Wagner KR. Myostatin directly regulates skeletal muscle fibrosis［J］. Journal of Biological Chemistry,2008, 283（28）：19371-19378.

［53］Latres E, Pangilinan J, Miloscio L, et al. Myostatin blockade with a fully human monoclonal antibody induces muscle hypertrophy and reverses muscle atrophy in young and aged mice［J］. Skeletal Muscle, 2015, 5（1）：34-44.

［54］Koncarevic A, Kajimura S, Cornwall-Brady M, et al. A novel therapeutic approach to treating obesity through modulation of TGFβ signaling［J］. Endocrinology, 2012, 153（7）：3133-3146.

［55］Newell LF, Defor TE, Cutler CS, et al. Follistatin and endoglin：potential biomarkers of endothelial damage and non-relapse mortality after myeloablative allogeneic hematopoietic cell transplantation in blood and marrow transplant clinical trials network（BMT CTN）0402［J］. Biology of Blood and Marrow Transplantation, 2017, 23（3）：S73-S74.

［56］Tillet E, Bailly S. Emerging roles of BMP9 and BMP10 in hereditary hemorrhagic telangiectasia［J］. Frontiers in Genetics, 2015, 5 ：456.

［57］Nolan-Stevaux OP, Zhong W, Wickramasinghe D, et al. Endoglin requirement for BMP9 signaling in endothelial cells reveals new mechanism of action for selective anti-Endoglin antibodies［J］.PLoS One, 2012, 7（12）：e50920.

［58］Kajimura S, Seale P, Spiegelman BM. Transcriptional control of brown fat development［J］. Cell Metabolism, 2010, 11（4）：257-269.

［59］Bartelt A, Bruns OT, Reimer R, et al. Brown adipose tissue activity controls triglyceride clearance［J］. Nature Medicine, 2011, 17（2）：200-209.

［60］Nedergaard J, Bengtsson T, Cannon B. New powers of brown fat：fighting the metabolic syndrome［J］. Cell Metabolism, 2011, 13（3）：238-245.

［61］Kajimura S, Saito M. A New Era in Brown adipose tissue biology：molecular control of brown fat development and energy homeostasis［J］. Annual Review of Physiology, 2014, 76（76）：225-229.

［62］Rajan S, Melissa B, Shehla P. Regulation of brown adipocyte metabolism by myostatin/follistatin signaling［J］. Frontiers in Cell & Developmental Biology, 2014, 2（2）：60-80.

［63］Braga M, Pervin S, Norris K, et al. Inhibition of in vitro and in vivo brown fat differentiation program by myostatin［J］. Obesity,2013, 21（6）：1180-1188.

［64］Shan T, Liang X, Bi P, et al. Myostatin knockout drives browning of white adipose tissue through activating the AMPK-PGC1α-Fndc5 pathway in muscle［J］. The FASEB Journal, 2013, 27（5）：1981-1989.

［65］Choi SJ, Yablonkareuveni Z, Kaiyala KJ, et al. Increased energy expenditure and leptin sensitivity account for low fat mass in myostatin-deficient mice［J］. Am J Physiol Endocrinol Metab,2011, 300（6）：1031-1037.

［66］Braga M, Reddy ST, Vergnes L, et al. Follistatin promotes adipocyte differentiation, browning, and energy metabolism［J］. Journal of Lipid Research, 2014, 55（3）：375-384.

［67］Singh R, Braga M, Reddy ST, et al. Follistatin targets distinct pathways to promote brown adipocyte characteristics in brown and white adipose tissues［J］. Endocrinology, 2017, 158（5）：1217-1230.

［68］Bostr?m P, Wu J, Jedrychowski MP, et al. A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis［J］. Nature, 2012, 481（7382）：463-468.

［69］Triantafyllou GA, Skouvaklidou EC, Saridakis ZG, et al. Circulating follistatin and irisin in young, healthy individuals：a one-year prospective cohort study［M］. GPCRs, Growth Factors, Tyrosine Kinases, Inhibits, Activins, and TGF Beta Superfamily（posters）.Endocrine Society, 2016：123-134.

［70］Stanford KI, Middelbeek RJ, Townsend KL, et al. Brown adipose tissue regulates glucose homeostasis and insulin sensitivity［J］.The Journal of Clinical Investigation, 2013, 123（1）：215-223.

［71］Guerra C, Koza RA, Yamashita H, et al. Emergence of brown adipocytes in white fat in mice is under genetic control. Effects on body weight and adiposity［J］. Journal of Clinical Investigation,1998, 102（2）：412-422. .

［72］Matsushita M, Yoneshiro T, Aita S, et al. Impact of brown adipose tissue on body fatness and glucose metabolism in healthy humans［J］. International Journal of Obesity, 2014, 38（6）：812-817. .

［73］Cypess AM, Weiner LS, Roberts-Toler C, et al. Activation of human brown adipose tissue by a β3-adrenergic receptor agonist［J］.Cell Metabolism, 2015, 21（1）：33-38.

［74］Pervin S, Singh V, Tucker A, et al. Modulation of transforming growth factor-β/follistatin signaling and white adipose browning ：therapeutic implications for obesity related disorders［J］.Hormone Molecular Biology and Clinical Investigation, 2017, 31（2）：11-18.

［75］Graham MR, Baker JS, Davies B. Peptide hormones, metformin and new-wave practices and research therapies［M］. Chemically Modified Bodies. Springer, 2016：201-229.