瘦素的神經保護與促進記憶作用研究

程 瑾，胡順安

0 引言

激素在機體眾多生理生化過程中發揮重要的調節作用[1]。中樞神經系統(CNS)存在大量的激素及其受體，這是激素信號調節大腦生理功能的物質基礎[2]。目前研究集中于對海馬功能有調節作用[3-4]的瘦素(Lep)和胰島素上。Lep的下游靶點BDNF也參與下丘腦攝食調節，已成為抗肥胖藥物研發的新靶點[5]。

脂質代謝異常與神經退行性疾病尤其是阿爾茨海默病(AD)相關[6-7]。臨床研究表明，糖尿病患者罹患AD的風險增加，提示內分泌疾病和神經退行性過程相關[8]。此外，肥胖和胰島素信號異常都提示神經退行性疾病易感性增加。

阿爾茨海默病的主要特征是記憶力減退，海馬在學習記憶過程中發揮重要的基礎性作用，因此，Lep調節海馬神經元功能有重大的現實意義。本綜述的目的是討論Lep在神經系統疾病中的作用，主要從神經保護作用和促進記憶兩個方面進行闡述。

1 Lep在CNS中的生理作用

Lep基因(OB)編碼16 kDa的多肽Lep。Lep與其受體(Ob-R)結合介導細胞內信號途徑并發揮生理功能。以往研究表明，Lep受體缺乏小鼠(ob/ob小鼠)易發展至病態肥胖和糖尿病，血漿Lep水平與體脂含量高度相關[9]。

Lep受體主要位于下丘腦，參與調控能量平衡。除了調節能量平衡和下丘腦神經內分泌功能，Lep在大腦還有更廣泛的作用。Lep可激活海馬神經元K+通道，調節其興奮性。另外，ob/ob小鼠空間學習能力受損。Lep信號可能影響神經元興奮性及突觸可塑性[10]。

Ob-R還存在于腦干血清素能神經元，Lep通過抑制腦干神經元5-羥色胺(5-HT)的合成和釋放調節食欲和能量消耗。黑質也存在Ob-R mRNA表達。此外，Lep還能調節中腦邊緣多巴胺系統[2,11]，Lep對多巴胺能神經元的神經遞質產生影響，如增加酪氨酸羥化酶含量和調節多巴胺轉運蛋白活性等[2]。

另外，Ob-R在培養的海馬神經元和膠質細胞共表達[12]。Lep是海馬功能的關鍵調節劑，Lep對海馬谷氨酸受體尤其NMDA和AMPA受體功能有影響，兩者是學習記憶和癲疒間等神經系統疾病的重要調節因素[13-15]。此外，Lep還能對抗紅藻氨酸(Kainate acid，KA)導致的興奮性神經毒性，調節突觸可塑性和樹突形態[13]。

2 Lep是神經保護劑

體外模型研究表明，除多巴胺能細胞外，Lep對其他類型細胞和腦區都有神經保護作用[7,16-17]。因此，Lep對AD和帕金森病(PD)等神經系統疾病治療有潛在的應用價值。

2.1 Lep在AD中的作用 AD是一種多因素導致的神經退化性疾病，其特點是漸進性神經元丟失、膠質細胞增生和兩種疾病標志物的積聚：老年斑(β-淀粉樣蛋白聚集)和神經元纖維纏結(tau蛋白磷酸化)[18-19]。游離脂肪酸、膽固醇、脂蛋白和apo E等均能促進Aβ形成，以上因素干預可能減緩或限制Aβ形成，Lep有利于Aβ消除。Lep可通過以下方式干擾AD的發病過程：①抑制淀粉樣過程[18]；②降低糖原合酶激酶-3β(GSK3β)活性，降低tau蛋白磷酸化水平[20]；③改善認知功能[7]。

首先，Lep可降低Aβ形成，Aβ是β-和γ-分泌酶連續裂解淀粉樣前體蛋白(APP)的結果，Lep可降低神經元β位APP分解酶(BACE)的活性，減少Aβ生成[21]。類似地，Lep信號可能與apoE基因表達相關，Lep也可通過apo E依賴性攝取，增強Aβ聚集體的消除。Lep的以上作用在體外和體內轉基因AD小鼠模型中均已得到證實[21-22]。Lep顯著改善AD小鼠模型(TgCRND8)AD相關特征，包括減少Aβ、tau蛋白磷酸化水平和改善認知[7]。

其次，Lep參與神經保護作用的機制可能是激活AMPK和SIRT1，兩者均為AD有關的潛在靶標[23]。但低水平Lep導致AMPK活性不足，反而增加Aβ和tau磷酸化。SIRT1的活化可能通過上調α-分泌酶生成，在AD中發揮有益作用[24]。研究表明，Lep導致GSK3β的9-絲氨酸磷酸化引起GSK3β失活。總之，Lep通過AMPK和GSK3β途徑調節tau蛋白磷酸化[18-20]。因此，Lep可同時改善Aβ和tau相關病理途徑，有望用于AD治療。

2.2 Lep在PD中的作用 研究顯示，體重減輕是PD患者的一個共同特征[25]。PD患者血清Lep水平與體重之間有關聯[26-27]。然而，體脂下降可能是PD患者血漿Lep水平降低更好的指標[28]。

據報道，Lep對抗線粒體神經毒素MPP實驗性PD模型，發揮細胞保護作用[29]。Lep激活PI3K/AKT，促進SH-SY5Y細胞生存[29-30]。另外，Lep通過增加線粒體解偶聯蛋白2(UCP2)的表達，在體內外恢復ATP水平，保證能量供應，說明Lep能提高線粒體效率[30]，從而介導Lep的神經保護作用。

6-羥基多巴胺(6-OHDA)是另一種公認的神經毒素。在MN9D多巴胺能細胞系，Lep能逆轉6-OHDA毒性作用導致的細胞損失[31]。Lep通過MAPK和ERK途徑調節pCREB，提高BDNF水平，對抗體內多巴胺能神經元的6-OHDA毒性。Lep增加BDNF水平可能是介導神經保護作用的主要潛在機制，這一論點支持Lep作為一種神經保護藥物用于PD實驗模型研究。

2.3 Lep與癲疒間 生酮飲食是難治性癲疒間的一種有效治療方法，顯著提高嚙齒類動物的血清Lep水平[32]。研究表明，Lep是一種內源性抗驚厥劑[33]。ob/ob小鼠比野生型小鼠更易被致疒間劑戊四氮(PTZ)點燃，并誘導癲疒間發作，此外，更易發生全身性發作和細胞死亡[34]。表明血漿Lep水平升高可能會降低神經元興奮性，發揮抗驚厥作用。Lep還明顯減少其他化學模型如腦室注射4-氨基吡啶、腹腔注射PTZ等引起的小鼠癲疒間發作[35]。此外，Lep能夠保護ob/ob小鼠海馬神經元對抗KA興奮性毒性，KA癲疒間模型通過激活谷氨酸受體易化癲疒間活動[36]。

Lep可能通過調節NMDA受體或激活大電導鈣激活鉀通道(BK)[37]發揮抗驚厥作用。BK是決定海馬神經元興奮性的重要因素，可導致癲疒間活動中的異常放電[33]。Lep還通過與Lep受體結合并激活JAK2/PI3K途徑，抑制AMPAR介導的突觸傳遞，起抗癲疒間作用。此外，Lep在體外對NMDA受體(KA誘導的海馬細胞死亡相關受體)引起的興奮性毒性和氧化應激導致的神經細胞損傷都有保護作用[13]。

2.4 Lep在腦缺血模型中的神經保護作用 Lep在嚙齒類動物模型局部大腦缺血中也有神經保護作用。研究證明，Lep神經保護機制與ERK1/2、AKT、NF-κB轉錄和STAT3信號通路有關[36-39]，它們均為Lep受體激活的下游信號事件。轉錄因子NF-κB激活誘導BCL-2家族成員抗凋亡蛋白Bcl-xL基因表達，是典型的神經保護作用分子[39]。因此，Lep改變Bcl-xL/Bax比值至抗凋亡狀態，進而在局部缺血中發揮抗細胞凋亡作用。同樣，Lep也可活化ERK1/2，進而磷酸化Bad Ser-112，抑制其凋亡活性，從而起神經保護作用。另外，p65和p50核轉位后，可與c-Rel形成復合物，與細胞存活有關，這是Lep的另一作用機制。

3 Lep在學習記憶中的作用

有證據表明，Lep在調節海馬突觸可塑性和影響谷氨酸受體，主要是NMDA和AMPA受體轉運中，起著重要的作用[40]。

海馬CA1區NMDA受體依賴性長時程增強(LTP)是空間學習記憶的基礎，突觸NMDA受體激活使突觸后[Ca2+]i升高，這對海馬CA1區突觸LTP誘導是至關重要的。Lep促進海馬神經元CaMKII磷酸化，易化LTP的形成[41]。在新生嚙齒動物，Lep能夠增加海馬NMDA受體NR1亞單位的表達[37]。隨后，Lep激活突觸含NR2A的NMDA受體，增加海馬突觸密度。Lep調節樹突形態的作用在海馬突觸可塑性和神經發育中也具有重要的意義[40-42]。Lep受體在小腦神經元也有表達，促進其NMDA受體NR2B介導的鈣內流。

Lep促進成年大鼠海馬切片GluR2缺乏的AMPA受體突觸表達增加，導致興奮性突觸傳遞效能持久性增加[43]。GluR2缺乏的AMPA受體可滲透Ca2+，導致突觸效能所需的細胞內特定信號通路激活。以上作用可以部分解釋Lep對記憶的有利影響。

4 結語與展望

綜上所述，Lep對如AD、PD、癲疒間和局部缺血等神經系統疾病有神經保護作用，并能改善認知功能。Lep通過與其受體結合，調節CDK5、AMPK、GSK3β、STAT3等信號途徑參與神經保護[7]。此外，Lep調節谷氨酸受體，提高認知[7]。

Lep神經保護的另一個機制是調節線粒體功能。Lep通過激活AMPK、PPARγ共激活因子(PGC)/PPAR途徑，支持線粒體功能。Lep通過激活和調節線粒體代謝，有助于恢復疾病神經元至精力充沛的狀態，發揮神經營養和保護作用。Lep誘導以上線粒體變化的分子機制還有待進一步調查，而BCL-2蛋白家族是參與神經細胞凋亡的主要調控因子。

總之，Lep激動劑相關肽的研發對Lep受體相關神經系統疾病的治療有現實意義。另外，藥理學領域感興趣的是Lep對類風濕關節炎的治療，其中Lep受體拮抗劑可能對類風濕關節炎有潛在治療作用[44]。

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