瘦素与生殖和妊娠
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国外医学妇产科学分册 2000年第27卷第1期
浙江大学医学院附属妇产科医院(310006)
杨小福 陈丹青综述 黄荷凤 石一复审校
摘要 瘦素(leptin)是近年发现的一种由脂肪细胞分泌的肽类激素。已知它除了调节机体代谢脂肪耗储外，还有强大的生殖调节功能。leptin是下丘脑-垂体-卵巢轴的调节激素之一，并参与妊娠和胎儿宫内生长。
关键词：leptin 生殖 妊娠
瘦素(leptin)是肥胖基因ob的表达产物，主要由白色脂肪细胞所分泌，具有调节脂肪储存的作用。近来研究表明，外源性leptin能使肥胖、不孕小鼠获得生育能力[1]，提示leptin与生殖调节有关。本文通过对近年相关文献的回顾，就leptin在生殖方面的影响做一综述。
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结构与分布
1994年Zhang等[2]首次从肥胖小鼠中成功地克隆了ob基因，并确定ob基因位于性染色体7q31位点上，基因长约20Kb，由3个外显子和2个内含子组成，编码产物为166aa/167aa，故leptin蛋白有166aa和167aa两种形式[3]。
Leptin基因的表达以皮下脂肪表达最高，网膜组织、腹膜后脂肪均有表达[2]。小鼠和人的leptin受体基因均已克隆。Leptin受体属细胞因子家族，分布在中枢神经系统和外周组织。受体的形成有两种，即长leptin受体和短leptin受体，目前认为仅长leptin受体具有激活能力。
Zamorano等[4]测定了小鼠的内分泌及神经组织中的leptin受体mRNA的表达程度，发现卵巢、子宫、睾丸组织高度表达，下丘脑与垂体中度表达，肾上腺组织不表达，进一步的免疫组织化学研究表明，leptin受体主要分布在脉络丛，尤其在弓状核和中间隆突，而弓状核正是大脑主管食欲与生殖的中枢，提示leptin可能作用于弓状核以控制食欲与生殖功能。Hoggard等[5]报道，胎盘、胎儿软骨和骨骼、毛囊高度表达leptin受体，表明leptin在胎儿的生长发育中起重要作用。
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Leptin与下丘脑—垂体—卵巢轴
一、leptin与下丘脑、垂体
人们最初从肥胖与不孕的关系中观察到leptin与下丘脑、垂体的关系。肥胖小鼠由于leptin基因的突变，不仅表现为不孕，而且生殖器官萎缩、促性腺激素分泌受损和对性激素负反馈特别敏感[6]，而近来肥胖小鼠经注射重组leptin后能恢复生殖能力。Barash等[1]每天将100ug的leptin注入实验动物，14天后测定动物的促性腺素水平，发现FSH、LH明显升高。由此，Barash提出了leptin为生殖系统的代谢信号，即当体内的营养状态达到一定的临界水平，足以满足生殖需要时，leptin能启动下丘脑-垂体-卵巢轴，解发青春期的开始。实验证明[7]，在小鼠垂体离体培养过程中加入leptin，3小时后能在培养液中检测到FSH、LH，其浓度随着剂量的增加而递增，并达到高峰，leptin的作用结果类似于相同浓度的促性腺素释放激素。即使极低浓度的leptin(10-12～10-10M)也能刺激下丘脑的中间隆突与弓状核释放LHRH。所以Yu等认为从脂肪细胞分泌的leptin，经血循环抵达下丘脑，部分经垂体门脉丛进入垂体前叶，与leptin受体结合，增加垂体分泌细胞的FSH、LH的释放，也可能增加对LHRH的反应。
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二、leptin与卵巢
人们从动物实验中发现[1]，肥胖雌性小鼠经leptin治疗后其卵巢的重量增加，卵巢上的始基卵泡、初级卵泡、次级卵泡、囊状卵泡数量增多，并且观察到卵巢的纵切面上总的卵泡数增多，提示leptin在一定程度上提高了卵巢的生理功能。1996年Cioffi等[8]首先报道人类卵巢有leptin受体表达，提示卵巢为leptin作用的靶器官。近来Agarwal等[9]发现人类卵巢的颗粒细胞、卵泡膜细胞均有长leptin受体表达。Agarwal离体培养颗粒细胞与卵泡膜细胞，观察到leptin对FSH、LH分别诱导产生的雌激素、雄激素无影响，而明显抑制IGF-I对FSH、LH的协同作用，使FSH诱导颗粒细胞产生的雌激素减少、LH诱导卵泡膜细胞产生的雄激素减少，但不影响孕激素的分泌，说明leptin能直接抑制IGF-I对卵巢颗粒细胞、卵泡膜细胞的作用，从而抑制了颗粒细胞分化与卵细胞成熟，其所造成的激素状态类似于多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)患者卵巢中的微环境[10]。此外，Barnnian 等[11]经颗粒细胞的培养发现，仅当胰岛素存在时leptin才能抑制hCG诱导的颗粒细胞分泌孕酮，同样也抑制胰岛素支持的类固醇激素分泌，所以leptin通过抗胰岛素作用而抑制促性腺激素对颗粒细胞分泌孕酮的诱导作用。
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E1Orabi等[12]测定了45例PCOS患者的血清leptin浓度，结果发现无论是肥胖或非肥胖者，其leptin浓度显著高于相同体质指数的正常排卵周期妇女，提示PCOS患者的leptin分泌调节异常。故PCOS患者除存在胰岛素拮抗、高雄激素血症外，高水平leptin也为其特征之一。统计表明，高leptin血症与与高胰岛素血症无相关性，但与高雄激素血症相关。多因素分析显示leptin结合雄激素可成功地预测PCOS的存在与否。
三、leptin与子宫
子宫内膜存在leptin受体mRNA[13]，用重组leptin治疗肥胖、不孕小鼠后，子宫重量明显增加，组织学证明：子宫内膜厚度、上皮高度、腺体面积均明显增加[1]，因同时伴有卵巢重量的增加，认为leptin对子宫的作用可能通过激活卵巢，引起性激素分泌增加所致。Chien等[13]发现小鼠妊娠后血清leptin浓度比对照组增加1.8倍，子宫内膜leptin受体mRNA增加2.7倍，提示妊娠后leptin浓度以及子宫内膜leptin受体增加，与宫腔内胚胎发育以及调节能量利用有关。
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Leptin与妊娠
妊娠时母亲的脂肪积累增加，其leptin浓度显著提高。检测相同体质指数的孕妇和非孕妇的leptin浓度，发现前者明显高于后者[14]。此结果与胎盘滋养细胞、羊膜细胞分泌leptin有关[15]。Satter等[14]报道母体leptin浓度在妊娠20～30周达高峰，此后略下降。分娩后3个月内降至孕前水平[16]。纵观整个孕期，leptin浓度的变化范围很大，可增加30%～233%，其浓度的变化较为敏感地反映了脂肪积累与动员的程度[14]。实验证明[17]，leptin能使肥胖小鼠摄食减少，能量消耗增加，以至体重减轻，脂肪储存减少，但对孕妇而言，leptin与能量摄入无关[18]。事实上，孕妇的leptin浓度增加与脂肪积累增加同量存在，故推测妊娠时存在leptin拮抗，其次与下丘脑的敏感性降低或者与leptin的结合蛋白增加而降低了leptin生物活性有关。T amura等[18]研究指出，孕期的leptin浓度与孕前的体质指数显著相关，与胎儿体重无关。合并宫内生长迟缓(Intrauterine Growth Retardatin,IUGR)的孕妇与非IUGR孕妇相比，两者的leptin浓度无差别，提示母血leptin浓度不能精确预测胎儿体重。虽然脐血leptin浓度明显低于母血，但与胎儿体重密切相关。合并先兆子痫的孕妇其leptin水平明显增高，但与无并发症的孕妇比较无显著性差异[14]。Jaquet等[9]对79例胎儿和132例新生儿进行了leptin水平检测，发现在妊娠18周均能从脐动脉血中检测到leptin，正常新生儿的leptin浓度均与体重和体质指数正相关，而IUGR的新生儿其leptin浓度明显低于正常新生儿，仅与体质指数相关，提示胎儿与新生儿的leptin浓度主要由脂肪组织的积累程度所决定。经多变量分析显示新生儿的胎盘重量与leptin浓度无关，表明胎儿的leptin合成与分泌依赖胎儿本身。此外，研究也发现胎儿的leptin浓度与胎儿的双顶径、腹围、股长无显著相关。在妊娠34周前IUGR胎儿脐血中的leptin浓度与正常生长的胎儿相比无统计学差异，其原因主要是胎儿脂肪组织的发育与积累在妊娠34周后，故在妊娠34周后测定脐血leptin浓度，可以预测胎儿体重。目前，有关leptin对胎儿生长的调节机理有特进一步研究。
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结语
总之，leptin对下丘脑-垂体-卵巢轴有调节作用，能解发青春期的开始，leptin浓度过高或过低均能引起不育，妊娠晚期脐血的leptin浓度可以预测胎儿体重。但leptin对生殖轴的作用研究大多来自动物实验，有关leptin对人类生殖器官功能调节报道基少。对leptin与人类生殖关系的进一步研究有助于增进人类生殖健康。
参考文献
1 Barash IA et al.Endocrinology,1996;137(7):3144-3147
2 Zhang Y et al.Nature ,1994;372:425-435
3 Isse N et al.J Biol Chem ,1995;270:27728-27733
, 百拇医药
4 Zamorano PL et al.Neuroendocrinology,1997;65(3):223-228
5 Hoggard N et al.Proc Natl Acad Sci USA,1997;94(20):11073-11078
6 Swerdloff R et al.Endocinology,1976;98:1359-1364
7 Yu WH et al.Physiology,1997;94:1023-1028
8 Cioffi JA et al.Nat Med,1996;2:585-588
9 Agarwal SK et al.J Clin Endocrinol Metab,1999;84
, 百拇医药
10 Erickson GF et al.J Clin Endocrinol Metab,1979;49:514-519
11 Brannian JD et al.Hum Reprod,1999;14(6)1445-1448
12 El Orabi H et al.Clin Biochem,1999;32(1):71-75(3)：1027-1076
13 Chien EK et al.Biochem Biophys Res Commun,1997;237(2):476-480
14 Satter N et al.Acta Obstet Gynecol Scand,1998;77:278-283
15 Masuzaki H et al.Nat Med ,1997;3:1029-1033
16 Butte NF et al.J Clin Endocrinol Metab,1997;82(2):585-589
17 Halaas JL et al.Science,1995;269:543-546
18 Tamura T et al.Obstet Gynecol,1998;91(3):389-395
19 Jaquet D et al.J Clin Endocinol Metab,1998;83(4):1234-1246, 百拇医药
杨小福 陈丹青综述 黄荷凤 石一复审校
摘要 瘦素(leptin)是近年发现的一种由脂肪细胞分泌的肽类激素。已知它除了调节机体代谢脂肪耗储外，还有强大的生殖调节功能。leptin是下丘脑-垂体-卵巢轴的调节激素之一，并参与妊娠和胎儿宫内生长。
关键词：leptin 生殖 妊娠
瘦素(leptin)是肥胖基因ob的表达产物，主要由白色脂肪细胞所分泌，具有调节脂肪储存的作用。近来研究表明，外源性leptin能使肥胖、不孕小鼠获得生育能力[1]，提示leptin与生殖调节有关。本文通过对近年相关文献的回顾，就leptin在生殖方面的影响做一综述。
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结构与分布
1994年Zhang等[2]首次从肥胖小鼠中成功地克隆了ob基因，并确定ob基因位于性染色体7q31位点上，基因长约20Kb，由3个外显子和2个内含子组成，编码产物为166aa/167aa，故leptin蛋白有166aa和167aa两种形式[3]。
Leptin基因的表达以皮下脂肪表达最高，网膜组织、腹膜后脂肪均有表达[2]。小鼠和人的leptin受体基因均已克隆。Leptin受体属细胞因子家族，分布在中枢神经系统和外周组织。受体的形成有两种，即长leptin受体和短leptin受体，目前认为仅长leptin受体具有激活能力。
Zamorano等[4]测定了小鼠的内分泌及神经组织中的leptin受体mRNA的表达程度，发现卵巢、子宫、睾丸组织高度表达，下丘脑与垂体中度表达，肾上腺组织不表达，进一步的免疫组织化学研究表明，leptin受体主要分布在脉络丛，尤其在弓状核和中间隆突，而弓状核正是大脑主管食欲与生殖的中枢，提示leptin可能作用于弓状核以控制食欲与生殖功能。Hoggard等[5]报道，胎盘、胎儿软骨和骨骼、毛囊高度表达leptin受体，表明leptin在胎儿的生长发育中起重要作用。
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Leptin与下丘脑—垂体—卵巢轴
一、leptin与下丘脑、垂体
人们最初从肥胖与不孕的关系中观察到leptin与下丘脑、垂体的关系。肥胖小鼠由于leptin基因的突变，不仅表现为不孕，而且生殖器官萎缩、促性腺激素分泌受损和对性激素负反馈特别敏感[6]，而近来肥胖小鼠经注射重组leptin后能恢复生殖能力。Barash等[1]每天将100ug的leptin注入实验动物，14天后测定动物的促性腺素水平，发现FSH、LH明显升高。由此，Barash提出了leptin为生殖系统的代谢信号，即当体内的营养状态达到一定的临界水平，足以满足生殖需要时，leptin能启动下丘脑-垂体-卵巢轴，解发青春期的开始。实验证明[7]，在小鼠垂体离体培养过程中加入leptin，3小时后能在培养液中检测到FSH、LH，其浓度随着剂量的增加而递增，并达到高峰，leptin的作用结果类似于相同浓度的促性腺素释放激素。即使极低浓度的leptin(10-12～10-10M)也能刺激下丘脑的中间隆突与弓状核释放LHRH。所以Yu等认为从脂肪细胞分泌的leptin，经血循环抵达下丘脑，部分经垂体门脉丛进入垂体前叶，与leptin受体结合，增加垂体分泌细胞的FSH、LH的释放，也可能增加对LHRH的反应。
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二、leptin与卵巢
人们从动物实验中发现[1]，肥胖雌性小鼠经leptin治疗后其卵巢的重量增加，卵巢上的始基卵泡、初级卵泡、次级卵泡、囊状卵泡数量增多，并且观察到卵巢的纵切面上总的卵泡数增多，提示leptin在一定程度上提高了卵巢的生理功能。1996年Cioffi等[8]首先报道人类卵巢有leptin受体表达，提示卵巢为leptin作用的靶器官。近来Agarwal等[9]发现人类卵巢的颗粒细胞、卵泡膜细胞均有长leptin受体表达。Agarwal离体培养颗粒细胞与卵泡膜细胞，观察到leptin对FSH、LH分别诱导产生的雌激素、雄激素无影响，而明显抑制IGF-I对FSH、LH的协同作用，使FSH诱导颗粒细胞产生的雌激素减少、LH诱导卵泡膜细胞产生的雄激素减少，但不影响孕激素的分泌，说明leptin能直接抑制IGF-I对卵巢颗粒细胞、卵泡膜细胞的作用，从而抑制了颗粒细胞分化与卵细胞成熟，其所造成的激素状态类似于多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)患者卵巢中的微环境[10]。此外，Barnnian 等[11]经颗粒细胞的培养发现，仅当胰岛素存在时leptin才能抑制hCG诱导的颗粒细胞分泌孕酮，同样也抑制胰岛素支持的类固醇激素分泌，所以leptin通过抗胰岛素作用而抑制促性腺激素对颗粒细胞分泌孕酮的诱导作用。
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E1Orabi等[12]测定了45例PCOS患者的血清leptin浓度，结果发现无论是肥胖或非肥胖者，其leptin浓度显著高于相同体质指数的正常排卵周期妇女，提示PCOS患者的leptin分泌调节异常。故PCOS患者除存在胰岛素拮抗、高雄激素血症外，高水平leptin也为其特征之一。统计表明，高leptin血症与与高胰岛素血症无相关性，但与高雄激素血症相关。多因素分析显示leptin结合雄激素可成功地预测PCOS的存在与否。
三、leptin与子宫
子宫内膜存在leptin受体mRNA[13]，用重组leptin治疗肥胖、不孕小鼠后，子宫重量明显增加，组织学证明：子宫内膜厚度、上皮高度、腺体面积均明显增加[1]，因同时伴有卵巢重量的增加，认为leptin对子宫的作用可能通过激活卵巢，引起性激素分泌增加所致。Chien等[13]发现小鼠妊娠后血清leptin浓度比对照组增加1.8倍，子宫内膜leptin受体mRNA增加2.7倍，提示妊娠后leptin浓度以及子宫内膜leptin受体增加，与宫腔内胚胎发育以及调节能量利用有关。
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Leptin与妊娠
妊娠时母亲的脂肪积累增加，其leptin浓度显著提高。检测相同体质指数的孕妇和非孕妇的leptin浓度，发现前者明显高于后者[14]。此结果与胎盘滋养细胞、羊膜细胞分泌leptin有关[15]。Satter等[14]报道母体leptin浓度在妊娠20～30周达高峰，此后略下降。分娩后3个月内降至孕前水平[16]。纵观整个孕期，leptin浓度的变化范围很大，可增加30%～233%，其浓度的变化较为敏感地反映了脂肪积累与动员的程度[14]。实验证明[17]，leptin能使肥胖小鼠摄食减少，能量消耗增加，以至体重减轻，脂肪储存减少，但对孕妇而言，leptin与能量摄入无关[18]。事实上，孕妇的leptin浓度增加与脂肪积累增加同量存在，故推测妊娠时存在leptin拮抗，其次与下丘脑的敏感性降低或者与leptin的结合蛋白增加而降低了leptin生物活性有关。T amura等[18]研究指出，孕期的leptin浓度与孕前的体质指数显著相关，与胎儿体重无关。合并宫内生长迟缓(Intrauterine Growth Retardatin,IUGR)的孕妇与非IUGR孕妇相比，两者的leptin浓度无差别，提示母血leptin浓度不能精确预测胎儿体重。虽然脐血leptin浓度明显低于母血，但与胎儿体重密切相关。合并先兆子痫的孕妇其leptin水平明显增高，但与无并发症的孕妇比较无显著性差异[14]。Jaquet等[9]对79例胎儿和132例新生儿进行了leptin水平检测，发现在妊娠18周均能从脐动脉血中检测到leptin，正常新生儿的leptin浓度均与体重和体质指数正相关，而IUGR的新生儿其leptin浓度明显低于正常新生儿，仅与体质指数相关，提示胎儿与新生儿的leptin浓度主要由脂肪组织的积累程度所决定。经多变量分析显示新生儿的胎盘重量与leptin浓度无关，表明胎儿的leptin合成与分泌依赖胎儿本身。此外，研究也发现胎儿的leptin浓度与胎儿的双顶径、腹围、股长无显著相关。在妊娠34周前IUGR胎儿脐血中的leptin浓度与正常生长的胎儿相比无统计学差异，其原因主要是胎儿脂肪组织的发育与积累在妊娠34周后，故在妊娠34周后测定脐血leptin浓度，可以预测胎儿体重。目前，有关leptin对胎儿生长的调节机理有特进一步研究。
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结语
总之，leptin对下丘脑-垂体-卵巢轴有调节作用，能解发青春期的开始，leptin浓度过高或过低均能引起不育，妊娠晚期脐血的leptin浓度可以预测胎儿体重。但leptin对生殖轴的作用研究大多来自动物实验，有关leptin对人类生殖器官功能调节报道基少。对leptin与人类生殖关系的进一步研究有助于增进人类生殖健康。
参考文献
1 Barash IA et al.Endocrinology,1996;137(7):3144-3147
2 Zhang Y et al.Nature ,1994;372:425-435
3 Isse N et al.J Biol Chem ,1995;270:27728-27733
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4 Zamorano PL et al.Neuroendocrinology,1997;65(3):223-228
5 Hoggard N et al.Proc Natl Acad Sci USA,1997;94(20):11073-11078
6 Swerdloff R et al.Endocinology,1976;98:1359-1364
7 Yu WH et al.Physiology,1997;94:1023-1028
8 Cioffi JA et al.Nat Med,1996;2:585-588
9 Agarwal SK et al.J Clin Endocrinol Metab,1999;84
, 百拇医药
10 Erickson GF et al.J Clin Endocrinol Metab,1979;49:514-519
11 Brannian JD et al.Hum Reprod,1999;14(6)1445-1448
12 El Orabi H et al.Clin Biochem,1999;32(1):71-75(3)：1027-1076
13 Chien EK et al.Biochem Biophys Res Commun,1997;237(2):476-480
14 Satter N et al.Acta Obstet Gynecol Scand,1998;77:278-283
15 Masuzaki H et al.Nat Med ,1997;3:1029-1033
16 Butte NF et al.J Clin Endocrinol Metab,1997;82(2):585-589
17 Halaas JL et al.Science,1995;269:543-546
18 Tamura T et al.Obstet Gynecol,1998;91(3):389-395
19 Jaquet D et al.J Clin Endocinol Metab,1998;83(4):1234-1246, 百拇医药