达能营养中心第十届学术研讨会论文集

张建刚 艾华

（北京大学第三医院运动医学研究所，北京,100083）

 

摘要:Obestatin是新近发现的一种与ghrelin来自同一前体多肽的分子。研究表明obestatin具有与ghrelin相反的摄食调节作用，即减少摄食量，抑制体重增加，并通过受体GPR39发挥调节作用。然而，对obestatin的作用、受体的深入研究却出现许多相互矛盾的结果，甚至有人怀疑是否真正存在这种分子。本文对obestatin的研究进展进行回顾，并展望今后的研究方向。

关键词:obestatin；分布；功能；受体

Obestatin是新近发现的一种由机体分泌的多肽分子。研究表明，obestatin不仅作用于胃肠道，延缓胃排空，而且还作用于下丘脑摄食中枢，抑制食欲。Obestatin还具有拮抗摄食因子ghrelin的作用。由于obestatin与肥胖及相关疾病可能的关系密切，而迅速成为研究的热点。然而，随着对obestatin及其受体和生物学作用研究的展开，陆续出现矛盾不一甚至相反的结果和结论，引发了相当激烈的争论。本文对obestatin的研究进展进行回顾和讨论，并展望obestatin今后的研究方向。

 

1 Obestatin的发现

2005年11月，顶尖学术杂志《Science》发表了Zhang JV等人关于发现obestatin的原创性论文[1]。Zhang JV等人应用生物信息学的方法对已知多肽ghrelin基因的orthologs进行检索，并对包括人在内的11个不同物种的ghrelin前体肽进行序列比对时，发现了一种新的多肽分子——ghrelin相关肽（ghrelin associated peptide）。该多肽分子与先前发现的具有增加食欲、增加体重等作用的ghrelin分子[2,3]来自于同一前体多肽。该前体多肽共有117个氨基酸残基，经修饰剪切，由24～51位氨基酸残基形成ghrelin，76～98位产生这种由23个氨基酸残基组成的多肽分子。其C末端为甘氨酸残基，据推测可能为酰胺化位点。这种ghrelin相关肽在不同物种间的氨基酸组成上，具有高度保守性。从大鼠胃组织中提取的这种分子其分子量约为2516.3Dalton。

Zhang JV等人研究发现obestatin不仅作用于胃肠道，延缓胃排空，而且还作用于下丘脑摄食中枢，抑制食欲，拮抗ghrelin的作用。由于obestatin能使动物主动减少摄食量，在肥胖症的预防和治疗中具有潜在应用价值，因此Zhang JV等人将其命名为obestatin——由obese和statin合成，意为“抑制肥胖”。

Obestatin发现的另一个重要意义在于，它与ghrelin来自于同一基因、同一mRNA、同一前体多肽，却具有和ghrelin有完全相反的生物学功能，而且能够拮抗ghrelin的作用。这个发现在很大程度上丰富了后基因组时代表观遗传调控的内容，丰富了翻译后修饰在基因表达调控中的作用。

针对这一重大发现，Science还在同期特别配发了Nogueiras等人的评论性文章[4]，对Zhang JV等人的研究成果和意义进行了评价和讨论，这进一步推动了obestatin的研究热潮。

2 Obestatin在体内的分布

对大鼠不同组织抽提物检测表明，obestatin广泛分布于大肠、小肠、胃、脾和大脑皮层[1]、胰腺（Chanoine JP 2006）、睾丸间质的Leydig细胞(Dun SL 2006)及血浆/清，而以胃组织含量最高。Dun等人进一步发现，在胃肠道obestatin一方面见于粘膜腺体基底部细胞，其中胃粘膜表达多于肠粘膜；另一方面可见于肌间神经丛神经节细胞，并和胆碱乙酰转移酶（ChAT）共同表达。有研究表明不同组织obestatin含量呈现动态变化的特征：出生后大鼠的胃、胰腺和血浆中浓度显著低于出生前，在胰腺其含量进行性下降直至断乳（Kotunia A.2006）。

Obestatin的这些分布特点提示其可能具有胃肠神经内分泌激素的性质，通过旁分泌、自分泌、远距分泌、神经分泌等多种不同途径发挥调节作用，而且其作用可能是多样的。

3 Obestatin的生物学功能

自从Zhang JV等人发表了那篇著名的论文后，多家研究小组相继对obestatin的功能进行了研究和确证，但令人沮丧的是，获得的结果却相互矛盾。

有关obestatin生物学功能的研究结果和结论，几乎都是通过注射其外源性分子获得的。Zhang JV等人的研究得到了如下的结论[1]：外源性obestatin的活性形式为酰胺化分子；腹腔注射可以明显抑制小鼠的摄食量，并呈时间和剂量依赖性关系；脑室注射可以产生类似于黑皮质素拮抗剂MTⅡ的厌食效果，减少小鼠的摄食量；1μmol/Kg剂量处理大鼠可以抑制其体重增加；obestatin和ghrelin都不具有影响血清leptin的作用；可以对胃排空产生持续的抑制作用；可以减少空肠平滑肌的收缩力，拮抗ghrelin的刺激效果，从而诱发膈神经传入纤维的反射，引起中枢的饱食感；不能刺激培养的垂体细胞分泌生长激素；与ghrelin不同，血清obestatin水平并不随进食状况发生波动。

一些研究小组的结果证实了obestatin在摄食及其它方面的作用。

Zizzari P等人（2007）的研究结果证实：外源性obestatin本身不具有调节禁食或正常饲喂小鼠摄食的作用，但却具有抑制ghrelin提高食欲的作用，这种作用仅见于正常饲喂的小鼠；外源性obestatin具有对ghrelin促生长激素分泌的抑制作用，但仅见于体内实验；外源性obestatin在血浆中的半寿期是22min。

Bresciani E等人（2006）的实验结果证实obestatin可以有效地抑制成年低龄雄性大鼠因短期禁食引起的饥饿感。Carlini VP等人（2007）则发现大鼠脑室注射obestatin可以产生和ghrelin引起摄食和饥饿感相反的作用。

然而更多的研究小组并没有观察到与Zhang JV等人一致的结果，没有观察到外源性obestatin对摄食量、体重、胃排空的抑制作用，以及与ghrelin或其它内分泌激素的相互作用（Sibilia V.2006；Gourcerol G, 2006；Seoane LM,2006；Bassil AK,2007；de Smet B,2007；Nogueiras R,2007；Tremblay F,2007；Holst B, 2007）。基于此，Gourcerol G等人最近撰文建议将obestatin重新命名为ghrelin相关肽（ghrelinassociated peptide）[5]。

还有不少学者试图通过内源性obestatin的研究，探讨其功能作用及与肥胖的关系。

 

Zizzari P等人（2007）对内源性obestatin的结果表明，①禁食在引起血浆ghrelin水平升高、血糖水平降低的同时，可以显著降低血浆内源性obestatin水平。这一结果与Zhang JV等人的显然不同；②血浆obestatin呈波动性、节律性变化，其周期略低于ghrelin和生长激素；③血浆中obestatin和ghrelin变化并无明确相关性。Stenstrom B等人（2006）也发现在实施食道-近端空肠吻合术（microgastric bypass surgery）以后，血清obestatin水平显著降低，而ghrelin水平保持不变，二者变化并不一致。

Guo ZF(2007)等人对肥胖症患者血浆obestatin和ghrelin的关系进行了研究，发现肥胖症患者餐前血浆obestatin和ghrelin水平均低于正常人；但餐前血浆ghrelin和obestatin比值高于正常人；BMI与餐前血浆ghrelin和obestatin比值呈正相关，而且是独立的决定因素。

PraderWilli综合征(PWS)是一种以体重快速增加和过量摄食为特征的肥胖综合征。Butler MG等人（2007）发现，与常人相比，PWS患者血浆obestatin显著升高，尤其是儿童患者，而ghrelin水平无明显变化；obestatin和ghrelin的变化与BMI不相关。而Park WH等人（2007）则发现PWS及肥胖症患者血浆obestatin并无升高，而且不受胰岛素调控。

Nogueiras R等人认为，外源性obestatin在肥胖症防治中的应用不一定可靠：其抑制摄食量、抑制体重增加等作用也可能由实验操作引起；同时实验都是研究正常鼠，并未使用肥胖动物模型；另外也没有任何obestatin促进脂肪代谢的证据[4]。

这些研究结果表明，obestatin是否具有抑制摄食、拮抗ghrelin的功能仍然存在着较大的争议，还需要进一步证实。矛盾不一的实验结果固然有可能受到动物实验本身误差的影响，但有人认为如果一个分子的作用这样容易受实验条件影响，对实验条件要求这样高，这本身就证明了它的作用微乎其微（Nogueiras R,2007）。

近来，一些研究报道了外源性obestatin分子其它的一些作用，包括提高记忆力（Carlini VP 2007）、抑制渴感（Samson WK,2007），改变睡眠状态（Szentirmai E,2006）、刺激人视网膜色素上皮细胞增生（Caimina JP,2006）等。这些结果表明，尽管外源性obestatin对中枢神经系统有一定的调节作用，但似乎并不包括与摄食有关的下丘脑。

4 关于Obestatin受体的研究

既然Obestatin可能是一个具有调节活性的多肽因子，那么，就有可能通过受体发挥其作用。同obestatin本身一样，在其受体的研究上，也充满了矛盾和争议。

Zhang JV等人在报道发现obestatin的同时，还报告了对其受体的研究结果[1]。他们发现，obestatin能够与空肠细胞膜粗提物发生特异性结合（解离常数Kd＝4nM）；他们进一步研究发现，obestatin与G proteincoupled receptor 39(GPR39）具有高度亲和力（解离常数Kd＝1nM），用obestatin对表达GPR39的CHO细胞和HEK293T细胞进行处理，可以使细胞内第二信使cAMP浓度显著增加；用obestatin处理共表达GPR39和血清反应元件（SRE）的CHO细胞，可以使细胞显著增加SRE依赖性转录活性。他们还用交联法（crosslinking）研究进一步证实I125obestatin可与重组GPR39形成高分子量复合体。由此Zhang JV等人得出结论：obestatin的受体是GPR39。Zhang JV等人用RTPCR方法证实GPR39在空肠、十二指肠、胃、垂体、回肠、肝脏、下丘脑、心脏、胰腺、小脑、大脑、肾脏、睾丸、卵巢、大肠、肺等组织中有广泛的表达[1]。这提示obestatin可能具有广泛的调控靶器官，并可能通过GPR39作用于下丘脑的摄食中枢发挥高位调节作用。

GPR39是1997年发现的G proteincoupled receptor（GPCR）家族成员，是与GHSR（ghrelin的受体）、neurotensin受体、motilin受体等相关的一种受体[6]。GPR39广泛分布于机体的多种组织。直到obestatin的发现，人们一直在寻找GPR39的配体及其确切作用。

Moechars D等人（2006）的研究表明，GPR39基因敲除小鼠表现出ghrelin所具有的生物学特性，如体重、体脂、摄食量增加，血液胆固醇水平升高，胃肠排空加速，胃分泌增加等表现。这一研究结果似乎为Zhang JV等人有关GPR39是obestatin受体的结论提供了旁证。

然而随后发表的一些研究结果却否定了这一结论。

对小鼠脑组织的原位杂交研究结果表明，尽管GPR39在中枢神经系统杏仁核、海马和听皮层等大部分区域有广泛的表达，然而在作为摄食调控中枢的下丘脑却没有发现表达（Moechars D，2006；Jackson VR,2006）。对这一结果只能有两种解释，或者obestatin与ghrelin有所不同，发挥作用的高位靶点可能不是下丘脑摄食调解中枢；或者obestatin可能不是通过受体GPR39作用于下丘脑。Pan W等人（2006）的研究表明，由于obestatin在血浆和脑部微血管内皮细胞内迅速降解，不能通过血脑屏障。这提示obestatin作用靶点可能不是中枢神经系统，或者与中枢神经系统具有不同的作用方式。

 

脑垂体细胞有GPR39的大量表达。然而体外实验结果表明，obestatin不能刺激培养的垂体细胞分泌生长激素[1]；动物实验也表明静脉注射或脑室注射obestatin并不能刺激大鼠垂体细胞分泌GH、PRL、TSH或ACTH等激素（Yamamoto D, 2007）；不能调节低龄大鼠生长激素的释放，也不能拮抗hexarelin促进生长激素释放的作用；对皮质激素的释放没有作用（Bresciani E,2006）。

有三个实验室（Lauwers E, 2006; Holst B, 2007; Tremblay F,2007）同样用基因转染的方法使HEK293T细胞表达GPR39或共表达GPR39和SRE，分别检测obestatin处理后HEK293T细胞内cAMP和Ca2＋浓度以及SRE依赖性转录活性，均没有发现obestatin处理前后浓度的变化，没有得到与Zhang JV等人相同的实验结果。同时Tremblay F也没有重复出Moechars D（2006）报道的结果。他们观察到，GPR39基因敲除小鼠与GPR39基因野生型小鼠没有表现出摄食量、体重、血糖和胰岛素水平等方面的差异，obestatin处理前后动物进食量无明显变化。

最近，Chartrel等人在Science上发表研究文章指出，GPR39的配体不是obestatin[7]。同期Zhang JV等人对此作出回应，承认他们也重复不出先前“obestatin在体外结合并激活GPR39”的结果[8]。这似乎为一年来有关obestatin的受体之争暂时划上了句号。Obestatin的受体究竟是什么？Obestatin与GPR39是否有关？GPR39还有哪些生物学作用？这些仍有待于进一步深入、系统地研究。

Obestatin受体研究上的疑惑不清对obestatin自身功能的研究来说，更是雪上加霜。针对上述研究状况，Zhang JV等人在其回应文章中争辩说：尽管不能确定obestatin的受体是GPR39，然而其减少摄食量的作用仍然是肯定的，仍然可以被重复出来[8]。

更加令人迷惑的是，Bang AS等人新近应用HPLC/RIA方法，对人、大鼠血浆及大鼠胃组织抽提物进行分析，但并未找到内源性的、独立存在的obestatin多肽分子[9]。如果这一结果确实可信，那么外源性obestatin分子仅仅是作为一种人工合成的多肽类物质发挥作用，而检测到的所谓内源性obestatin可能仅仅是preproghrelin多肽分子的降解片段，本身并无实际的生理意义。

5 疑问与展望

Obestatin的发现曾给肥胖症的治疗带来了某种程度的惊喜。然而随后的研究却表明这种期望为时尚早，因为对于obestatin的功能作用，不同的实验室得出了相互矛盾甚至对立的研究结果。回顾自2005年11月Zhang JV等人发表论文以来有关obestatin研究的所有文献，在obestatin的研究上存在着如下的疑问：（1）在obestatin本身方面：这种分子在体内是否真正存在？它分泌自哪里（何种细胞和/或细胞器）？到底有无抑制食欲、减少进食量的功能？是否具有对抗ghrelin的作用？是否存在对它的调控系统和机制？（2）在外源性分子方面：人工合成的外源性obestatin多肽分子是否具有与内源性分子相同的空间结构及生物活性，外源性分子能否像胰岛素那样代替内源性分子？（3）在obestatin受体方面：obestatin是通过受体发挥作用，还是另有别的作用途径？如果有其受体，该受体是GPR39吗？（4）在研究方法方面：利用人工合成的obestatin抗体，检测到的仅仅是obestatin，还是包括了无实际作用的preproghrelin或proghrelin？

Obestatin最重要的现实意义在于其外源性分子的生物学作用，即可能通过增加饱食感、减慢胃排空来减少摄食量，达到延缓或避免体重增加、减轻或控制肥胖的目的。尽管对于该作用存在着严重争议和分歧，但由于还没有予以最后否定，尚存在一线希望。可以预料，人们肯定将会把obestatin的研究进行下去，而上面提到的疑问也正是今后obestatin研究上需要解决和验证的主要问题。除此之外，obestatin与ghrelin基因和前体肽同源而作用相反的生物学特性也是引起学者们极大兴趣的原因之一。总之，obestatin的生物学特性和功能作用仍然有许多未解之谜，今后的研究将逐步揭开其真实面目。

参考文献

[1] Zhang JV JV,Ren PG,AvsianKretchmer O,et al.Obestatin, a peptide encoded by the ghrelin gene, opposes ghrelins effects on food intake. Science, 2005, 310:996～9.

[2] Kojima M, Hosoda H, Date Y, et al. Ghrelin is a growthhormonereleasing acylated peptide from stomach. Nature, 1999, 402:656～60.

[3] GilCampos M,Aguilera CM,Canete R,et al, Ghrelin: a hormone regulating food intake and energy homeostasis. Br J Nutr, 2006, 96:201～26.

[4] Nogueiras R,Tschop M.Separation of conjoined hormones yields appetite rivals. Science, 2005, 310:985～6.

[5] Gourcerol G,Tache Y.Obestatin a ghrelinassociated peptide that does not hold its promise to suppress food intake and motility. Neurogastroenterol Motil, 2007, 19:161～5.

[6] McKee KK, Tan CP, Palyha OC, et al. Cloning and characterization of two human G proteincoupled receptor genes (GPR38 and GPR39) related to the growth hormone secretagogue and neurotensin receptors. Genomics, 1997, 46:426～34.

[7] Chartrel N, AlvearPerez R, Leprince J, et al. Comment on “Obestatin, a peptide encoded by the ghrelin gene, opposes ghrelins effects on food intake”. Science, 2007, 315:766c.

[8] Zhang JV JV,Klein C,Ren PG,et al. Response to Comment on “Obestatin, a peptide encoded by the ghrelin gene, opposes ghrelins effects on food intake”. Science, 2007, 315:766d.

[9] Bang AS,Soule SG,Yandle TG,et al.Characterization of proghrelin peptides in mammalian tissue and plasma. J Endocrinol, 2007, 192:313～23.