摘 要：动物脂肪代谢受到多种因素的调控，其中最重要的是基因调控。肥胖基因是近年来克隆的新基因，该基因表达产物瘦蛋白是反映体内脂肪含量和调节的重要信号因子，具有调节摄食行为，增加能量消耗和降低动物采食量的作用。文章就肥胖基因对动物脂肪代谢调节的关系进行了综述。
关键词：动物；脂肪代谢；肥胖基因；表达
随着经济发展和生活水平的提高，消费者在得到膳食满足的同时已日益注重畜产品的品质。脂肪的过度沉积不仅影响了动物产品的品质，还造成能量的浪费，对环境保护也不利。更为严重的是，食入过量的脂肪对人体健康会造成损害，由此导致的超重、肥胖、糖尿病、动脉粥样硬化、冠心病等“富贵病”发病率升高[1]。因此，对体内脂肪代谢及其调控做深入的探讨，就显得十分必要[2]。目前动物脂肪代谢相关基因研究工作主要集中在基因克隆、定位和表达方面[35]。随着动物脂肪代谢相关基因序列的明确，人们将深入分析肥胖基因对动物生长和脂肪代谢的效应，以期推动今后的动物遗传育种工作。
1 脂肪组织与脂肪代谢
1.1 脂肪组织
脂肪组织是贮存脂肪的主要场所，具有贮存能量、保温、保护和固定内脏器官、缓冲机械压力等功能，而且许多脂类物质是合成体内活性物质的前体，因此脂肪具有重要的生理功能。构成脂肪组织的脂肪细胞来源于中胚层。胚胎期动物脂肪组织的生长发育主要是位于基质椎管的前脂肪细胞的增生，其前脂肪细胞再发育成脂母细胞。出生后脂肪组织的生长则以脂母细胞体积增大为主，动物仅在出生后早期有前脂肪细胞数量上的增生。畜禽体内的脂类可分为构成细胞成分脂和贮脂两类。构成细胞的脂分布于畜禽体内的所有细胞中，其在细胞内的含量一般不受营养等条件的影响，而贮脂含量常随机体营养状况变动。贮脂主要分布在皮下结缔组织、大网膜、肠系膜、肾脏周围等脂肪组织中。
1.2 脂肪代谢
脂肪代谢包括脂肪动员、体内运转和脂肪贮存。动物体脂的沉积量是脂肪合成代谢和分解代谢的一种平衡状态。当合成代谢增强，或分解代谢降低时，会打破原有的平衡而导致脂肪沉积量的增加。当脂肪分解多于合成时，则体内脂肪减少。不同动物脂肪合成的组织不同，反刍动物脂肪组织是胴体脂肪合成的惟一场所， 猪脂肪组织是脂肪合成的主要场所[6]， 啮齿动物如兔和鼠等，脂肪合成在肝脏和脂肪组织中，而禽类如鸡， 肝脏是胴体脂肪酸合成的主要场所，胴体脂肪90%在此合成。肝脏合成的脂肪被转运到其它组织利用或到脂肪组织中储存。血浆脂蛋白做为脂类的载体，运输脂类到各个组织发挥其生理功能。在高等动物体内， 脂肪的合成和分解除受基因调控外还与许多因素密切相关。
2 肥胖基因
2.1 肥胖基因的结构和突变
肥胖基因(obese基因)又叫ob基因。ob基因于1950年在小鼠上被发现，为常染色体隐性遗传，长约20 kb，由3 个外显子和2个内含子组成，其编码区位于第2和第3外显子。在5′侧翼区域中包含了TATA 盒样的序列和数个顺式调控元件。1994年，Zhang YR等[7]首次报道利用定位克隆的方法得到小鼠ob基因的cDNA。该基因位于小鼠第6号染色体上。随后，他们又从人脂肪组织cDNA文库中克隆了人的ob基因序列，该基因定位于第7号染色体的q31.3。对这2个物种的核苷酸序列加以比较，发现其编码区的同源性达84%之多。NeuenschwanderS等[8]用体细胞杂交法将猪的ob基因定位于18号染色体上，并克隆了该基因的部分序列。脂肪型猪与瘦肉型猪的Southernblot分析表明两种猪相对瘦肉表型呈现DNA的多态性。我国戴茹娟等[9]首次克隆了cDNA总长为3 277个核苷酸的猪ob基因，它编码167个氨基酸的分泌蛋白。
ob基因突变将破坏瘦蛋白(leptin)在机体内的正常调控机制，导致动物产生肥胖表型。Bray等认为，ob基因突变受体内热调节、生育过程和性腺、肾上腺、甲状腺等组织器官功能异常等激素和代谢变化的影响。研究发现，遗传型肥胖小鼠ob基因有两种形式的突变：一种是在C57BL/6Job/ob小鼠的ob基因中，发现其第105位密码子发生G→T的碱基突变，使编码氨基酸的密码子变为终止密码子，这一无义突变使obmRNA 的表达量提高了20倍，但不能产生正常功能的蛋白质；另一种是在其等位基因SM/CKC－ ＋Dacob2j/ob2j小鼠的肥胖基因中，发现了基因外显子2G7RNA缺失，这一突变使肥胖基因mRNA不能产生。ob基因的这些突变可能是导致小鼠肥胖的原因。
2.2 肥胖基因的表达及其产物
ob基因的表达具有脂肪组织特异性，只在成熟的黄脂细胞中表达，且在同一个体中，不同部位的脂肪组织中obmRNA的水平不同，其中皮下脂肪组织中的ob mRNA水平高于其他部位的脂肪组织。在不同个体中，obmRNA的表达水平也不相同。对啮齿类动物和人类的各种器官进行obmRNA检测，结果在脑、心、肺、胰、肝、骨骼肌中均未检出，但在大网膜、后腹膜、肠系膜及皮下脂肪组织中却明显可见，尤其在皮下脂肪组织中最多。但RTPCR分析表明，猪ob基因不仅在脂肪组织中大量表达，同时也在肝、肾、脾和心脏等器官中有微量表达。这说明猪ob基因的表达分布及其调控机制与人和鼠的存在差别。另有研究证实，肥胖基因的表达与动物的体重和日粮中脂肪含量有关[1011]。
ob基因编码产物是leptin。leptin是一种由167个氨基酸组成的能调节体内脂肪贮存量、能量代谢及体重的内分泌蛋白质因子。张忠芳等[12]利用RTPCR成功扩增了人肥胖基因，并利用pMD18T克隆载体和pET28a表达载体有效地在原核生物中表达出了重组人类leptin。在动物体内leptin具有如下两种生理作用：一方面使动物进食减少，另一方面能量消耗增加，使较多的脂肪被燃烧，体重下降[13]。研究发现，当脂肪细胞数目和体重增加时，ob基因产生leptin，并分泌进入循环系统，在中枢系统leptin与其受体结合可改变许多基因的表达[14]。Stephens等通过实验证实leptin可通过调控NPY 的产生而发挥其生物效应。leptin 对体脂和体重的调节存在一个反馈系统，当机体体脂含量增加时，血leptin水平升高，作用于下丘脑的调节中枢令摄食减少、能量消耗增加；反之，当机体体脂量减少时，血leptin水平亦减少，其通过中枢进行相应的摄食和能量输出的调节。在一些啮齿类先天性肥胖动物(如db/db小鼠和fa/fa大鼠)和过量摄食导致的肥胖动物中，脂肪组织obmRNA表达增加，血leptin水平升高，说明这些动物体内对leptin 的反应减弱或无反应，这种现象被称为leptin抵抗[15]。
2.3 肥胖基因受体及其表达
1995年，Tartagia LA等[16]首次克隆出小鼠ob基因受体(OBR)。基因图谱表明该基因位于小鼠的第4号染色体上，其座位内包含了糖尿病基因(db基因)。1996年，ChenH等的试验进一步证实了这一结论。小鼠的OBR是由894个氨基酸(AA)组成的蛋白多肽，是单一跨膜受体，其DNA序列以蛋氨酸(Met)开始，后跟一个典型的疏水信号肽序列(22个AA)。受体的胞外区为816个aa，具有Ⅰ类细胞因子受体家族的许多特征，与白介素6(IL6)受体的信号转导成分糖蛋白(gpl30)、粒细胞集落刺激因子( GCSF)受体和白血病因子(LIF)受体密切相关。OBR的胞外区后紧跟着一个跨膜片断(23个aa)和一个短的胞浆片断(34个aa)。研究发现猪的OBR序列的313位和616 位分别是WSxWS( ThrSerXThrSer)，这2个结构域一个可激活Janus激酶，另一个可和转录蛋白的激活因子互作，借以调节leptin 的信号转导，发挥其生物学功能。1996 年，Lee G H等[17]对OBR的RTPCR产物cDNA的测序表明，在lys889与pro890之间有一段106个核苷酸的插入序列，该序列正常情况下是一种内含子，在mRNA加工过程中被剪切，但在小鼠由于发生了由G→T 的突变，使阅读框架发生了改变，产生一种异常的OBRmRNA，经翻译生成胞内部分较短的OBR，它可以同leptin 结合，但不能将信号传至胞内而发挥调节作用，这提示OBR在调节体重方面具有重要作用。
3 结论
长期以来脂肪组织被认为是一种不活跃的组织，但是近10年的研究表明，许多基因在脂肪组织特异性表达，脂肪组织可通过内分泌、旁分泌和自分泌信号调节机体的能量代谢[18]。由于ob基因产物可反映体内脂肪含量信息及调节体重，所以ob基因可能是影响畜禽脂肪沉积的数量性状位点，对它的克隆与分析对畜禽的育种和脂肪沉积度的研究有重要意义，故从基因调控角度对动物脂肪代谢进行研究尤为重要。