生物谷援引腾讯科技:美国斯坦福大学的研究人员日前在Science杂志上撰文称,已找到了一种可抑制饥饿感的激素, 人体内的基因会诱发产生两种作用完全相对的激素。。目前,研究人员已在老鼠身上对这种被称为“肥胖抑制素(Obestatin)”的激素进行了测试。
人体内存在着一种被称为“Grelin”的激素,它主要存在于我们的胃部并且会增强食欲。科学家们认为,Grelin曾帮助原始人类成功地存活了下来:这种激素会促使我们的祖先在那个频繁遭遇饥饿威胁的年代大量消耗掉富余的食物。不过,在现代的发达国家中,这种激素的过量存在可能会导致人体发胖。
正如斯坦福大学的内分泌学家阿隆·何塞教授和他的同事们所发现的那样,肥胖抑制素是一种与Grelin有着诸多相似之处的激素,它同样也存在于肠胃之中。研究人员甚至还将肥胖抑制素称为“反Grelin”激素。
为了找到一种研制新型药物的便捷途径,由何塞教授领导的科学家小组对人类基因数据库和其他机体组织进行了详细研究。在此过程中,他们将主要的注意力都放在了那些在数百万年的进化过程中保留下来的基因片段。据介绍,这些基因片段在生物进化过程中发挥着尤为重要的作用。
在Grelin基因序列的末端,科学家们找到了一种“额外”的蛋白质--肥胖抑制素。除了人类之外,在其他10多种哺乳动物的组织中也发现了肥胖抑制素的踪迹。
为此,何塞教授决定在实验室中人工合成一些肥胖抑制素,以研究它所发挥的作用。令人感到意外的是,当给体重正常的试验鼠注射了肥胖抑制素后,它们的进食量平均下降了一半,同时体重也在8天内减轻了20%。下一步,何塞等人还准备在那些体重“超标”的老鼠上继续验证肥胖抑制素的作用。
科学家们还指出,在试验中,肥胖抑制素还导致老鼠胃部的排空过程变慢和食物在肠道中的运动速度减缓。
有关(肥胖抑制素)(obestatin)
肥胖抑制素是一种胃生长素基因编码的生物活性多肽可以拮抗胃生长素的食欲刺激作用.胃生长素是一种可以诱发食欲的脑肠激素,其生物活性依赖于前体原翻译后的剪切和乙酰化修饰后形成一种具有生物活性的多肽。借助于生物信息学预测,胃生长素前体翻译后还存在不同剪切方式,提示可能存在着另外一种多肽激素。我们从大鼠的胃组织中成功分离出这种激素,命名为肥胖降脂素(肥胖抑制素)(obestatin)——其中“obe”是拉丁来源的词汇“obese(肥胖)”的缩写,表示大量摄食,而“statin”则表示“抑制”。与胃生长素刺激食欲的作用相反,用肥胖降脂素(肥胖抑制素)处理大鼠后,发现大鼠摄食量和空肠收缩次数减少,体重增加速度变缓。肥胖降脂素(肥胖抑制素)可与孤儿G蛋白受体GPR39结合。由同一个胃生长素基因编码,经过翻译后的不同片断剪切和不同类型的修饰(胃生长素乙酰化修饰; 肥胖降脂素(肥胖抑制素)C末端酰胺化)产生的两个多肽激素对体重调节却起着相反的作用。它们激活的是截然不同的两个受体。
Zhang J. V., et al. Science, Vol 310, Issue 5750, 996-999 , 11 November 2005
来源于同一种蛋白质分子前体的两种激素对机体的食欲调节呈现相互拮抗的作用-生物活性多肽的阴阳平衡或分子内调控
当我们谈到“肚子的感觉”时,鲜少有人能够想象胃肠道里众多的小分子肽激素是如何进入血液系统中,从而激活中枢神经系统行使某些既定功能的。不过,下面这副图表达了目前科学上称为“肠-脑反射轴”的概念。图中描述的模型是一个由激素和神经信号通路组成的复杂网络,神经信号系统的作用是维持体内平衡和调节机体行为过程(1,2)。在这篇文章中,我们所说的胃不仅仅只是收集、处理和运输食物的器官,同时也代表了中枢神经系统多级调控的一个分支。在这个信息传递过程中诱导机体产生饥饿感的胃生长素,被认为是将胃中营养物质可利用摄取的信息传递给大脑(3,4)的一个关键激素。
Zhang及其同事(5)在这一期《科学》杂志996页的文章中不仅发现了一种与胃生长素来源于同一个前体的多肽激素,还发现这个与胃生长素同源的肽激素表现出对胃生长素的生理颉抗性。根据典型的酶切位点特征,运用生物信息学的预测方法,他们在胃生长素前体原上鉴定出一个由23个氨基酸组成的肽段,这个氨基酸区域在种属间具有高度保守性,表明它在不同种属中有相关的生物功能。作者从大鼠胃组织和血液中纯化出一种分泌肽,与所预测的肽段大小和氨基酸序列相同。与胃生长素类似,其翻译形成的前体原在剪切后它的C末端需经过酰胺化修饰后才能形成有活性的功能肽(6),而胃生长素不同只是其碳末端不需酰胺化。此研究中更惊人的发现,是这个新鉴定出来的肽段具有与胃生长素迥然不同的药理功能。胃生长素能够刺激机体增加对食物的摄入,使体重增加(7),而这个同样来源于胃生长素前体原的肽段则相反,在啮齿类动物实验中,它可抑制机体摄入食物、抑制体重增加。而且Zhang等人还发现,这个肽段可延长小鼠的胃排空时间、减少肠收缩频率,恰恰抵消了胃生长素在这两个方面的促进作用(8)。通过有目的筛选哺乳动物中的孤儿受体并对其进行分析,Zhang等人发现这个与胃生长素相关的肽段能够结合并激活孤儿受体GPR39(9)。GPR39是与G蛋白偶连的受体,定位于人2号染色体,在多种组织中(胃、肠和视丘下部)均有表达。其分布与能量平衡的调节器官位置一致(10)。与GPR39同一家族的成员还包括胃生长素和促胃动素的受体,促胃动素也是一种作用于胃肠的激素,它能够刺激机体摄取食物、帮助胃的排空并增加肠的蠕动能力(9,10)。这些结果都表明胃生长素和这个与其同源的肽段之间存在着颉抗或阴阳关系,让人觉得有点不可思议而又饶有兴趣。
为了体现这个肽段具有抑制食欲的功能,Zhang和他的同事们将这个新的胃激素命名为“肥胖降脂素(肥胖抑制素)”(从拉丁文“obedere”而来,意为食欲旺盛)。这个词自然会让人联想到“肥胖”、“抑制素(一类降血脂的药物)”这两个词。不过,目前他们尚未在肥胖症动物模型中做实验,因而不能确定肥胖降脂素(肥胖抑制素)是否有降血脂的功能。而且,它在体重调节方面的作用也尚微。实验发现,用肥胖降脂素(肥胖抑制素)处理的小鼠体内瘦素水平并未下降,说明肥胖降脂素(肥胖抑制素)缺乏分解脂肪的功能。而通过用肥胖降脂素(肥胖抑制素)作用小鼠外周循环系统或直接作用小鼠脑部,从而确定该肽激素对机体食物摄取的影响结果表明,肥胖降脂素(肥胖抑制素)的作用可能主要是调节胃肠的过饱和。不过,这种激素可能通过刺激机体,产生反胃或内脏的不适感来抑制食欲。近来在判断减肥药的药效时,研究者强调,应排除那些对实验对象的食欲产生非特异性抑制的因素(12)。而且尽管啮齿类动物和人的肥胖降脂素(肥胖抑制素)的序列同源性达到87%,GPR39的达到93%(5,9),从啮齿类动物实验得到的结果也不能总与人的结果吻合,而肥胖降脂素(肥胖抑制素)在人机体中的作用还未得到确定。