劉玉秀,高玉偉,李天松,王 磊,于志君,李 林,張釗偉,朱曉文,馮 娜,黃 耕,楊松濤,王鐵成,夏咸柱*

(1.吉林大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院,吉林長春130062;2.中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院軍事獸醫(yī)研究所吉林省人畜共患病預(yù)防與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林長春130062)

自20世紀(jì)80年代以來,全球肥胖患者的數(shù)量呈直線增加,由其導(dǎo)致的相關(guān)疾病的發(fā)病率和死亡率也引起全世界的廣泛關(guān)注[1]。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為肥胖的病因包括環(huán)境、遺傳、能量代謝的差異、生活方式、體力活動減少、神經(jīng)內(nèi)分泌因素等,而傳染性因子可引起肥胖常常被忽略[2]。病毒引起肥胖癥并不是一個新的概念,早在1982年,Lyons等報(bào)道感染犬瘟熱病毒(Canine distemper virus,CDV)的瑞士白化鼠,有1/4的幸存者表現(xiàn)過度肥胖癥狀。隨后又發(fā)現(xiàn)4個動物源病毒和3個人源病毒與動物和人的肥胖癥有關(guān),它們分別是7型勞斯相關(guān)病毒(Rous associated virus 7),波爾納病病毒(Borna disease virus),癢病因子(Scrapie),印度禽類腺病毒(SMAM-1),腺病毒36(Adenovirus-36),腺病毒37(Adenovirus-37),腺病毒5(Adenovirus-5)[2]。研究表明7型勞斯相關(guān)病毒可引起雞生長矮小、肥胖、高血脂;波爾納病病毒可引起大鼠的肥胖;羊瘙癢癥因子可引起小鼠和倉鼠的肥胖;印度禽類腺病毒是目前惟一證實(shí)與人肥胖癥有關(guān)的動物源性病毒[2];Ad-37和Ad-5引起動物的肥胖;Ad-36與人的肥胖癥有關(guān),存在于30%的肥胖人群中,Ad-36還可引起雞、小鼠、大鼠和猴的肥胖[2-3]。

研究發(fā)現(xiàn)過去30年中一些肥胖癥是由于病毒感染引起的,因此針對病毒引起肥胖癥的研究,其潛在的公共衛(wèi)生學(xué)意義受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。CDV作為首個發(fā)現(xiàn)與肥胖癥有關(guān)的病毒,雖然目前CDV還不是感染人的病原體,但麻疹病毒與犬瘟熱病毒同屬于副黏病毒科麻疹病毒屬,因此研究CDV引起嚙齒動物肥胖癥的機(jī)制,利用感染CDV的嚙齒動物建立肥胖動物模型研究肥胖癥發(fā)病機(jī)制和傳染性,對肥胖癥的治療和預(yù)防有著極其重要的意義,本文綜述了有關(guān)犬瘟熱病毒引起嚙齒動物肥胖癥機(jī)制的研究進(jìn)展。

1 CDV在病態(tài)肥胖鼠體內(nèi)的分布

嗜神經(jīng)CDV毒株可引起宿主中樞神經(jīng)的病理變化,尤其是下丘腦的損傷,并可觸發(fā)暫時或永久性神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂,例如神經(jīng)病和內(nèi)環(huán)境失衡[4]。Lyons M等[5]首次報(bào)道小鼠腦內(nèi)接種CDV后,由于病毒的增殖,感染小鼠在早期出現(xiàn)神經(jīng)癥狀(腦炎),幸存的小鼠在接毒幾個月或十幾個月后表現(xiàn)為自主性的損傷(癲癇和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動)或肥胖癥。為探索病毒復(fù)制與產(chǎn)生這些癥狀的關(guān)系,Bernard A等[6]證實(shí)了病毒在感染鼠腦中分布情況,研究發(fā)現(xiàn)CDV可在嚙齒動物的丘腦、丘腦下部、黑質(zhì)、脊核和邊緣系統(tǒng)(海馬、中隔、扣帶回皮質(zhì)、杏仁核)內(nèi)復(fù)制,而不能在小腦、紋狀體、大部分皮質(zhì)、內(nèi)皮細(xì)胞中復(fù)制。亞急性型感染鼠在接毒4周～6周后,只能在丘腦下部檢測到病毒物質(zhì),之后小鼠雖然有病態(tài)肥胖的臨床癥狀,但所有病毒靶點(diǎn)部位都檢測不到病毒物質(zhì)[4,6]。Bernard A等[7]證實(shí)丘腦核群是CDV的靶點(diǎn),CDV持續(xù)存在于肥胖小鼠的下丘腦中,雖然病毒量很低,但很重要。

病毒對下丘腦的親嗜性與肥胖癥有關(guān),下丘腦是哺乳動物的攝食控制中樞,可分泌多種調(diào)節(jié)攝食的因子,其中促進(jìn)食欲的因子包括黑色素濃集激素(MCH)、食欲素(OX)、神經(jīng)肽Y(NPY)等,抑制食欲的因子有α-2-促黑激素(α-2MSH)、可卡因-2-苯丙胺調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄物(CART)、促甲狀腺素釋放激素(T RH)及膽囊收縮素(CCK)。雖然CDV引起動物肥胖癥的致病機(jī)制還不甚明了,但眾多研究表明感染CDV肥胖鼠腦體內(nèi)的一些神經(jīng)因子及其受體的表達(dá)發(fā)生了變化,直接或間接證明CDV作為環(huán)境因子介入肥胖癥的發(fā)生。

2 感染CDV的肥胖嚙齒動物體內(nèi)各種因子的變化

2.1 瘦素及其瘦素受體的變化

瘦素是脂肪基因的產(chǎn)物,是由白色脂肪細(xì)胞分泌的一種循環(huán)激素,通過與下丘腦中的瘦素受體直接結(jié)合來傳遞體內(nèi)脂肪儲存的負(fù)性反饋信號。主要生理功能是調(diào)控進(jìn)食量、能量消耗及體重。瘦素只有與瘦素長型受體結(jié)合以后才能把體脂庫大小的信號傳遞給下丘腦的體重調(diào)節(jié)中樞,下丘腦再通過抑制食欲、減少能量攝取,增加能量消耗,抑制脂肪合成以調(diào)節(jié)機(jī)體脂肪的沉積,從而減輕體重,使體重保持相對穩(wěn)定[8]。

Bernard A等給小鼠腦內(nèi)接種CDV,比較肥胖小鼠和非肥胖小鼠體內(nèi)瘦素水平,發(fā)現(xiàn)在急性感染過程中,CDV親嗜性的組織中瘦素升高,肥胖鼠除下丘腦之外的其他CDV親嗜性組織中瘦素也呈升高趨勢,而有功能的瘦素長型受體在下丘腦中明顯減少,不能與瘦素發(fā)生特異性結(jié)合[9]。Stricker-Krongrad A等[10]通過實(shí)時定量PCR技術(shù)比較肥胖的Zucker大鼠和消瘦Zucker大鼠體內(nèi)瘦素的水平,發(fā)現(xiàn)肥胖Zucker大鼠血清中瘦素都有提高,同時檢測到有瘦素受體表達(dá)下降的現(xiàn)象。這些研究表明感染病毒的肥胖鼠體內(nèi)瘦素含量雖然增多,但瘦素受體表達(dá)下降,使內(nèi)源性瘦素未能發(fā)揮正常的生理功能,CDV感染鼠后期的肥胖癥可能由于體內(nèi)瘦素受體抑制所致。

多項(xiàng)研究結(jié)果表明,肥胖患者存在瘦素抵抗現(xiàn)象,研究認(rèn)為引起瘦素抵抗的原因有:①肥胖個體的瘦素多以自由形式存在,但只有以結(jié)合形式存在的瘦素才具有生物學(xué)活性;②肥胖個體的瘦素濃度較正常體重個體高2倍～3倍或更高,而腦脊液中的瘦素濃度僅升高30%;③下丘腦對瘦素的反應(yīng)性下降;④瘦素與其受體結(jié)合后神經(jīng)遞質(zhì)合成分泌不足;⑤瘦素的作用閾值過高;⑥瘦素通過血腦屏障具有一定限度的飽和性;由此推斷CDV感染鼠的病態(tài)肥胖也可能與瘦素抵抗有關(guān)[11]。

2.2 黑色素濃集激素及其受體的變化

黑色素濃集激素(MCH)最早于硬骨魚中發(fā)現(xiàn),它的激活可導(dǎo)致黑色素沉著。在哺乳動物腦中MCH主要在下丘腦外側(cè)和神經(jīng)元中合成,其神經(jīng)元軸突在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中有廣泛的投射區(qū),可刺激嚙齒動物食欲和體重的增加[11-12]。黑色素濃集激素受體(MCHR)屬于G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)家族,其功能主要與緊張、焦慮等精神活動及攝食行為的調(diào)控有關(guān)。MCHR-Ⅰ在嚙齒動物大腦的許多區(qū)域均有表達(dá),主要集中在下丘腦的腹中線、背中線和弓形核。MCHR-Ⅱ與MCHR-Ⅰ相似,主要集中在下丘腦,但在大鼠、小鼠、豚鼠中僅表達(dá)MCHR-I而缺乏有功能的MCH R-Ⅱ[12]。

Griffond B等[13]通過CDV感染肥胖鼠模型,研究下丘腦神經(jīng)肽的變化對體重和能量消耗的影響,發(fā)現(xiàn)在感染初期,病毒在腦內(nèi)大量繁殖,下丘腦某些神經(jīng)肽有顯著的升高,特別是神經(jīng)肽Y,黑色素濃集激素(MCH)、加壓素和速激肽,這些神經(jīng)肽升高的程度與病毒負(fù)荷及個體的易感性有關(guān)。在感染的后期,消瘦小鼠體內(nèi)神經(jīng)肽恢復(fù)到正常水平,而肥胖小鼠體內(nèi)神經(jīng)肽系統(tǒng)表現(xiàn)紊亂。由此可推測CDV感染肥胖鼠體內(nèi)神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的紊亂可能觸發(fā)或維持小鼠的肥胖癥。Stricker-Krongrad A等通過實(shí)時定量PCR比較肥胖Zucker大鼠和消瘦Zucker大鼠體內(nèi)MCH及MCH R-Ⅰ水平,發(fā)現(xiàn)肥胖Zucker大鼠體內(nèi)MCH增加20%(P＜0.01),而MCHR-Ⅰ水平提高了50%(P＜0.05)以上,表明感染嚙齒動物體內(nèi)MCH水平的提高與肥胖的發(fā)生有一定的關(guān)系。Verlaeten O等[14]用差異顯示PCR方法在感染肥胖小鼠體內(nèi)檢測到黑色素濃集激素前體(ppMCH)mRNA水平特異性下降現(xiàn)象。黑色素濃集激素前體(ppMCH)的減少對嚙齒動物攝食增多和能量消耗的減少有重要作用,因此可見ppMCH的減少在感染CDV的嚙齒動物肥胖癥的維持上起重要作用。

另外,Elliott J C等[15]通過實(shí)時定量PCR檢測飲食致肥鼠體內(nèi)MCH水平的變化,發(fā)現(xiàn)飲食致肥鼠體內(nèi)MCH水平提高了33%～49%,MCHR-Ⅰ水平提高85%～115%,飲食致肥鼠中MCH及其受體水平的提高,使小鼠的飲食欲有了極大的提高。Kokkotou E等[16]研究發(fā)現(xiàn),MCH過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)為攝食增多、肥胖,并伴有高血糖、高胰島素血癥以及瘦素和胰島素耐受等癥狀;而敲除MCH基因的小鼠可因進(jìn)食減少和代謝增強(qiáng)而導(dǎo)致體重減輕、體型瘦小。以上研究為CDV對感染小鼠下丘腦的損傷引起黑色素濃集激素和其受體的變化,導(dǎo)致感染小鼠的肥胖提供了有力的支持。

2.3 胰高血糖素的變化

Bernard A等[17]利用CDV致肥鼠模型研究病毒在免疫神經(jīng)內(nèi)分泌病理中所產(chǎn)生的作用,發(fā)現(xiàn)感染小鼠后期的肥胖是胰高血糖素分泌過多的特征,肥胖小鼠體內(nèi)有胰高血糖素分泌過多、脂肪細(xì)胞超常增生、下丘腦瘦素受體的表達(dá)減少等特征,這些與CDV在下丘腦內(nèi)復(fù)制導(dǎo)致單胺和神經(jīng)肽的調(diào)節(jié)紊亂有關(guān)。這些結(jié)果支持病毒的“后滯作用”(“hit and run”)理論,即病毒感染初期對下丘腦的損傷是造成感染后期小鼠免疫神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂的原因。由此推斷一些人的神經(jīng)病或神經(jīng)內(nèi)分泌疾病可能是由于早期感染一種傳染性病毒所致,只是還沒有了解病原體的致病機(jī)制。

2.4 兒茶酚胺的變化

Bencsik A等[18]發(fā)現(xiàn)感染CDV的肥胖小鼠體內(nèi)兒茶酚胺(Catecholamine)水平有所下降。在感染早期CDV僅在鼠腦黑質(zhì)的局位進(jìn)行短暫的復(fù)制。黑質(zhì)在參與運(yùn)動調(diào)控上有重要作用,而多數(shù)幸存的肥胖小鼠都存在運(yùn)動缺失的臨床癥狀。病毒在黑質(zhì)部位細(xì)胞中的復(fù)制導(dǎo)致了酪氨酸羥化酶(T H)轉(zhuǎn)錄水平的下降,而TH是兒茶酚胺合成的限速酶。細(xì)胞凋亡不存在TH轉(zhuǎn)錄的下調(diào),TH表達(dá)的減少,與多巴胺能細(xì)胞體的消耗有關(guān)。試驗(yàn)表明CDV感染早期對觸發(fā)不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)病變過程有至關(guān)重要的影響。

2.5 食欲素和神經(jīng)肽Y的變化

下丘腦外側(cè)分泌的食欲素(OX)與神經(jīng)肽Y(NPY)對嚙齒類食欲有強(qiáng)烈刺激作用。Beck B等[19]用實(shí)時定量PCR檢測感染肥胖Zucker大鼠腦內(nèi)這兩種神經(jīng)肽及其受體(OX1-R和OX2-R,Y1和Y5)的變化,發(fā)現(xiàn)肥胖Zucker大鼠的食欲素(OX)前體mRNA減少了兩倍多(P＜0.01),其受體OX1-R和OX2-R分別增加了5倍和4倍(P＜0.05),神經(jīng)肽Y的mRNA增加了20%(P＜0.002),而它的受體Y1和Y5分別減少了25%(P＜0.01)和50%(P＜0.002)。這種現(xiàn)象可能與肥胖鼠中瘦素信號肽的缺乏和高胰高血糖癥有關(guān)。推斷食欲素的減少可能參與抗調(diào)節(jié)系統(tǒng),限制了神經(jīng)肽Y在飲食攝入和體重調(diào)節(jié)中的作用,從而促進(jìn)感染Zucker大鼠體重的增加。

2.6 嚙齒動物體內(nèi)肥胖基因的發(fā)現(xiàn)

在嗜神經(jīng)CDV感染嚙齒動物導(dǎo)致肥胖的研究中,發(fā)現(xiàn)了嚙齒動物的肥胖基因。Verlaeten O等[20]通過小鼠腦內(nèi)接種CDV鑒定出與肥胖癥有關(guān)的基因,他們在小鼠的第19號染色體上發(fā)現(xiàn)一個新基因Urop 11,其對肥胖有正調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)Urop 11是下丘腦整合途徑中重要的分子,與其他已知的mRNA沒有同源性,在肥胖小鼠的下丘腦和脂肪細(xì)胞中檢測到Urop 11的正調(diào)節(jié)。用瘦素對其進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)Urop 11是瘦素的一個靶點(diǎn)。

3 結(jié)語

病毒作為肥胖癥的一種病因已經(jīng)成為不爭的事實(shí),迄今為止能引起嚙齒動物肥胖癥的有:犬瘟熱病毒、7型勞斯相關(guān)病毒、波爾納病病毒、瘙癢病因子、腺病毒36,由于他們作用的靶器官不同,因此各自的致病機(jī)理也有差異,如7型勞斯相關(guān)病毒作用于嚙齒動物甲狀腺,導(dǎo)致甲狀腺淋巴細(xì)胞浸潤,引起嚙齒動物機(jī)體甲狀腺激素水平下降和血液胰島素含量升高;波爾納病病毒對下丘腦造成損傷;瘙癢病因子可引起腎上腺、下丘腦和腦垂體損傷;腺病毒36造成小鼠脂肪組織變化,引起小鼠瘦素表達(dá)和分泌下降,葡萄糖攝取和脂肪墊及臟器脂肪增加,從而導(dǎo)致嚙齒類的肥胖癥[21]。

早期犬瘟熱病毒在鼠腦中的復(fù)制引起后期下丘腦神經(jīng)元數(shù)量急劇減少,對下丘腦造成了不可逆的損傷。感染鼠表現(xiàn)為體重增加、脂肪細(xì)胞增大、體內(nèi)瘦素受體表達(dá)水平下降,黑色素濃集激素前體mRNA水平下降,黑色素濃集激素水平增高,高胰島素血癥,兒茶酚胺水平降低,這些因子與機(jī)體的食欲增強(qiáng)和(或)能量消耗減少有密切關(guān)系。從以上研究中可推斷出犬瘟熱病毒引起嚙齒動物肥胖癥的機(jī)制可能為:CDV在嚙齒動物下丘腦中開始增殖后,病毒基因在上述結(jié)構(gòu)中的表達(dá)破壞了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的平衡,影響了嚙齒動物體內(nèi)參與能量調(diào)節(jié)和食物消耗的一些因子的表達(dá)如兒茶酚胺水平,瘦素受體的表達(dá)和黑色素濃集激素前體,最后導(dǎo)致其神經(jīng)或神經(jīng)內(nèi)分泌疾病——肥胖癥。

全球肥胖患者越來越多,由肥胖引發(fā)相關(guān)疾病造成的死亡率也逐年攀升,而目前對肥胖癥的病因及其發(fā)病機(jī)制還沒有足夠的認(rèn)知,因此研究犬瘟熱病毒引起嚙齒動物肥胖癥的機(jī)制,利用感染CDV的嚙齒動物建立肥胖動物模型研究肥胖癥發(fā)病機(jī)制和傳染性,對日后肥胖癥的治療和預(yù)防有著極其重要的意義。

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