Irisin在运动干预对于肥胖的预防与治疗中的作用

袁 红，张淑芳，贾绍辉，陈 宁*

(1.武汉体育学院研究生院，湖北 武汉 430079；2.武汉体育学院运动干预与健康促进协同创新中心)

众所周知，肥胖症是与代谢直接相关的疾病，主要是由于体内摄入过多的脂肪相堆积以及脂类的代谢紊乱造成；脂肪的过多堆积出现在发病的初始阶段，但是随着时间的迁移和脂肪堆积的加剧，便会出现伴随的代谢紊乱，而且无论脂类代谢紊乱还是糖代谢的紊乱，往往是引发多种疾病的原因[1，2]，如：内脏脂肪过多、高血压、血脂障碍、糖尿病、肿瘤、冠状动脉硬化性心脏病、非酒精性脂肪肝疾病等多种慢性病。大量研究表明，运动锻练，尤其是有氧运动能改善与肥胖有关的因子如瘦素(Leptin，LEP)、神经肽(Neuropeptide)和肿瘤坏死因子-α (Tumor necrosis factor-α，TNF-α)等在血中的浓度变化，调节代谢功能，增加热能消耗，促进脂肪的分解[3]。另有研究证实，有氧运动还可以抑制脂肪的合成，促进其异化[4]。基于大量文献报道运动对减肥的作用，人们也越来越重视运动这一绿色环保的健康减肥方式。但是运动减肥的机制却一直没有明确的界定，仍需要进一步深入的探讨。

1 肥胖与运动的关系

国内外研究已证实脂肪组织不仅是传统意义上的储能器官，同时还具有与其它内分泌器官相同的功能即可分泌多种激素和细胞因子[5，6]。其分泌的脂肪因子主要有抵抗素(Resistin)、LEP、内脂素(Visfatin)、脂联素(Adiponectin，ADP)以及TNF-α等[7]，这些生物活性因子被我们定义为脂肪因子。Visfatin和ADP这对重要的脂肪因子，对肥胖、胰岛素抵抗、糖尿病以及调节脂代谢有着重要的影响，在能量平衡代谢以及多种代谢性疾病中发挥着重要的作用[8]。黄亚茹[9]等研究证实，4周运动配合饮食控制显著提高了血清ADP，而血清ADP水平与甘油三脂和低密度脂蛋白呈负相关关系，与高密度脂蛋白呈正相关关系，因此血清ADP水平的提高是脂代谢发生显著性改变的重要原因。有研究表明人体脂肪组织中TNF-α表达与体脂、高胰岛素血症和体重指数(Body mass index，BMI)呈正相关性，而当体重减轻后其TNF-α水平也随之下降[10]。另有研究发现，正常体质量的人和肥胖患者血清LEP与体脂含量呈现出极显著的正相关性(P<0.01)，而且发现当肥胖患者体质量降低时，其血清LEP水平也随之下降[11]。伴随着肌肉因子Irisin的问世，为运动减肥揭开了新的一页。

2 Irisin的发现

随着研究的不断深入，一些由骨骼肌分泌的物质，如细胞因子、脂肪因子和其它活性因子被发现后，人们才逐渐意识到骨骼肌已不只是传统意义上主要的运动器官，肌肉组织也具有一定的内分泌功能，并把由肌肉分泌的这些因子统称为肌因子。随着肌因子的发现人们越来越强调肌肉分泌的这些因子之间及其与其它组织如脂肪、肝脏、胰腺等对改变代谢方面的相互作用。2012年Bostrom[12]等发现并报道具有减肥作用的新激素Irisin，并将其定义为由运动所诱导的激素，是通过大鼠和人类的骨骼肌组织释放。Irisin是PGC-1α的下游分子FNDC5经蛋白水解酶水解后所形成的可分泌多肽分子片段。质谱分析的结果表明FNDC5在切除N端信号肽后，在GLU142处被蛋白水解酶裂解，形成一段大约110个氨基酸的多肽分子片段即为Irisin。Irisin序列在所有已经测序的哺乳类动物种类中具有高度保守性，人和小鼠的Irisin氨基酸序列完全相同，由于是多肽类激素这也意味着Irisin可能通过某种高度保守的细胞表面受体介导进而发挥某些作用[12]。

3 Irisin的表达

Irisin在多种器官组织中均有表达。Bostrom[12]等报道运动后可上调骨骼肌组织中Irisin表达，并且促进Irisin的分泌从而提高血清中Irisin水平。然而，Suna Aydin[13]等研究显示皮肤结缔组织及心肌、肝脏、肾脏和外围髓鞘(神经鞘)也可释放Irisin，而骨骼肌所产生的Irisin只是一部分释放到血液中，因此认为Irisin并不是纯粹的来源于骨骼肌。然而其在各组织的表达水平还需要进一步研究。

4 Irisin在运动减肥中的分子机制

研究显示，运动可诱导血清Irisin水平升高，进而促进白色脂肪组织(White adipose tissue，WAT)的“棕色化”，增加机体的产热，降低体重，改善肥胖等[12]。棕色脂肪组织(Brown adipose tissue，BAT)内含有大量线粒体，其作用在于通过解偶联蛋白1(Uncoupling protein 1，UCP1)将线粒体内氧化产生的能量以热的形式散发，消耗能量。UCP1是棕色脂肪的标志性蛋白[14]，UCP1在棕色脂肪组织细胞的高表达和在线粒体内的较高含量是BAT和WAT的一个重要区别[15]。实验表明微摩尔级水平的Irisin就可以引起体外培养的白色脂肪细胞UCP1的表达上调50倍之多，WAT的这种棕色化转变可增加能量释放，进而满足人体运动后带来的能量负荷。最新的研究表明，小鼠BAT中含有一类不同于经典褐色脂肪细胞的“米色脂肪细胞(Beige adipocytes)”，这类米色细胞大多存在于UCP1阳性组织中，该细胞基因表达谱也与WAT和传统的BAT基因表达谱有所不同，而Irisin和寒冷刺激能明显增加米色细胞的基因表达谱[16]。

在哺乳动物体内，我们通常把脂肪组织分为WAT和BAT，且它们作用各有不同。WAT主要分布在皮下，并以三酰甘油的形式把多余的能量储存在体内；而BAT则是把脂肪通过产热的形式消耗掉。PGC-1α 是体内能量代谢调控的关键性蛋白质，作为能量代谢的一种辅助激活因子，参与调控适应性产热、线粒体生成、抗氧化、骨骼肌型转变、血管生成、胰岛素敏感性、能量代谢等一系列过程[17]。研究发现运动首先诱导骨骼肌表达PGC-1α[18]，PGC-1α 通过增加线粒体生成提高糖脂的转运和分解代谢能量，使骨骼肌肌纤维具有高度的耐受力，调节机体运动适应性反应。而在骨骼肌PGC-1α特异敲除的小鼠，其骨骼肌FNDC5的mRNA表达明显下调，提示PGC-1α 参与了FNDC5的表达调控[12]。PGC-1α可促进膜蛋白FNDC5表达，FNDC5经剪切和修饰后，转变为新激素Irisin，但其剪切机制尚无明确报道[12]。Irisin进一步促进白色脂肪组织的“棕色化”，增加多余能量的消耗从而减轻肥胖。Irisin作为PGC-1α 依赖的肌肉因子，和胰岛素有些类似，在特定的模型中肌注Irisin，可延长预期寿命，降低BMI，改善饮食诱导的胰岛素抵抗，从而减少胰岛素抵抗和肥胖[19]。

5 结 语

随着人们对肥胖研究的深入，治疗和控制肥胖的方式也越来越多，但肥胖人群却日渐增加，其中儿童肥胖的问题更加突出[20]。肥胖症越来越趋于年轻化的原因是多方面的，但在积极治疗肥胖的同时也应把预防工作放在重点。基于肥胖症发生的主要原因是能量的摄入大于其消耗再加上平时运动活动不足，因此对于肥胖症的预防其最具疗效最直接的途径便是日常生活中养成合理的生活方式，适当调理饮食结构，根据自身情况合理的进行一定的体育锻炼。Irisin是骨骼肌分泌的肌肉因子，运动可以促进骨骼肌表达和分泌Irisin，提高血清中Irisin含量，促进白色脂肪组织的“棕色化”，增加多余能量的消耗从而减轻肥胖。Irisin的发现必将成为代谢性疾病及其伴发症防治的新突破，但是作为一个新型因子，其在肥胖或其他疾病中的作用还有待深入研究。

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