人腺病毒36型與肥胖發(fā)生相互關(guān)系的研究進(jìn)展

董瑞，高曉萌，商慶龍，谷鴻喜

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)微生物學(xué)教研室，哈爾濱 150081

肥胖是一種慢性病。病毒感染被認(rèn)為是一種可能的致肥胖因子，這突破了對肥胖發(fā)生原因的傳統(tǒng)認(rèn)識。人腺病毒36型(adenovirus type 36，Ad-36)與肥胖發(fā)生的相關(guān)研究進(jìn)展較快。Ad-36感染能誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)動物發(fā)生肥胖，促進(jìn)前脂肪細(xì)胞分化和脂滴形成，減少瘦素(leptin)分泌。Ad-36抗體存在與體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)增加相關(guān)。Ad-36能誘導(dǎo)血糖、膽固醇、三酯甘油水平下降。然而，Ad-36引起肥胖的確切機(jī)制目前仍不十分清楚[1]，現(xiàn)將近年來Ad-36與肥胖關(guān)系的研究進(jìn)展綜述如下。

1 肥胖的流行病學(xué)與病因

肥胖通常是指生物機(jī)體脂肪細(xì)胞數(shù)目增多或體積增大，使體重超過標(biāo)準(zhǔn)體重20%以上的病理狀態(tài)。肥胖是通過BMI來衡量的，世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)1998年對肥胖的診斷標(biāo)準(zhǔn)為BMI≥25 kg/m2。在全世界范圍內(nèi)，成人和兒童的肥胖發(fā)生率都在升高。2010年超過4 000萬的5歲以下兒童超重，其中約3 500萬超重兒童生活在發(fā)展中國家，約800萬兒童生活在發(fā)達(dá)國家[2]。2007～2008年，68.0%的美國人超重或肥胖[3]。肥胖與很多健康問題和慢性疾病有關(guān)，包括心血管疾病、糖尿病、肝功能異常、骨關(guān)節(jié)炎和生殖功能障礙等[4]。肥胖是由遺傳、代謝、社會風(fēng)俗和環(huán)境等因素相互作用導(dǎo)致的。其中，攝食增加和運(yùn)動減少與肥胖人群快速增加具有相關(guān)性[5]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，病毒感染可能是導(dǎo)致肥胖的一個因素。已發(fā)現(xiàn)與肥胖有關(guān)的病毒包括犬瘟熱病毒(canine distemper virus，CDV)、Rous相關(guān)病毒7型(Rous-associated virus 7，RAV-7)、博爾納病病毒(Borna disease virus，BDV)、禽類腺病毒(SMAM-1)、Ad-36和羊痢疾病毒，其中研究較多的是Ad-36。

2 Ad-36與肥胖的關(guān)系

2.1 Ad-36

腺病毒是無包膜DNA病毒，直徑65～80 nm，在宿主細(xì)胞核中復(fù)制。Wrongka等發(fā)現(xiàn)腺病毒可能存在整合情況[6]。腺病毒感染在世界范圍內(nèi)非常普遍，人腺病毒通過污染物、糞-口途徑和呼吸道途徑傳播，引起人類急性呼吸道疾病、結(jié)膜炎、泌尿生殖道感染和胃腸道感染[7]。腺病毒可在成人中造成持續(xù)性感染，但不引起癥狀[8]。目前對腺病毒感染沒有特異性治療，Ad-4和Ad-7疫苗正在研制中。人腺病毒包括約50個型別，分為A～F共6個亞群，Ad-36屬D亞群。在美國，Ad-36在成人群體中流行率為15%～17%[9]。

2.2 Ad-36感染與肥胖發(fā)生的相關(guān)性

2.2.1人群Ad-36抗體的流行病學(xué)研究檢測肥胖者和非肥胖者體內(nèi)Ad-36抗體情況是研究Ad-36感染與肥胖關(guān)系的一項(xiàng)重要內(nèi)容[10]。與未感染者相比，Ad-36感染者體重更大，脂肪更多；Ad-36感染者具有良好的血糖控制水平，存在低脂血癥，脂肪前體細(xì)胞分化能力更強(qiáng)，脂肪組織的炎癥反應(yīng)降低[9, 11, 12]。Atkinson等進(jìn)行的一項(xiàng)包括502名志愿者的隊(duì)列研究中，30%肥胖者血液內(nèi)發(fā)現(xiàn)Ad-36抗體，而11%非肥胖者體內(nèi)有Ad-36抗體。Ad-36抗體陽性個體體重比陰性個體高，血清膽固醇和三酰甘油水平下降。雙胞胎中Ad-36抗體陽性者的BMI較高[(24.5±5.2)vs. (23.1±4.5) kg/m2，P<0.03)。在該研究中，Ad-36抗體與肥胖之間存在關(guān)聯(lián)，但抗體與年齡、性別和居住地因素?zé)o關(guān)[9]。

人群中Ad-36抗體的陽性率可能存在地區(qū)差異。韓國肥胖人群中Ad-36陽性率為28.57%，高于非肥胖者的13.56%，兩者存在顯著性差異(P=0.0174)[13,14]。對意大利和美國兒童、青少年的研究表明，Ad-36抗體與肥胖之間有聯(lián)系[15,16]。進(jìn)一步研究需更多的流行病學(xué)數(shù)據(jù)，尤其是人群隊(duì)列和雙胞胎的研究數(shù)據(jù)[5]。

2.2.2動物感染實(shí)驗(yàn)Ad-36與肥胖的關(guān)系已在動物實(shí)驗(yàn)中觀察到。Pasarica等在小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，小鼠被Ad-36感染后，在不增加食物攝入的情況下就會引發(fā)肥胖，引起低脂血癥和胰島素敏感增加[17]。該實(shí)驗(yàn)采用經(jīng)鼻和腹腔接種Ad-36的方式感染W(wǎng)istar大鼠，研究病毒感染的急性宿主反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)感染動物脂肪組織中存在Ad-36基因表達(dá)，提示脂肪組織中可能有病毒復(fù)制和脂肪形成效應(yīng)。接種后的2～4 d，Ad-36下調(diào)宿主免疫反應(yīng)。與其他人腺病毒感染不同，Ad-36引起的急性反應(yīng)包括脂肪墊重量增加、宿主免疫反應(yīng)下降[18]。Dhurandhar等應(yīng)用靈長類動物進(jìn)行的一項(xiàng)縱向研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，Ad-36抗體陽性的恒河猴體重增加，膽固醇水平降低。在另一項(xiàng)隨機(jī)對照實(shí)驗(yàn)中，3只狨猴被Ad-36感染，感染狨猴的體重增加4倍，同時伴有脂肪增多和膽固醇水平降低[19]。

2.2.3體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)在體外細(xì)胞模型中已觀察到Ad-36可誘導(dǎo)形成脂肪細(xì)胞。目前應(yīng)用較多的細(xì)胞模型是3T3-L1細(xì)胞系(小鼠前脂肪細(xì)胞系)和人間充質(zhì)干細(xì)胞(human mesenchymal stem cell，hMSC)[20]。Ad-36能加速3T3-L1細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化，該現(xiàn)象也在人前脂肪細(xì)胞中被觀察到[21]。Pasarica等從肥胖患者脂肪組織中提取成體干細(xì)胞，在Ad-36感染1周后就轉(zhuǎn)化為脂肪細(xì)胞，而對照細(xì)胞沒有變化[12]。多項(xiàng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ad-36誘導(dǎo)脂肪前體細(xì)胞形成脂肪細(xì)胞、分化和脂質(zhì)聚集，同時增加細(xì)胞葡萄糖攝取[12,21-23]。

2.2.4腺病毒DNA檢出Ad-36的DNA可在人脂肪組織中被檢出[12]，但目前尚未在脂肪細(xì)胞中檢出Ad-36病毒顆粒。由于倫理原因，Ad-36的組織親嗜性或宿主免疫應(yīng)答感染研究尚不能在人體中開展[18]。

3 Ad-36導(dǎo)致肥胖的分子機(jī)制

3.1 E4 orf-1基因研究

Ad-36E4orf-1被鑒定為嚙齒類動物和人脂肪細(xì)胞分化過程的一個新的誘導(dǎo)因子，目前認(rèn)為該基因在肥胖發(fā)生過程中起重要作用。Rogers等在分子水平觀察到Ad-36引起脂肪形成的病理生理改變，在嚙齒動物和人前體脂肪細(xì)胞中，Ad-36通過E4orf-1基因產(chǎn)物誘導(dǎo)脂肪產(chǎn)生[23]。有研究發(fā)現(xiàn)，Ad-36 E4 orf-1通過上調(diào)人骨骼肌細(xì)胞的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)子4(glucose transporter type 4，GLUT4)增加葡萄糖攝取[22]，但在其他型別的人腺病毒中，E4 orf-1是通過PDZ-蛋白結(jié)合區(qū)上調(diào)磷酸肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K)通路[24]。

3.2 Ad-36導(dǎo)致肥胖的細(xì)胞通路研究

Ad-36感染與脂肪細(xì)胞分化基因及炎性反應(yīng)相關(guān)。Rathod等研究發(fā)現(xiàn)，無論是否加入脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)分化劑，Ad-36感染都可引起前脂肪細(xì)胞分化標(biāo)記基因——Wnt10b下調(diào)，上調(diào)C/EBPδ、C/EBPβ、PPARγ2、aP2和G3PDH等脂肪細(xì)胞分化過程中的關(guān)鍵基因[25]。Ad-36誘導(dǎo)培養(yǎng)的骨骼肌細(xì)胞形成脂滴，這可能是由于Cidec/FSP27表達(dá)增強(qiáng)所致[1]。Ad-36感染能增加前脂肪細(xì)胞和脂肪細(xì)胞中白細(xì)胞介素6(interleukin 6，IL-6)產(chǎn)生[26]。Na等通過基因富集分析(gene set enrichment analysis，GSEA)，顯示Ad-36感染激活hMSC的PPARγ信號通路和炎性反應(yīng)，提示Ad-36誘導(dǎo)炎癥，炎癥又導(dǎo)致肥胖[20]。也有研究顯示，這2個通路在肥胖中均被涉及[27]。Na等在單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein 1，MCP-1)敲除小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，MCP-1可能在Ad-36誘導(dǎo)肥胖發(fā)生過程中起關(guān)鍵作用，可能成為預(yù)防病毒引發(fā)肥胖的一個治療靶標(biāo)[28]。

3.3 Ad-36降血糖作用的研究

Krishnapuram等研究發(fā)現(xiàn)，在不減少肥胖或脂肪飲食的情況下，Ad-36感染可使血糖穩(wěn)定在控制水平[29]。Wang等發(fā)現(xiàn)，Ad-36感染促進(jìn)人骨骼肌細(xì)胞的葡萄糖攝入是通過Ras激活PI3K途徑，而不是通過胰島素途徑發(fā)揮作用[22]。Dhurandhar采用體外細(xì)胞模型研究發(fā)現(xiàn)，Ad-36的降血糖作用主要由E4 orf-1蛋白調(diào)節(jié)[30]。目前認(rèn)為，Ad-36感染通過誘導(dǎo)前脂肪細(xì)胞分化引起脂肪組織增加，脂肪細(xì)胞中瘦素表達(dá)和分泌降低，以及通過上調(diào)GLUT4使葡萄糖攝取量增加。這2種效應(yīng)均可促進(jìn)肥胖發(fā)生[31]。

3.4 Ad-36與肝臟脂肪代謝相關(guān)的研究

Ad-36感染與脂肪代謝和非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)發(fā)生相關(guān)。Whigham等在Ad-36感染倉鼠的肝臟中發(fā)現(xiàn)了Ad-36 DNA，同時伴有脂蛋白代謝顯著改變[32]。Trovato等首次報(bào)道，Ad-36血清學(xué)陽性與人NAFLD發(fā)生率低之間存在關(guān)系[16]。Atkinson研究也發(fā)現(xiàn)，肥胖與NAFLD發(fā)生率增加相關(guān)[9]。

4 結(jié)語

Ad-36感染與肥胖發(fā)生密切相關(guān)是當(dāng)前肥胖研究的一個關(guān)注點(diǎn)。Ad-36能誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)動物發(fā)生肥胖，促進(jìn)前脂肪細(xì)胞分化和脂滴形成，減少瘦素分泌，誘導(dǎo)血糖、膽固醇、三酰甘油水平下降。近年來，Ad-36引起肥胖的機(jī)制研究取得一些重要進(jìn)展，主要集中在E4orf-1基因、PI3K途徑和脂肪細(xì)胞分化相關(guān)通路上。另外，Ad-36引發(fā)的降血糖作用也是一個關(guān)注點(diǎn)，有望成為控制血糖的治療靶標(biāo)。目前，Ad-36的研究資料仍然有限，Ad-36感染與肥胖發(fā)生關(guān)系的確認(rèn)需更多的流行病學(xué)數(shù)據(jù)及更深入的研究。

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