Лепти́н — пептидный гормон, регулирующий энергетический обмен, который преимущественно вырабатывается жировыми клетками и энтероцитами в тонкой кишке. Гормон подавляет чувство голода, что, в свою очередь, уменьшает накопление жира в адипоцитах. Лептин человека представляет собой белок, состоящий из 167 аминокислот. Гормон действует на клеточные рецепторы, опосредуя питание. Хотя регуляция запасов жирового обмена считается основной функцией лептина, он также играет роль в других физиологических процессах. При ожирении происходит снижение чувствительности к лептину, что приводит к неспособности определять чувство сытости, несмотря на большие запасы энергии и высокий уровень лептина.
Лептин, «гормон расхода энергии», в основном вырабатывается жировыми клетками и, таким образом, считается специфичным для адипоцитов.
Лептин действует непосредственно на лептиновыерецепторы на клеточной мембране различных типов клеток в организме человека. Кроме того, он взаимодействует с другими гормонами и регуляторами энергии, косвенно опосредуя эффекты: инсулина, глюкагона, инсулиноподобного фактора роста, гормона роста, глюкокортикоидов, цитокинов и метаболитов.
Центральный механизм действия лептина осуществляется через гипоталамус (часть головного мозга, входящая в состав центральной нервной системы — ЦНС).
Первичная функция гормона лептина заключается в регуляции массы жировой ткани через опосредованное центральным гипоталамусом влияние на чувство голода, использование энергии, физическую активность и энергетический баланс. Вне головного мозга вторичнымифункциями лептина являются: модуляция расхода энергии, модуляция между метаболизмом плода и матери, а также пермиссивным фактором в период полового созревания, активатором иммунных клеток, активатором бета-клеток поджелудочной железы и факторов роста.
Лептин воздействует на ЦНС следующим образом:
• дефицит его приводит к изменению активности нейронов и структуре белков в головном мозге мозга у мышей с ожирением; все изменения могут быть устранены инъекцией лептина.
• в экспериментах на животных показано, что инъекции лептина улучшают показатели обучения и памяти.
• низкий уровень циркулирующего лептина в плазме крови людей связан с когнитивными изменениями, связанными с анорексией, депрессией и болезнью Альцгеймера.
• исследования на трансгенных мышах, моделирующих болезнь Альцгеймера, показали, что хроническое введение лептина может снизить патологию головного мозга и улучшить когнитивные функции.
Повышенный уровень мелатонина вызывает снижение уровня лептина. Мелатонин также повышает уровень лептина в присутствии инсулина, вызывая, таким образом, снижение аппетита во время сна. Частичное недосыпание также связано со снижением уровня лептина.
Мыши с диабетом 1 типа, получавшие лептин или лептин плюс инсулин, по сравнению с одним инсулином, имели лучшие метаболические профили: уровень сахара в крови не колебался так сильно; уровень холестерина снизился; образуется меньше жира.
В латеральном гипоталамусе лептин подавляет чувство голода, противодействуя действию нейропептида Y (стимулятора голода, секретируемого клетками кишечника и гипоталамуса) и противодействуя действию анандамида, ещё одного сильнодействующего стимулятора голода.
В медиальном гипоталамусе лептин стимулирует чувство насыщения, стимулируя синтез α-MSH, подавляющего чувство голода.
Подавление аппетита носит долгосрочный характер. Отсутствие лептина (или его рецептора) приводит к неконтролируемому голоду и, как следствие, к ожирению. Голодание или соблюдение очень низкокалорийной диеты снижает уровень лептина. Его уровни изменяются сильнее при снижении потребления пищи, чем при увеличении. Динамика лептина из-за резкого изменения энергетического баланса может быть связана с аппетитом и, в конечном итоге, с потреблением пищи, а не с запасами жира.
Лептин контролирует потребление пищи и расход энергии, воздействуя на рецепторы в медиобазальном гипоталамусе. Он сигнализирует гипоталамусу, стимулируя возникновение чувства сытости. Такие сигналы лептина могут помочь людям сопротивляться искушению употреблять продукты с высоким содержанием калорий.
Он модулирует иммунный ответ на атеросклероз, предрасполагающим фактором которого является ожирение, и является смягчающим фактором.
Гиперлептинемия, вызванная инфузией или переносом аденовирусного гена, снижает артериальное давление у крыс. У пациентов с пневмонией, вызванной SARS-CoV-2, обнаружены более высокие уровни лептин и более низкое соотношение адипонектина/лептин.
У мышей и в меньшей степени у людей лептин необходим для мужской и женской фертильности. Когда энергетический баланс резко отрицателен (это означает, что женщина голодает) или поток энергии очень высок (это означает, что женщина тренируется на экстремальных уровнях, но при этом потребляет достаточно калорий), у женщин прекращаются менструации. Энергетический статус влияет на менструацию только в том случае, если у женщины очень низкий процент жира в организме. Уровень лептина повышается во время беременности и падает после родов.
Иммунореактивный лептин был обнаружен в грудном молоке человека; а лептин из материнского молока — вкрови грудных детенышей животных.
Лептин может оказывать значительное влияние на метаболизм костной ткани посредством прямой передачи сигналов из головного мозга. Гормон уменьшает губчатую часть кости, но увеличивает кортикальную. Эта «корково-губчатая дихотомия» может представлять собой механизм увеличения размера кости и, следовательно, её сопротивления, чтобы справиться с нагрузкой при увеличении массы тела.
Лептин регулирует костный метаболизм. Он может также воздействовать непосредственно на костный метаболизм посредством баланса между потреблением энергии и путем ИФР. Существует возможность лечения заболеваний костеобразования, таких как нарушение заживления переломов, с помощью лептина.
Факторы, которые резко влияют на уровень лептина, также являются факторами, которые влияют на другие маркеры воспаления, например, тестостерон, сон, эмоциональный стресс, ограничение калорий и уровень жира в организме.
Повышенные концентрации лептина связаны с повышенным количеством лейкоцитов как у мужчин, так и у женщин.
Хронически повышенный уровень лептина связан с ожирением, перееданием и заболеваниями, связанными с воспалением, включая гипертонию, метаболический синдром и сердечно-сосудистые заболевания. В то время как лептин связан с жировой массой тела, размером отдельных жировых клеток и перееданием, на него не влияет уровень физической активности. Предполагается, что лептин специфически реагирует на воспаление, вызванное жировой тканью. Высокий уровень лептина также был продемонстрирован у пациентов с пневмонией, вызванной COVID-1.
Отдельно взятое повышение уровня лептина (в ответ на потребление калорий) действует как механизм острого провоспалительного ответа для предотвращения чрезмерного клеточного стресса, вызванного перееданием. Когда высокое потребление калорий перегружает способность жировых клеток расти или увеличиваться в соответствии с потреблением калорий, последующая реакция на стресс приводит к воспалению на клеточном уровне и эктопическому накоплению жира, то есть нездоровому накоплению жира во внутренних органах, артериях и/или мышцах. Такие результаты, по-видимому, демонстрируют, что высокие калорийные нагрузки, превышающие возможности накопления жировых клеток, приводят к стрессовым реакциям, которые вызывают увеличение лептина, который, в свою очередь, действует как временная мера воспаления, вызванного жировой тканью, сигнализируя о прекращении приёма пищи, чтобы предотвратить жировые отложения. Этот ответ, возможно, объясняет связь между хронически повышенным уровнем лептина и эктопическим накоплением жира у людей с ожирением.
Отсутствие лептина или лептиновых рецепторов приводит к неконтролируемому голоду, что приводит к ожирению. Концентрации лептина повышены у людей с гипертонией, но высокий уровень эндогенного (и экзогенного) лептина не нормализует их вес при ожирении, что указывает на возможность резистентности к лептину. Существование лептина является основой для проявления физиологических эффектов гормона роста, но сам гормон роста, по-видимому, не оказывает прямого влияния на лептин.
Лептин циркулирует в крови в свободной форме и в комплексе с белками. Уровни лептина зависят от жировой массы экспоненциально, а не линейно. Пиковые концентрации гормона наблюдаются между полуночью и ранним утром, возможно, подавляя аппетит ночью. Суточный ритм уровня лептина в крови может изменяться в зависимости от времени приема пищи.
Лептин играет решающую роль в реакции на голодание.
Уровень лептина снижается после кратковременного голодания (24-72 часа), даже если изменений жировой массы не наблюдается. В сыворотке его уровень снижается при недосыпании и парадоксальным образом увеличивается при ожирении. Уровень лептина повышается при эмоциональном стрессе. Зато хронически снижается при высоком уровне физической активности.
У пациентов с ожирением и синдромом обструктивного апноэ сна уровень лептина повышен, но снижается после введения постоянного положительного давления в дыхательных путях. Однако у людей, не страдающих ожирением, спокойный сон (то есть 8-12 часов непрерывного сна) может повысить уровень лептина до нормального уровня.