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神經肽Y、瘦素對動物攝食的影響及其調控 已關閉
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摘 要：采食量是影響畜禽生產水平的重要因素，許多食欲調節肽物質都可以影響動物的采食量。瘦素與受體結合后作用于下丘腦飽食中樞，抑制弓狀核神經元合成與神經肽的釋放，降低食欲。瘦素能激活其他神經元活性，產生一些神經遞質來抑制NPY的作用。 關鍵詞：神經肽Y；瘦素；調控；采食 采食量是影響畜禽生產性能和飼料轉化率的重要因素，采食量的多少直接影響動物的生產水平。動物采食量的調節分為短期調節和長期調節：短期調節即動物進食后數小時內，到第二次進食期間的調節；長期調節是動物保持機體營養狀況穩定的調節。參與攝食調控的因子有許多，神經態Y（NPY）和瘦素是其中較重要的兩種調控因子。 1 神經肽Y 1.1 神經肽Y的結構和分布 NPY自1982年由Tatermato首次從豬腦中分離得到以后，人們對它的生物學功能進行了廣泛的研究，發現NPY具有促進動物采食，影響激素分泌，調節體溫、生物節律、性行為及情緒等作用。Franciszek（1999）研究表明NPY是由36個氨基酸組成的活性單鏈多肽，該肽鏈折疊成發夾結構，Y是指分子兩端的酪氨酸殘基，它的結構與36個氨基酸的胰多肽（Ancreatic polypeptide，pp）和肽YY（Peptide YY，PYY）極其相似，故認為同屬胰多肽家族。NPY有兩個相互逆平行的螺旋區，一個富含脯氨酸的螺旋和一個α螺旋，兩個螺旋區都有兩性電離的特定的3級結構，當某種因素造成這種分子的3級結構發生改變時，NPY的生物活性便消失。 1.2 神經肽Y對采食量的調控 1.2.1 神經肽Y的促攝食功能 NPY廣泛分布在中樞神經系統和外周組織，具有多種功能，尤其是促進攝食的功能引起了人們的廣泛關注。Marsh等（1998）研究表明，NPY在中樞神經系統水平上調節動物采食，且特異性刺激動物對碳水化合物的采食。在鼠、雞、羊、豬中已證實了動物中樞注射NPY可提高采食量，將NPY注射到大鼠與綿羊大腦腦室和室旁核內，其采食量、飲水量均大大提高。NPY的促攝食作用在雞上類似于哺乳動物，給肉雞大腦注射NPY后，肉雞的采食量增加，同時胰島素分泌亦增加。給鼠下丘腦室旁核注射NPY發現，動物采食量的增加與NPY劑量在一定范圍內呈線性關系，且NPY注射后4h內促采食效果明顯，其后減弱。研究結果表明無論動物在飽腹或饑餓狀態下，NPY注射到腦室均可刺激動物采食。 Sahu等（1992）測出在鼠禁食期間，下丘腦NPY濃度增加3倍，且室旁核內NPY量在采食前大量增加，采食后下降。動物的食欲能夠被NPY的反義核苷酸或NPY 的抗體所抑，上述試驗結果說明，NPY是一種很強的促攝食因子。 1.2.2 神經肽Y促攝食的發生路徑 研究發現，在肥胖大鼠下丘腦的弓狀核（ARC）中，NPY的mRNA的同時釋放量比正常鼠要多，正常動物在采食前和采食后其ARC中的NPY mRNA變化比較大，由此說明與攝食調節相關的NPY大多產生于ARC中。NPY的促攝食作用最初被認為與去甲腎上腺素（Norepinephrine，NE）相關聯，后來又經大量的試驗結果證明，NPY可能是通過激活副交感神經，抑制交感神經來完成在外周的作用。 NPY促攝食作用過程為:室旁核中的NPY與Y1或Y5受體結合引發傳出信號，抑制交感神經，興奮副交感神經，增加食欲和采食量，促進消化，加強同化作用。在分子水平上，棕色脂肪中的解偶聯蛋白水平下降，白色脂肪組織中的生脂作用增強，增加體脂含量。在這個過程中，NPY也間接地促進胰島素的分泌，從而增加肝糖原、甘油三酯的合成，增加葡萄糖和脂肪酸在脂肪中的沉積。此外，還伴有體溫下降，脈搏和血壓降低等癥狀。整個過程都有利于恢復能量在體內的貯存，對于恢復能量平衡和生存都具有重要的意義。 1.3 胰島素對神經肽Y的影響調控 一般情況下血液循環中胰島素的平均水平和體內脂肪含量成正比，所以長期以來，認為胰島素是機體能量貯存的信號。胰腺的內分泌及外分泌組織中均有NPY陽性的神經纖維分布，胰島的內分泌細胞中也具有NPY的陽性細胞和NPY的mRNA表達。這就說明，NPY既可通過神經內分泌細胞，也可通過旁分泌和自分泌來調節胰島素的分泌。血液中的胰島素可通過血腦屏障上允許大分子通過的部位，如正中隆起和ARC而發揮作用。研究表明，ARC中的神經元可以表達高水平的胰島素受體，有可能是胰島素通過進入下丘腦基底中部與其受體結合而抑制NPY神經元的興奮性，從而對采食量進行調節。腦室內灌注NPY可增加胰島素的分泌。 Sipols等（1992）在大鼠下丘腦或第三腦室內注射胰島素后，NPY mRNA的水平下降，采食降低，棕色脂肪組織產熱增加，體質量下降。說明胰島素可抑制NPY神經元的活動。研究表明：將胰島素注入第二腦室會抑制 NPY的mRNA的表達，從而抑制攝食、刺激棕色脂肪產熱并引起體重減少。另外，Segal等（1996）研究表明：在人體和動物模型都己證實胰島素是激活Leptin基因表達的重要因素之一。所以胰島素可能通過其直接和間接作用來抑制NPY的產生及其作用。 2 瘦素 2.1 瘦素的結構與功能 瘦素（leptin）是肥胖相關基因（ob）編碼分泌性蛋白質，166或167個氨基酸組成，分子量為14～16KD ，它進入血液循環后，N末端的21個氨基酸的信號肽被去除，形成含146個氨基酸的成熟瘦素，在血液中游離或與瘦素結合蛋白結合，到達中樞和外周與多種受體結合而發揮生物學效應。瘦素主要由白色脂肪組織產生、分泌，棕色脂肪、骨骼肌、骨膜、胎盤、胎兒的心臟、骨、軟骨等組織也可產生。因而瘦素除了刺激下丘腦飽食中樞調控動物的攝食行為和脂肪代謝外，還能通過神經—體液機制間接或直接作用于機體內多數器官和組織。瘦素是體內能量代謝的信號，它的發現為揭示肥胖的發生機理產生了重要的意義。 2.2 瘦素對采食量的調控 瘦素具有降低動物食欲、提高能量代謝效率、增加能耗、減少脂儲、減輕體重等作用。瘦素是通過與其受體的結合來調節體脂平衡和能量代謝等的。瘦素與受體結合后作用于下丘腦飽食中樞，抑制弓狀核神經元合成與神經肽的釋放，降低食欲。Haalas等（1995）給ob/ob小鼠注射基因重組瘦素，其體重顯著下降。每天給小鼠腹腔注射瘦素，4d 后ob/ob小鼠的采食量比對照組下降60%，4周后體重下降達40%。同時，小鼠的活動量增加、代謝加強、血漿胰島素和血糖水平降低。Ehrhardt等（2000）報道，荷斯坦奶牛血清中瘦素濃度與胴體中脂肪含量成較強的線型關系。瘦素可通過下丘腦調節采食量，也可直接作用于脂肪組織而增強脂肪代謝，消耗脂肪。Wang等（1999）證明，當血中瘦素濃度在正常水平時，瘦素主要通過對下丘腦的作用來抑制攝食，對脂肪代謝無直接作用。但若血中瘦素濃度高于正常水平，瘦素就可直接和通過下丘腦作用于脂肪組織，一方面減少采食量，另一方面通過增強脂肪代謝來消耗體脂。人類和嚙齒類動物在維持狀態下的體脂量可以通過瘦素的表達量和分泌量來反映。當給瘦鼠斷料12～48h 后，會導致其瘦素基因表達量顯著下降。Kolaczynski等（1996）研究表明，當胖人的體重下降10%時，會引起血清中瘦素的含量下降53%；體重增加10%會引起血清瘦素含量升高300%。 3 瘦素與神經肽Y的交互作用 瘦素通過NPY對體內代謝起作用，并可拮抗NPY。研究表明瘦素的缺乏，使大鼠多食、血糖增高、肥胖及弓狀核NPY的mRNA水平的增高。給予外源性瘦素，可使弓狀核NPY的mRNA表達接近正常，而使多食、血糖增高及肥胖等癥狀逆轉。外周注射的瘦素進入血液循環后能迅速進入下丘腦的內側基底部和弓狀核及附近的腦區，并與這些部位的瘦素受體結合，從而對NPY mRNA的表達進行調控。Baranowska等（2005）試驗研究表明，瘦素與下丘腦NPY存在相互作用，瘦素能負向調節NPY mRNA的表達。Jang M等（2000）在給小鼠注射瘦素后，發現下丘腦特定區域NPY mRNA 以及NPY水平顯著降低，并伴有攝食減少和體重下降。瘦素還可能通過抑制NPY神經元上的cAMP-蛋白激酶A來減少細胞內的Ca2+濃度，從而直接抑制NPY神經元的活性。 瘦素能激活其他神經元活性，產生一些神經遞質來抑制NPY的作用。如瘦素能激活黑素細胞激素原（POMC），POMC產生的α-促黑素細胞激素（α-MSH）可以與MCR-4受體結合，進而封閉NPY的作用。瘦素可增加α-MSH和MCR-4受體的表達，并增加它們對NPY的抑制作用。這些研究表明，瘦素可抑制NPY誘導的動物進食。對ob/ob具有肥胖癥狀的小鼠造成NPY的基因變異，使之缺乏瘦素和NPY，結果發現與原ob/ob鼠相比，變異小鼠攝食下降，能量消耗增加，其發生糖尿病、不育、生長發育遲緩的傾向明顯降低，從而進一步證實瘦素通過NPY對體內代謝發生作用。總之，瘦素可通過降低NPY的合成或是產生神經遞質抑制NPY的作用來調控攝食。 4 結語 影響攝食的多種神經遞質和激素在攝食控制中存在復雜的相互聯系，共同發揮作用，調節攝食行為。攝食調控的機制是一個復雜的生理生化過程，有許多問題還需要進一步研究。雖然現在通過外源添加一些活性因子調節激素或相關神經遞質來調節動物采食量成為動物營養學上的研究熱點，但目前能產生顯著促食欲效果的產品還不多，今后應加強這方面的研究。 （參考文獻略） |
