神經(jīng)肽Y、瘦素對動物攝食的影響及其調(diào)控

　摘 要：采食量是影響畜禽生產(chǎn)水平的重要因素，許多食欲調(diào)節(jié)肽物質(zhì)都可以影響動物的采食量。瘦素與受體結(jié)合后作用于下丘腦飽食中樞，抑制弓狀核神經(jīng)元合成與神經(jīng)肽的釋放，降低食欲。瘦素能激活其他神經(jīng)元活性，產(chǎn)生一些神經(jīng)遞質(zhì)來抑制NPY的作用。
　　摘 要：采食量是影響畜禽生產(chǎn)水平的重要因素，許多食欲調(diào)節(jié)肽物質(zhì)都可以影響動物的采食量。本文分別綜述了神經(jīng)肽Y和瘦素的結(jié)構(gòu)功能及其對動物攝食行為的調(diào)控，并對它們間的交互作用作了簡明概括。

　　關(guān)鍵詞：神經(jīng)肽Y；瘦素；調(diào)控；采食　　采食量是影響畜禽生產(chǎn)性能和飼料轉(zhuǎn)化率的重要因素，采食量的多少直接影響動物的生產(chǎn)水平。動物采食量的調(diào)節(jié)分為短期調(diào)節(jié)和長期調(diào)節(jié)：短期調(diào)節(jié)即動物進(jìn)食后數(shù)小時內(nèi)，到第二次進(jìn)食期間的調(diào)節(jié)；長期調(diào)節(jié)是動物保持機(jī)體營養(yǎng)狀況穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。參與攝食調(diào)控的因子有許多，神經(jīng)態(tài)Y（NPY）和瘦素是其中較重要的兩種調(diào)控因子。

　　1 神經(jīng)肽Y

　　1.1 神經(jīng)肽Y的結(jié)構(gòu)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(xué)功能進(jìn)行了廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)NPY具有促進(jìn)動物采食，影響激素分泌，調(diào)節(jié)體溫、生物節(jié)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(fā)夾結(jié)構(gòu)，Y是指分子兩端的酪氨酸殘基，它的結(jié)構(gòu)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(rèn)為同屬胰多肽家族。NPY有兩個相互逆平行的螺旋區(qū)，一個富含脯氨酸的螺旋和一個α螺旋，兩個螺旋區(qū)都有兩性電離的特定的3級結(jié)構(gòu)，當(dāng)某種因素造成這種分子的3級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時，NPY的生物活性便消失。

　　1.2 神經(jīng)肽Y對采食量的調(diào)控

　　1.2.1 神經(jīng)肽Y的促攝食功能

　　NPY廣泛分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織，具有多種功能，尤其是促進(jìn)攝食的功能引起了人們的廣泛關(guān)注。Marsh等（1998）研究表明，NPY在中樞神經(jīng)系統(tǒng)水平上調(diào)節(jié)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(nèi)，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(fā)現(xiàn)，動物采食量的增加與NPY劑量在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，且NPY注射后4h內(nèi)促采食效果明顯，其后減弱。研究結(jié)果表明無論動物在飽腹或饑餓狀態(tài)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(nèi)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(jié)果說明，NPY是一種很強(qiáng)的促攝食因子。

　　1.2.2 神經(jīng)肽Y促攝食的發(fā)生路徑

　　研究發(fā)現(xiàn)，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(diào)節(jié)相關(guān)的NPY大多產(chǎn)生于ARC中。NPY的促攝食作用最初被認(rèn)為與去甲腎上腺素（Norepinephrine，NE）相關(guān)聯(lián)，后來又經(jīng)大量的試驗結(jié)果證明，NPY可能是通過激活副交感神經(jīng)，抑制交感神經(jīng)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(jié)合引發(fā)傳出信號，抑制交感神經(jīng)，興奮副交感神經(jīng)，增加食欲和采食量，促進(jìn)消化，加強(qiáng)同化作用。在分子水平上，棕色脂肪中的解偶聯(lián)蛋白水平下降，白色脂肪組織中的生脂作用增強(qiáng)，增加體脂含量。在這個過程中，NPY也間接地促進(jìn)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(fù)能量在體內(nèi)的貯存，對于恢復(fù)能量平衡和生存都具有重要的意義。

　　1.3 胰島素對神經(jīng)肽Y的影響調(diào)控

　　一般情況下血液循環(huán)中胰島素的平均水平和體內(nèi)脂肪含量成正比，所以長期以來，認(rèn)為胰島素是機(jī)體能量貯存的信號。胰腺的內(nèi)分泌及外分泌組織中均有NPY陽性的神經(jīng)纖維分布，胰島的內(nèi)分泌細(xì)胞中也具有NPY的陽性細(xì)胞和NPY的mRNA表達(dá)。這就說明，NPY既可通過神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞，也可通過旁分泌和自分泌來調(diào)節(jié)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(fā)揮作用。研究表明，ARC中的神經(jīng)元可以表達(dá)高水平的胰島素受體，有可能是胰島素通過進(jìn)入下丘腦基底中部與其受體結(jié)合而抑制NPY神經(jīng)元的興奮性，從而對采食量進(jìn)行調(diào)節(jié)。腦室內(nèi)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(nèi)注射胰島素后，NPY mRNA的水平下降，采食降低，棕色脂肪組織產(chǎn)熱增加，體質(zhì)量下降。說明胰島素可抑制NPY神經(jīng)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(dá)，從而抑制攝食、刺激棕色脂肪產(chǎn)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(dá)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(chǎn)生及其作用。

　　2 瘦素

　　2.1 瘦素的結(jié)構(gòu)與功能

　　瘦素（leptin）是肥胖相關(guān)基因（ob）編碼分泌性蛋白質(zhì)，166或167個氨基酸組成，分子量為14～16KD ，它進(jìn)入血液循環(huán)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(jié)合蛋白結(jié)合，到達(dá)中樞和外周與多種受體結(jié)合而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。瘦素主要由白色脂肪組織產(chǎn)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(chǎn)生。因而瘦素除了刺激下丘腦飽食中樞調(diào)控動物的攝食行為和脂肪代謝外，還能通過神經(jīng)—體液機(jī)制間接或直接作用于機(jī)體內(nèi)多數(shù)器官和組織。瘦素是體內(nèi)能量代謝的信號，它的發(fā)現(xiàn)為揭示肥胖的發(fā)生機(jī)理產(chǎn)生了重要的意義。

　　2.2 瘦素對采食量的調(diào)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(jié)合來調(diào)節(jié)體脂平衡和能量代謝等的。瘦素與受體結(jié)合后作用于下丘腦飽食中樞，抑制弓狀核神經(jīng)元合成與神經(jīng)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(dá)40%。同時，小鼠的活動量增加、代謝加強(qiáng)、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(qiáng)的線型關(guān)系。瘦素可通過下丘腦調(diào)節(jié)采食量，也可直接作用于脂肪組織而增強(qiáng)脂肪代謝，消耗脂肪。Wang等（1999）證明，當(dāng)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(qiáng)脂肪代謝來消耗體脂。人類和嚙齒類動物在維持狀態(tài)下的體脂量可以通過瘦素的表達(dá)量和分泌量來反映。當(dāng)給瘦鼠斷料12～48h 后，會導(dǎo)致其瘦素基因表達(dá)量顯著下降。Kolaczynski等（1996）研究表明，當(dāng)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(jīng)肽Y的交互作用

　　瘦素通過NPY對體內(nèi)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(dá)接近正常，而使多食、血糖增高及肥胖等癥狀逆轉(zhuǎn)。外周注射的瘦素進(jìn)入血液循環(huán)后能迅速進(jìn)入下丘腦的內(nèi)側(cè)基底部和弓狀核及附近的腦區(qū)，并與這些部位的瘦素受體結(jié)合，從而對NPY mRNA的表達(dá)進(jìn)行調(diào)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(fù)向調(diào)節(jié)NPY mRNA的表達(dá)。Jang M等（2000）在給小鼠注射瘦素后，發(fā)現(xiàn)下丘腦特定區(qū)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(jīng)元上的cAMP-蛋白激酶A來減少細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度，從而直接抑制NPY神經(jīng)元的活性。

　　瘦素能激活其他神經(jīng)元活性，產(chǎn)生一些神經(jīng)遞質(zhì)來抑制NPY的作用。如瘦素能激活黑素細(xì)胞激素原（POMC），POMC產(chǎn)生的α-促黑素細(xì)胞激素（α-MSH）可以與MCR-4受體結(jié)合，進(jìn)而封閉NPY的作用。瘦素可增加α-MSH和MCR-4受體的表達(dá)，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(dǎo)的動物進(jìn)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(jié)果發(fā)現(xiàn)與原ob/ob鼠相比，變異小鼠攝食下降，能量消耗增加，其發(fā)生糖尿病、不育、生長發(fā)育遲緩的傾向明顯降低，從而進(jìn)一步證實瘦素通過NPY對體內(nèi)代謝發(fā)生作用?？傊菟乜赏ㄟ^降低NPY的合成或是產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)抑制NPY的作用來調(diào)控攝食。

　　4 結(jié)語

　　影響攝食的多種神經(jīng)遞質(zhì)和激素在攝食控制中存在復(fù)雜的相互聯(lián)系，共同發(fā)揮作用，調(diào)節(jié)攝食行為。攝食調(diào)控的機(jī)制是一個復(fù)雜的生理生化過程，有許多問題還需要進(jìn)一步研究。雖然現(xiàn)在通過外源添加一些活性因子調(diào)節(jié)激素或相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)來調(diào)節(jié)動物采食量成為動物營養(yǎng)學(xué)上的研究熱點(diǎn)，但目前能產(chǎn)生顯著促食欲效果的產(chǎn)品還不多，今后應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究。

　?。▍⒖嘉墨I(xiàn)略）