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增食欲素A在動(dòng)物糖脂代謝平衡中的作用和機(jī)制

2014-08-15 00:42:29米成林鄧秋紅陳小玲劉光芒余長(zhǎng)松
關(guān)鍵詞:糖脂脂肪組織食欲

米成林 賈 剛 鄧秋紅 陳小玲 劉光芒 余長(zhǎng)松

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究所,雅安 625014)

糖脂代謝平衡是維持細(xì)胞或機(jī)體基本生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。肥胖者由于脂肪細(xì)胞肥大,胰島素受體減少常導(dǎo)致血糖和血脂代謝異常,進(jìn)而引起糖尿病和脂肪肝等疾病的發(fā)生。機(jī)體通過(guò)神經(jīng)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)和分子調(diào)節(jié)共同維持糖脂代謝的長(zhǎng)期平衡,其中神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)血糖和血脂濃度的調(diào)節(jié)主要是通過(guò)下丘腦和自主神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。在這個(gè)過(guò)程中,增食欲素(orexin,OX)在中樞與外周組織中共同調(diào)節(jié)糖脂代謝和能量的利用,保證機(jī)體糖脂代謝的平衡。

增食欲素是Sakurai等[1]在1998年發(fā)現(xiàn)的一種神經(jīng)肽,主要由下丘腦增食欲素神經(jīng)元產(chǎn)生。當(dāng)向大鼠腦室中注射這種神經(jīng)肽,發(fā)現(xiàn)能夠促進(jìn)動(dòng)物采食,因此把它命名為“增食欲素”。增食欲素神經(jīng)肽主要包含增食欲素A(orexin-A,OXA)和增食欲素B(orexin-B,OXB)2種亞型。OXA和OXB由增食欲素原基因(preproorexin)表達(dá)得到[1]。目前,有關(guān)OXA對(duì)動(dòng)物糖脂代謝調(diào)節(jié)的研究已有一些,本文擬就OXA調(diào)節(jié)糖脂代謝平衡的作用方式和機(jī)制作一綜述,為研究動(dòng)物糖脂代謝的長(zhǎng)期平衡提供參考。

1 OXA及其受體的結(jié)構(gòu)和特征

1.1 OXA

OXA是一個(gè)33肽,主要是由位于丘腦側(cè)部的神經(jīng)元分泌。分泌OXA的這一區(qū)域包含25%的糖敏感神經(jīng)元。OXA神經(jīng)元主要是糖抑制神經(jīng)元,即血糖升高會(huì)抑制OXA神經(jīng)元的活性,血糖降低會(huì)減弱對(duì)OXA神經(jīng)元活性的抑制[2]。OXA神經(jīng)元能被外周組織中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化激活,并且做出調(diào)節(jié)以保持糖脂代謝的平衡。在魚類[3]、奶牛[4]和禽[5]上均發(fā)現(xiàn)禁食和限飼增加了OXA的分泌。Ouedraogo等[6]報(bào)道,隨著大鼠血糖濃度由 2.8 mmol/L 增加到 16.7 mmol/L,OXA的分泌量顯著降低。另外,在大鼠上,OXA神經(jīng)元能夠被血液中較高含量的甘油三酯激活[7],這可能與OXA增加大鼠非運(yùn)動(dòng)性產(chǎn)熱有關(guān)。

1.2 OXA 受體

OXA通過(guò)2種G蛋白偶聯(lián)受體發(fā)揮作用,它們分別是增食欲素受體1(orexin receptor 1,OX1R)和增食欲素受體 2(orexin receptor 2,OX2R),兩者有46%的氨基酸序列一致性[1]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,OX1R主要分布在丘腦腹內(nèi)側(cè)核,OX2R主要分布在結(jié)節(jié)乳頭核、室旁核和弓狀核。OX1R與OXA有較高的親和性,而OX2R與OXA和 OXB有相似的親和性[1]。在外周組織中,OXA的受體廣泛分布在肝臟[8]、胰腺和脂肪組織[9]等組織器官中,表明OXA可能在這些部位參與糖脂代謝相關(guān)的能量平衡的調(diào)節(jié)。

2 OXA對(duì)糖脂代謝的調(diào)控作用

2.1 OXA通過(guò)中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控糖脂代謝

增食欲素神經(jīng)元位于丘腦側(cè)部區(qū)域和丘腦外周區(qū)域,并且投射到整個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)[10]。Stanley等[11]用偽狂犬病毒追蹤出多條從大鼠附睪白色脂肪組織到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多突觸神經(jīng)通路,增食欲素神經(jīng)元正是這個(gè)通路中的一種神經(jīng)元。Van den Pol[12]的研究表明OXA增強(qiáng)了脊髓的自主神經(jīng)對(duì)糖脂代謝的調(diào)節(jié)。這些結(jié)果表明OXA可能就是通過(guò)作用于下丘腦特定的神經(jīng)核團(tuán)和自主神經(jīng)系統(tǒng)參與對(duì)糖脂代謝的調(diào)控。

2.1.1 OXA 與糖代謝

Shiuchi等[13]向 Sprague-Dawley 小鼠下丘腦腹內(nèi)側(cè)核注射OXA(5 pmol),發(fā)現(xiàn)機(jī)體葡萄糖的代謝率顯著增加,通過(guò)檢測(cè)骨骼肌對(duì)2-脫氧-D-葡萄糖的吸收發(fā)現(xiàn)葡萄糖的吸收和糖原合成增加;然而,檢測(cè)注射前后血糖濃度的變化發(fā)現(xiàn)血糖濃度始終保持穩(wěn)定,這表明OXA同時(shí)增加了機(jī)體對(duì)葡萄糖的利用。同時(shí),Shiuchi等[13]證明了OXA通過(guò)刺激β2-腎上腺素受體信號(hào)相關(guān)的交感神經(jīng)調(diào)節(jié)糖的代謝。在非禁食條件下,對(duì)意識(shí)清醒的兔腦室注射100 pmol OXA增加了血糖濃度和漿膜腎上腺素的含量以及交感神經(jīng)的活性[14]。但是,當(dāng)加入了神經(jīng)節(jié)阻斷劑安血定(pentolinium)后再向腦室注射100 pmol OXA時(shí),既不引起血糖濃度升高也不引起腎上腺素含量的增加。Yi等[15]向大鼠腦室注射OXA增加了血糖濃度并且阻止了白天肝臟產(chǎn)生的內(nèi)源葡萄糖的減少。另外,Yi等[15]利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)檢測(cè)到糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase,GP)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyrurate carboxykinase,PEPCK)mRNA的表達(dá)量顯著增加,而葡萄糖激酶mRNA的表達(dá)量顯著降低,說(shuō)明這個(gè)過(guò)程增加了糖原降解和糖異生,減少了葡萄糖分解。OXA刺激內(nèi)源葡萄糖產(chǎn)生的效果會(huì)被去交感神經(jīng)阻斷卻不會(huì)被去副交感神經(jīng)阻斷。從以上結(jié)果可以推斷,中樞神經(jīng)系統(tǒng)是通過(guò)交感神經(jīng)的傳遞升高了外周組織中血糖的濃度。

2.1.2 OXA 與脂代謝

OXA在下丘腦中具有明顯的增加白色脂肪組織分解和能量利用的作用。在采食量沒有顯著差異的情況下,OXA基因敲除的小鼠在生長(zhǎng)后期出現(xiàn)明顯的肥胖[16]。而通過(guò)轉(zhuǎn)基因處理的小鼠因在生長(zhǎng)過(guò)程中合成過(guò)量的OXA而對(duì)飼糧引起的肥胖具有抵抗力[17]。Perez-Leighton 等[18]的研究表明,在Sprague-Dawley大鼠的丘腦側(cè)部區(qū)域連續(xù)10 d注射OXA,可以在不影響大鼠采食量的條件下顯著降低由攝食引起的肥胖。在以上過(guò)程中,OXA通過(guò)增加自發(fā)身體活動(dòng)(spontaneous physical activity,SPA)[18]和交感神經(jīng)支配[11]等作用方式實(shí)現(xiàn)對(duì)白色脂肪組織分解和能量利用的調(diào)節(jié)。Shen等[19]向大鼠腦室注射2種劑量的OXA后發(fā)現(xiàn),高劑量(10μg/只)OXA促進(jìn)脂肪分解,低劑量(10 ng/只)OXA 減弱脂肪分解。Shen等[19]同時(shí)指出,高劑量的OXA通過(guò)興奮位于結(jié)節(jié)乳頭核的組胺能神經(jīng)元,引起神經(jīng)元分泌組胺,直接促進(jìn)脂肪分解;另外,OXA還可以通過(guò)交感神經(jīng)作用于脂肪組織促進(jìn)脂肪分解;而低劑量的OXA減弱脂肪分解的原因是交感神經(jīng)的支配作用受到了抑制。

Sellayah等[20]的研究表明,OXA 及其受體是棕色脂肪組織正常發(fā)育所需的一種重要物質(zhì),可通過(guò)P38絲裂原活化蛋白激酶促進(jìn)棕色脂肪細(xì)胞分化。在Sellayah等[21]的試驗(yàn)中,敲除OXA基因的小鼠與野生型相比,棕色脂肪組織中甘油三酯沉積量極顯著降低。隨后,Sellayah等[21]敲除小鼠的OXA受體OX1R和OX2R基因發(fā)現(xiàn)棕色脂肪組織中甘油三酯沉積量同樣顯著降低,并且在敲除OX1R基因的處理效果最明顯。其原因是棕色脂肪組織生長(zhǎng)發(fā)育異常引起動(dòng)物在寒冷和應(yīng)激的時(shí)候產(chǎn)熱受阻,能量在體內(nèi)的異常沉積導(dǎo)致了動(dòng)物生長(zhǎng)后期病理性肥胖[22]。由此可見,OXA及其受體在棕色脂肪組織中的正常分泌能夠防止因產(chǎn)熱異常引起的肥胖的發(fā)生。Sellayah等[20]認(rèn)為OXA對(duì)棕色脂肪產(chǎn)熱的調(diào)節(jié)也是通過(guò)自主神經(jīng)的調(diào)控實(shí)現(xiàn)的。

2.2 OXA通過(guò)外周組織調(diào)控糖脂代謝

2.2.1 增食欲素A與胰腺

OXA在內(nèi)分泌腺胰腺上對(duì)血糖的調(diào)節(jié)作用有很大爭(zhēng)議。Nowak等[23]最早研究了OXA對(duì)雌性Wistar大鼠胰腺胰島素含量和血糖濃度的影響,研究發(fā)現(xiàn):離體胰腺灌注1和2 nmol OXA能夠顯著地增加血糖濃度,且灌注2 nmol OXA較灌注1 nmol OXA血糖濃度升高更顯著;在活體試驗(yàn)上,大鼠皮下注射OXA 60 min后胰島素含量和血糖濃度顯著增加。Ouedraogo等[6]利用雙重染色技術(shù)發(fā)現(xiàn)OXA和OX1R在合成胰高血糖素的胰島α細(xì)胞上有分布。另外,用100或150 nmol OXA處理離體的胰腺組織顯著地降低了胰島素的分泌,用80或100 nmol OXA處理能夠顯著地增加胰高血糖素的分泌。Ehrstr?m等[24]向禁食18 h的Sprague-Dawley大鼠頸靜脈注射OXA后發(fā)現(xiàn)胰島素含量不受影響,但是卻減少了胰高血糖素的生成量。由以上結(jié)果可知OXA可能是通過(guò)影響胰腺分泌激素來(lái)調(diào)節(jié)血糖濃度的,至于OXA對(duì)胰島素和胰高血糖素的作用效果上出現(xiàn)相互矛盾的原因還不明確。

2.2.2 OXA 與脂肪組織

與OXA在丘腦中的作用不同,用OXA直接作用于離體脂肪組織表現(xiàn)為促進(jìn)脂肪沉積。Digby等[9]最早發(fā)現(xiàn)OXA及其受體OX1R和OX2R存在于人體的白色脂肪組織中,并發(fā)現(xiàn)用OXA處理顯著地減少了激素敏感脂肪酶基因的表達(dá)和游離甘油的釋放,這表明OXA減弱了脂肪的分解。隨后,Skrzypski等[25]在培養(yǎng)大鼠脂肪細(xì)胞的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)OXA增加了脂肪組織對(duì)血糖的攝入,減少了游離甘油的釋放,同時(shí)增加了甘油三酯的合成量,這表明OXA能夠增加甘油三酯的沉積,減少脂肪的分解。

2.2.3 增食欲素A與肝臟

肝臟是糖代謝的樞紐,可以通過(guò)糖原生成、糖原降解和葡萄糖生成3個(gè)主要的方式維持血糖的長(zhǎng)期平衡。Bin等[7]研究了OXA對(duì)豬離體肝細(xì)胞葡萄糖產(chǎn)生的影響,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在無(wú)糖的條件下對(duì)肝細(xì)胞培養(yǎng),OXA刺激肝細(xì)胞葡萄糖產(chǎn)生,且葡萄糖的分泌量隨著OXA濃度的增加而增加;同時(shí)血清白蛋白、總膽酸和甘油三酯的含量也顯著增加,這表明發(fā)生了膽固醇的分解。Bin等[7]還利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)檢測(cè)到GP和PEPCK mRNA的表達(dá)量顯著增加,這表明有糖原降解和糖異生的發(fā)生。

肝臟是胰島素作用的重要靶器官,在對(duì)胰島素抵抗的研究中有重要價(jià)值。在Tsuneki等[16]的研究中敲除OXA基因損傷了機(jī)體對(duì)葡萄糖的耐受性并引發(fā)胰島素抵抗的發(fā)生。在這個(gè)過(guò)程中飼喂正常飼糧的9月齡基因敲除的小鼠肝臟和骨骼肌中AKT[一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,又稱蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)]的磷酸化顯著地降低。同時(shí),Tsuneki等[16]還指出 OXA基因敲除的小鼠丘腦中AKT的磷酸化異常地高于野生型小鼠,并且用胰島素刺激不能增加AKT的磷酸化。這表明OXA是維持丘腦和外周組織胰島素敏感性的重要因子。Funato等[17]指出,OXA通過(guò)OX2R依賴性途徑增加了瘦素(leptin)和胰島素的敏感性。因此,OXA的正常分泌對(duì)于改善胰島素抵抗和維持血糖平衡有重要的作用。

OXA在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織中共同發(fā)揮作用維持血糖和血脂的平衡。在對(duì)大鼠進(jìn)行口服葡萄糖的耐量試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),預(yù)先注射OXA(55μg/kg)的組血糖濃度顯著低于對(duì)照組[26]。Ducroc等[26]試驗(yàn)證明OXA通過(guò)調(diào)節(jié)大鼠小腸上Na+依賴性葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)受體起到降低血糖濃度的作用;Harada等[27]在腦部缺血后葡萄糖的耐量試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),向雄性ddY小鼠腦室中注射OXA顯著地減少了肝臟中胰島素受體的生成量,并且肝臟和肌肉組織中GP和PEPCK mRNA的表達(dá)量顯著增加,這表明在血糖濃度較低的時(shí)候OXA起到了升高血糖濃度的作用。同時(shí),在Harada等[27]的試驗(yàn)中阻塞了中腦的血管流動(dòng)卻引起了外周組織相應(yīng)地升高血糖濃度的效果,可以推測(cè)出OXA通過(guò)自主神經(jīng)的傳遞增加了血糖濃度。由以上2個(gè)試驗(yàn)可以看出當(dāng)血糖濃度過(guò)高或者過(guò)低的時(shí)候,OXA通過(guò)自主神經(jīng)和外周組織的作用共同使血糖濃度恢復(fù)正常。

OXA在離體脂肪組織上的作用效果表現(xiàn)為促進(jìn)甘油三酯的生成并且降低脂解作用,而在活體試驗(yàn)上腦室注射OXA表現(xiàn)為脂肪分解和能量利用增加。在個(gè)體水平上,OXA在外周脂肪組織中的作用被在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的作用所掩蓋,最終的效果是促進(jìn)了能量的利用和脂肪的分解,這不僅滿足了產(chǎn)熱的需要,還有效地防止了肥胖的發(fā)生。

3 OXA在糖脂代謝調(diào)節(jié)中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

3.1 磷脂酰肌醇 3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)-AKT 途徑

PI3K-AKT途徑是OXA對(duì)脂肪組織血糖吸收過(guò)程和甘油三酯生成過(guò)程調(diào)控的重要途徑。Skrzypski等[25]向分離培養(yǎng)的大鼠脂肪細(xì)胞中添加OXA,發(fā)現(xiàn)被標(biāo)記的葡萄糖的吸收量增加,當(dāng)加入PI3K抑制劑LY294002時(shí)抑制了脂肪細(xì)胞對(duì)葡萄糖的吸收。為了進(jìn)一步確認(rèn)PI3K所發(fā)揮的作用,Skrzypski等[25]在加入 OXA 5 min 后檢測(cè)了3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate,PIP3)含量,發(fā)現(xiàn) PIP3含量顯著高于對(duì)照組;在葡萄糖吸收過(guò)程中,Skrzypski等[25]用免疫熒光技術(shù)檢測(cè)到葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(glucose transporter,4,GLUT4)由細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到膜外,而LY294002的加入抑制了GLUT4的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。AS160是AKT下游的信號(hào)物質(zhì),它在磷酸化狀態(tài)下能夠刺激 GLUT4的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn),Skrzypski等[25]檢測(cè)其磷酸化情況后發(fā)現(xiàn),在5和10 min時(shí),其磷酸化程度顯著增加。另外,Skrzypski等[25]發(fā)現(xiàn)OXA增加脂肪組織中甘油三酯的生成,而加入LY294002阻礙了甘油三酯的沉積。以上結(jié)果均表明脂肪組織對(duì)葡萄糖的吸收和甘油三酯生成是通過(guò)PI3K-AKT途徑進(jìn)行的。

有些研究表明,OXA在調(diào)節(jié)糖脂代謝的過(guò)程是通過(guò)PI3K-AKT途徑并作用于其下游作用物質(zhì)糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK3β)發(fā)揮作用的[13-14]。Shiuchi等[13]研究發(fā)現(xiàn),給小鼠丘腦內(nèi)注射OXA能夠顯著地增加胰島素介導(dǎo)的 PI3K、AS160和 AKT的磷酸化,并且GSK3β的磷酸化也顯著增加。Tsuneki等[16]在研究OXA基因敲除對(duì)胰島素抵抗以及肥胖的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),同樣是在胰島素介導(dǎo)的情況下,OXA基因敲除后AKT和GSK3β的磷酸化顯著降低。

G?ncz等[28]在研究 OXA對(duì)離體胰腺組織胰島素分泌的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),用10 nmol OXA處理胰腺InR1-G9細(xì)胞能夠抑制胰高血糖素的分泌,在此過(guò)程中檢測(cè)到磷酸肌醇依賴性激酶-1(phosphoinositide-dependent kinase-1,PDK-1)和 AKT 磷酸化的程度顯著增加,并且顯著增加了PI3K-AKT途徑下游物質(zhì)叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O亞族1(forkhead box transcription factor O1,F(xiàn)oxO1)的磷酸化。當(dāng)對(duì)InR1-G9細(xì)胞轉(zhuǎn)染FoxO1 siRNA對(duì)FoxO1基因沉默后,加入10 nmol OXA胰高血糖素的分泌量顯著增加。

3.2 腺苷酸環(huán)化酶(adenylyl cyclase,AC)途徑與磷脂酶(phospholipase C,PLC)途徑及二者的交互作用

AC和PLC是G蛋白信號(hào)途徑的2個(gè)關(guān)鍵激酶,均位于細(xì)胞膜上。AC可將一磷酸腺苷(adenosine monophosphate,AMP)環(huán)化成環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP),從而激活蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)。PLC可將4,5-二磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate,PIP2)轉(zhuǎn)化成 1,4,5-三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-triphosphate,IP3)和二?;视?diacyl glycerol,DAG),從而激活蛋白激酶 C(protein kinase C,PKC)和Ca2+的釋放。PKA和PKC均是細(xì)胞內(nèi)重要的激酶,將信息轉(zhuǎn)導(dǎo)入核內(nèi),調(diào)控基因和蛋白質(zhì)的表達(dá),參與多種生理和病理變化。

Gorojankina等[29]在研究 OXA 對(duì) Wistar大鼠Odora細(xì)胞作用途徑時(shí)發(fā)現(xiàn),用OXA處理后,顯著地增加了IP3、Ca2+和cAMP的含量,表明在這個(gè)過(guò)程中同時(shí)存在AC途徑與PLC途徑。另外,預(yù)先用AC激活劑佛司可林(forskolin,F(xiàn)SK)處理Odora細(xì)胞,OXA引起Ca2+含量增加的能力顯著降低,這表明在OXA對(duì)Wistar大鼠Odora細(xì)胞作用的過(guò)程中存在AC途徑與PLC途徑的交互作用,即FSK對(duì)AC的長(zhǎng)期作用抑制了OX1R介導(dǎo)的Ca2+含量的升高。

Johansson等[30]的研究發(fā)現(xiàn)不同劑量的 OXA對(duì)中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞的作用途徑不同。Johansson等[30]向培養(yǎng)的中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞中分別加入低劑量(1 nmol)和高劑量(300 nmol)的OXA,高劑量組檢測(cè)到IP3和DAG的含量顯著高于沒加OXA的對(duì)照組,這表明OXA通過(guò)PLC途徑在中國(guó)倉(cāng)鼠細(xì)胞中發(fā)揮作用;而低劑量組檢測(cè)產(chǎn)生大量1-磷酸肌醇(inositol-1-phosphate,IP1)和 DAG而幾乎沒有IP3產(chǎn)生,這表明低劑量的OXA不是通過(guò)PLC途徑而可能是通過(guò)PLD途徑發(fā)揮作用。為了檢驗(yàn)加入低劑量OXA是通過(guò)PLD途徑發(fā)揮作用,Johansson 等[30]在加入 0.3 nmol OXA 的同時(shí)分別加入PLC抑制劑(D609)和PLD抑制劑(dn-PLDs),結(jié)果發(fā)現(xiàn)加入dnPLDs的組抑制了 DAG的產(chǎn)生,而加入D609的組DAG的產(chǎn)生量不受影響。這表明低劑量的OXA是通過(guò)PLD途徑發(fā)揮作用的。

3.3 過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體 γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPARγ)途徑

PPARγ途徑是OXA促進(jìn)甘油三酯沉積的一個(gè)重要途徑,過(guò)氧化物酶增殖物激活受體γ2(peroxisome proliferator-activated receptorγ2,PPARγ2)是脂肪細(xì)胞產(chǎn)生的PPARγ的主要形式。用含100 nmol OXA的培養(yǎng)液處理人體的皮下脂肪組織能使 PPARγ的表達(dá)量增至對(duì)照組的 1.5倍[9]。Skrzypski等[25]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),OXA能促進(jìn)甘油三酯的生成,在這個(gè)過(guò)程中PPARγ2的表達(dá)量顯著增加;分別采用添加PPARγ2抑制劑雙酚丙烷二環(huán)氧丙醚(bisphenol A diglycidyl ether,BADGE)和基因沉默技術(shù)處理,這2組中OXA對(duì)甘油三酯沉積量的影響與對(duì)照組相比均差異不顯著。

3.4 細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)途徑

Skrzypski等[31]在研究了OXA對(duì)成熟脂肪細(xì)胞脂肪代謝的作用以后,又進(jìn)一步研究了OXA對(duì)前脂肪細(xì)胞(3T3-L1細(xì)胞)的作用及其作用機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),用OXA作用于3T3-L1細(xì)胞,顯著增加了ERK的磷酸化,并且加入ERK的抑制劑U1026以后,OXA不能引起ERK的磷酸化;但是,加入PI3K抑制劑LY294002并沒有減少OXA對(duì)ERK的磷酸化的影響[31]。這說(shuō)明OXA對(duì)前脂肪細(xì)胞的作用途徑是ERK途徑而不是PI3K途徑。

4 OXA對(duì)糖脂代謝的調(diào)節(jié)與動(dòng)物生產(chǎn)的關(guān)系

4.1 魚類

近年來(lái),人們對(duì)OXA在魚類上的作用展開了深入的研究,對(duì)其在魚類生產(chǎn)上的效果有了初步的認(rèn)識(shí)。目前,有關(guān)如何借助OXA來(lái)人工調(diào)節(jié)魚類的攝食、糖脂代謝和能量平衡逐漸成為一項(xiàng)新的研究熱點(diǎn)。

OXA對(duì)魚類具有調(diào)節(jié)攝食的重要生理功能,禁食和限飼能夠使preproorexin的表達(dá)量顯著增加[2]。Nakamachi等[32]研究了禁食和向體內(nèi)注射葡萄糖后金魚下丘腦中OXA含量的變化,發(fā)現(xiàn)禁食顯著地增加了OXA的分泌,而向體內(nèi)注射葡萄糖顯著地減少了 OXA的分泌。Nakamachi等[32]還發(fā)現(xiàn)向腦室中注射OXA后金魚采食量和胃腸道蠕動(dòng)頻率顯著增加。Faraco等[33]使用原位雜交技術(shù)對(duì)斑馬魚OXA的表達(dá)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)OXA的表達(dá)在胚胎發(fā)育快要結(jié)束時(shí)開始,并且和大腦的發(fā)育同時(shí)進(jìn)行,因此推測(cè)OXA調(diào)節(jié)斑馬魚機(jī)體糖脂代謝的同時(shí)完成了胚胎發(fā)育的過(guò)程。

4.2 豬

仔豬的早期斷奶常會(huì)引起食欲低下、腹瀉和生長(zhǎng)受阻等癥狀??紤]到OXA具有增加動(dòng)物食欲和增強(qiáng)胃腸道蠕動(dòng)等作用,一些研究者開始研究OXA在斷奶仔豬上的應(yīng)用效果。Dyer等[34]對(duì)斷奶1周后的仔豬注射OXB后發(fā)現(xiàn)采食量比對(duì)照組增加了18%。孫云子等[35]采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR的方法,檢測(cè)了仔豬出生后不同日齡時(shí)空腸中OX2R的表達(dá)量,結(jié)果表明,在仔豬腸道中檢測(cè)到OX2R的表達(dá),并且在3日齡時(shí)的表達(dá)量最高,為出生時(shí)的5.2倍,而后逐漸降低并趨于平穩(wěn)。Kojima等[36]研究了仔豬斷奶體重和斷奶后飼糧2個(gè)因子對(duì)斷奶仔豬食欲的影響,發(fā)現(xiàn)在斷奶體重大的個(gè)體上OXA的表達(dá)量極顯著地增加;綜合2個(gè)試驗(yàn)因子在斷奶仔豬上的作用,發(fā)現(xiàn)仔豬斷奶體重比斷奶后飼糧對(duì)斷奶仔豬的食欲有更大的影響。

4.3 反芻動(dòng)物

對(duì)于奶牛的飼養(yǎng),分娩前需要降低很大一部分采食量,直到分娩后6周左右才慢慢恢復(fù)到原有的飼喂水平。因此,研究分娩前后奶牛血糖、血脂濃度和對(duì)食欲調(diào)節(jié)相關(guān)物質(zhì)含量的變化是很必要的。Kuhla等[3]研究指出,OXA是存在于這個(gè)過(guò)程中起到食欲調(diào)節(jié)的一種物質(zhì),并且在進(jìn)食條件下的表達(dá)量顯著增加。Kuhla等[3]還指出,在禁食過(guò)程中PPARγ和OXA的表達(dá)量同步增加,并且與自由采食時(shí)相比差異顯著。因此,可以推測(cè)在禁食狀態(tài)下OXA通過(guò)PPARγ途徑調(diào)節(jié)糖脂代謝,維持血糖平衡和動(dòng)物的食欲。

對(duì)于綿羊來(lái)說(shuō),在不同的光照和食物供應(yīng)條件下,體內(nèi)一些激素含量以及血糖和血脂濃度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。Iqbal等[37]研究了限飼對(duì)preproorexin表達(dá)的影響,發(fā)現(xiàn)限飼沒有引起綿羊preproorexin表達(dá)量的增加。Zieba等[38]研究發(fā)現(xiàn)OXA在短光照期時(shí)表達(dá)量顯著升高,說(shuō)明OXA在綿羊的繁殖方面發(fā)揮重要作用。Anukulkitch等[39]研究表明,在選育的瘦型和肥胖型綿羊個(gè)體上OXA的表達(dá)量和其肥胖指數(shù)高度負(fù)相關(guān),即在瘦型個(gè)體上表達(dá)量高而在肥胖型個(gè)體上表達(dá)量低,表明OXA具有控制能量支出的作用。

4.4 家禽

在營(yíng)養(yǎng)方面,有關(guān)OXA對(duì)家禽影響的研究還相對(duì)較少,現(xiàn)有的研究多是針對(duì)采食量的。Miranda等[5]使用免疫組織化學(xué)染色技術(shù)研究了禁食和自由采食條件下肉雞下丘腦中OXA的合成量,發(fā)現(xiàn)禁食條件下OXA的分泌量極顯著地增加;此外,對(duì)比肉雞和蛋雞丘腦中OXA合成量的差異發(fā)現(xiàn),同樣是在自由采食條件下,蛋雞丘腦中OXA的分泌量顯著高于肉雞。但是,向初生仔雞腦室中注射OXA或者OXB并不能引起采食量的增加[40]。

5 小 結(jié)

總結(jié)近幾年有關(guān)OXA對(duì)糖脂代謝作用的研究表明,OXA可以對(duì)血糖和血脂濃度進(jìn)行調(diào)節(jié),以適應(yīng)機(jī)體所處環(huán)境的需要。OXA通過(guò)中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織的作用共同調(diào)節(jié)血糖的產(chǎn)生和利用,使機(jī)體的血糖濃度始終處于穩(wěn)衡狀態(tài)。OXA通過(guò)中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用時(shí)表現(xiàn)為增加脂肪的分解和能量的利用,而通過(guò)外周組織發(fā)揮作用時(shí)表現(xiàn)為促進(jìn)脂肪沉積,對(duì)于整個(gè)機(jī)體來(lái)說(shuō),OXA的最終作用效果是增加脂肪的分解和能量的利用。近年來(lái),雖然對(duì)OXA在糖脂代謝過(guò)程中所涉及的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑進(jìn)行了研究,但是,目前對(duì)OXA在糖脂代謝過(guò)程中對(duì)胰島素和胰高血糖素的作用及其機(jī)制還不是很清楚,有待進(jìn)一步研究。

OXA對(duì)糖脂代謝平衡的調(diào)節(jié)僅是OXA的一項(xiàng)生理功能。任何一種生理功能都不是單獨(dú)發(fā)揮作用的,在動(dòng)物的生長(zhǎng)育肥過(guò)程中同樣也伴隨著脂肪的沉積和對(duì)血糖利用的調(diào)節(jié)。目前在鼠上的研究比較成熟,在其他動(dòng)物上的研究還相對(duì)較少。本文僅是對(duì)OXA調(diào)節(jié)糖脂平衡的作用作了綜述,對(duì)于這幾方面作用的相互關(guān)系今后還需要深入研究。

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