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背景资料:Ghrelin是最近发现的一个由28个氨基酸组成的多肽,3位丝氨酸上有酰化基团。主要由胃分泌,是第一个被发现的生长激素促分泌物受体(growthhormone secretagogue receptor,GHS-R)的内源性配体。它有很强的促生长激素(GH)释放的作用,还能调节摄食和体重的增加。Ghrelin的主要作用位点是下丘脑的弓状核(arcuate nucleus,ARC)。弓状核位于下丘脑底部第三脑室两侧,由于在这个部位的血脑屏障不完整,所以很容易受外周信号如leptin,insulin和ghrelin的影响。在弓状核内,94%的神经肽Y(neuropeptide Y, NPY)神经元表达GHS-R,许多研究已经表明中枢和外周给予ghrelin都能导致ARC内的NPY或刺鼠相关肽(agouti-related peptide,AgRP)神经元的激活。尽管有很多证据支持ghrelin的主要作用靶点是下丘脑的ARC,但最近的研究表明ghrelin还可能通过脑干机制发挥作用。Faulconbridge等报道第三脑室和第四脑室注入ghrelin(150p mol)引起几乎相同的摄食增加,而且迷走神经复合体(dorsal vagal complex,DVC)单侧微量注射ghrelin(lOp mol)后1.5h和3h后均引起摄食增加。大量的研究证明中枢神经系统的GHS受体的表达不仅仅局限在ARC,最近J.M. Zigman等采用原位杂交的实验证实了DVC的三个部位(孤束核、最后区、迷走神经运动背核)均有GHS受体的存在。DVC还包含阿黑皮素(proopiomelanocortin,POMC)神经元,leptin受体和MC4受体。NPY和POMC在DVC内都有表达,虽然在这些区域没有AgRP细胞,但是ARC的AgRP神经元接受来自室旁核(paraventricular nucleus,PVN)的双向投射,而PVN则依次接受从DVC到臂旁核的投射,这些发现都表明脑干和前脑可能都能处理能量代谢平衡有关的信息。
以上的研究成果为我们提出了需要进一步研究的问题:(1)由于目前绝大多数研究提示ghrelin作用于下丘脑弓状核NPY/AgRP神经元促进摄食,脑干DVCghrelin促进摄食的机制是什么?(2) ghrelin是单独直接作用于DVC的GHS-R所产生的效应?由于DVC和弓状核有双向的纤维联系,作用于DVC的ghrelin是否还是通过弓状核NPY/AgRP通路,最终促进摄食活动?DVC神经元在ghrelin促进摄食活动中可能的作用机制尚需要迸一步的研究。
目的:探讨大鼠DVC区微量注射ghrelin对下丘脑弓状核NPY/AgRP mRNA表达的影响。
方法:72只雄性SD大鼠随机分成2大组,即给药组和生理盐水组,每组又根据注射后检测间隔时间的不同随机分为三个亚组,即1小时(1h)组、2小时(2h)组、3小时(3h)组,每组各12只大鼠。各组大鼠先行DVC区埋管手术,术后恢复7d。7d后给药鼠DVC区微量注射20pmol ghrelin,正常对照组DVC区微量注射等体积生理盐水。每组分别于给药后1h、2h、3h取大鼠下丘脑提取RNA,应用荧光定量PCR的方法检测大鼠下丘脑NPY/AgRP mRNA的表达情况。
结果:1h、2h、3h组中给药鼠下丘脑NPY/AgRP mRNA的表达水平均明显高于正常对照鼠NPY/AgRP mRNA的表达水平(t=2.79~9.12,P<0.05);且给药鼠中2h组下丘脑NPY/AgRP mRNA的表达水平明显高于1h组及3h组的表达水平( F=16.55,10.45; q=5.28~7.46,P<0.05);但给药鼠中1h组与3h组下丘脑NPY/AgRP mRNA的表达水平相比无明显差异(q=0.56,1.04; P>0.05)。
结论:ghrelin诱发大鼠下丘脑NPY/AgRP mRNA表达增加可能有两条途径:第一种是目前比较公认的“前脑机制”,即ghrelin作用于下丘脑弓状核NPY/AgRP神经元的GHS-R;第二种是ghrelin作用于脑干DVC的GHS-R,然后通过上行纤维引起下丘脑NPY/AgRP mRNA的表达增加,在2h左右达到最高峰,且这两条途径可以协同作用引起多食反应。