论文:孤啡肽N/OFQ促进鱼类摄食的研究前景

发表时间:2023/08/15 15:06:23  来源:农业与技术 2016年24期  作者:冯清先  浏览次数:4200  
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摘 要:1995年Munier 等和Reinscheid等相继在小鼠脑和猪脑中发现了孤啡肽(Nociceptin/orphanin FQ,N/OFQ)。2001年首次在鱼类的高首鲟中发现了N/OFQ。N/OFQ是一个17个氨基酸的多肽,由孤啡肽原(PNOC)水解形成,除了N/OFQ,PNOC在哺乳动物中还可以水解出痛稳素(nocistatin),鱼类中还可以水解出痛敏样肽(nociception-like peptide)。N/OFQ在多种动物的中枢神经系统和外周组织中广泛分布,这暗示其可能具有多种生物学功能。研究表明,N/OFQ可以参与动物痛觉调节、抑制动物记忆、参与免疫调节、尼古丁敏感性调节和抑制子宫收缩等。除此之外,N/OFQ还可以促进动物摄食,增加动物体重以及致使动物偏嗜高能日粮。N/OFQ促进动物摄食有3种途径:通过作用于中枢神经系统CART/POMC神经元和AgRP/NPY神经元中的受体,影响神经院中CART和AgRP的分泌;促进胃肠蠕动,加速食物排空;调节5-HT、γ-氨基丁酸、组胺等摄食相关因子。

关键词:孤啡肽;鱼类;摄食;研究前景

中图分类号:S917 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20161233060

引言

摄食是一个复杂而精细的过程,由中枢摄食系统和外周饱食系统联合调控,对保持机体内环境稳定、维持正常生命活动具有重要意义。在动物养殖中,通过刺激动物体内促进食欲因子可以促进动物食欲,从而提高动物采食量,使动物生长速率增加。因此,对动物体内促食欲因子的研究显得尤为重要。下丘脑各核团和外周组织可合成和分泌一系列食欲相关因子,例如刺鼠相关蛋白(agouti gene-related protein,AgRP),神经肽Y(Neuropeptide Y,NPY),增食欲素(orexin),胃饥饿素(Ghrelin),胰岛素(insulin)、孤啡肽(Nociceptin/orphanin FQ,N/OFQ)等。

N/OFQ是阿片肽家族中的第四个成员,于1995年首次在小鼠和猪中相继被发现,随后在人体内也发现N/OFQ的存在,而在鱼类中,仅在高首鲟和斑马鱼有基因克隆的相关报道。本文就N/OFQ目前在动物界摄食调节的研究现状作一综述,为将来N/OFQ在鱼类摄食调节方面的研究提供参考。

1 孤啡肽前体(PNOC)的结构及N/OFQ的蛋白结构

孤啡肽原(prepronociceptin,PNOC)是N/OFQ的前体蛋白,可通过蛋白酶剪切之后得到N/OFQ。

1.1 孤啡肽前体(PNOC)的结构

研究证明,PNOC存在于哺乳类、鸟类和鱼类的基因组中。斑马鱼的PNOC基因定位于20号染色体上,由4个外显子和3个内含子组成,翻译起始点(ATG)位于外显子2上(图1)。

PNOC的cDNA全序列已经在哺乳类和鱼类多个物种上被克隆。鱼类PNOC的cDNA全序列研究在高首鲟和斑马鱼上已有克隆报道。高首鲟的PNOC的cDNA全长860bp,其中编码区序列(CDS)长为582bp,编码194个氨基酸。而斑马鱼的PNOC基因具有两个亚型,分别是PNOCa和PNOCb。其PNOCa的cDNA全长1218bp,编码区序列(CDS)706bp,编码235个氨基酸;PNOCb的cDNA全长1129bp,编码区序列(CDS)702bp,编码233个氨基酸。

PNOC的蛋白结构在各物种间比较保守。PNOC通过蛋白酶剪切后,得到成熟的生物活性肽,其中包括N/OFQ及痛稳肽(nocistatin,NST)(图2)。而已有研究报道,NST具有与N/OFQ相反的生物学功能,例如NST具有镇痛作用,抑制动物采食量。

与哺乳动物不同,鱼类PNOC剪切出一个N-端的4个残基为YGGF的N/OFQ,除此之外,还可以剪切出一个N-端的4个残基为FGGF的22肽,即痛敏样肽(nociception-like peptide),并且,PNOC的2个亚型PNOCa和PNOCb均可剪切出N/OFQ和痛敏样肽。

1.2 N/OFQ的蛋白结构

现有研究表明,孤啡肽均由17个氨基酸残基组成,N-端的4个残基(YGGF或FGGF)对维持其生物活性十分重要。

鱼类N/OFQ的蛋白结构在高首鲟和斑马鱼上已有报道。高首鲟N/OFQ的N-端为YGGF 4个残基,结构为YGGFIGIRKSARKWNNQ,位于前体蛋白的161~177位。在斑马鱼中,PNOC的2个亚型均可剪切出N/OFQ片段,但二者剪切出来的片段有一定差异。PNOCa剪切出来的N/OFQ结构为YGGFIGVRKSARKWNNQ,位于PNOCa的187~203位。PNOCb剪切出来的N/OFQ结构为YGGFIGIRKSARKWNSQ,位于PNOCb的181~197位。

2 N/OFQ的组织分布和生物学功能

了解N/OFQ的组织分布,有利于推测和研究N/OFQ的生物学功能。目前,对N/OFQ的组织分布主要集中在哺乳动物中,在人、大鼠、小鼠和猪的中枢神经系统和外周组织器官中都有表达,其中在脑及胃肠道的含量丰富。但由于物种及试验方法等原因,组织分布研究中N/OFQ在不同组织中表达趋势不完全一致。另外,N/OFQ在鸟类、两栖类及鱼类中的组织分布还未见研究报道。

N/OFQ的生物学功能:参与痛觉调节;对学习和记忆的影响;对免疫的调节;摄食调节;其它生物学功能,如尼古丁敏感性调节和抑制子宫收缩等。

3 N/OFQ促进动物的摄食

目前的研究表明,N/OFQ促进哺乳动物的摄食,无研究表明会抑制动物摄食。在鱼类上还未开展N/OFQ对摄食影响的研究。

N/OFQ能促进动物摄食。N/OFQ及其受体ORL1在中枢神经系统中广泛表达,其中包括下丘脑、脑干、前脑、脊髓前角和脊髓背角等与中枢调节摄食相关的区域,因此学者推测N/OFQ可能与动物摄食相关。Pomonis等与Gavin等通过试验证实了N/OFQ可以增加自由采食大鼠的采食量。Abbasnejad等在肉仔鸡、akashi等在蛋仔鸡上的结果一致。这些证据均证实N/OFQ能促进动物摄食。Donata等发现,与自由采食组相比,禁食大鼠PNOC mRNA和ORL1 mRNA在中枢中的表达量均显著降低。

N/OFQ增加动物体重。Elaine等发现,与野生型大鼠相比,在出生后120dORL1基因敲除大鼠的体重增加速率显著降低。Borzoo等结果显示,ORL1敲除组小鼠体重增长率显著低于野生型小鼠。Matsushita等试验表明,N/OFQ可以诱导小鼠体重增加。这些结果表明外源性N/OFQ可以促进动物体重的增长,但具体机制还需进一步探明。

N/OFQ可以调节动物的摄食偏好,但具体的作用机制还需进一步研究。Matsushita等连续12d向自由采食高脂日粮的小鼠脑室内注射N/OFQ,结果显示处理组小鼠相比对照组小鼠体重显著增加,并且相比连续注射N/OFQ,饲喂普通日粮试验组,增加趋势更为明显,而肠系膜脂肪相比对照组同样显著增加。Maria等对大鼠进行禁食,然后向大鼠脑室内注射N/OFQ之后让其自由采食普通日粮和高糖日粮,120min后观察到,N/OFQ处理组大鼠相比对照组,高脂日粮采食量显著增多,但普通日粮的采食量并无显著差异。

现有的研究表明,N/OFQ可能主要通過以下3种途径促进动物摄食:中枢神经系统途径;促进胃肠蠕动;调节摄食相关因子。N/OFQ具有促进动物摄食的作用,但其促进摄食的机制尚无定论。

参考文献

[1]李夏,费宇行,叶剑雄.小鼠和大鼠组织孤啡肽含量分布[J].北京医科大学学报,1997(4):40.

[2]李海燕,严祥,郭应芳.孤啡肽在大鼠胃肠道的分布及意义[J].第四军医大学学报,2005,26(4):318-320.

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