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问题:

题目:不同能量供需下棕色田鼠下丘脑NPY、PAM和消化道NOS的适应性变化

关键词:棕色田鼠 神经肽Y 肽基甘氨酸α酰胺化酶 一氧化氮合酶 能量需求

参考答案:

  参考解析


动物个体内存在着复杂的生理调节系统,有效地平衡着能量摄入和消耗,有机体的体重和体脂才能保持在一个相对稳定的水平。
机体的能量平衡与中枢以及外周的调节都有关。而下丘脑是机体的摄食及食欲调节的重要中枢,其内存在着复杂的“食欲调节网络 (appetite regulation network , ARN) ” ,网络内产生的众多食欲调节因子(包括多种食欲促进因子和抑制因子) 对食欲起着极其重要的信息传递作用。多种神经递质和激素能影响摄食行为,这些递质和激素间又有相互作用,构成复杂的神经体液调节网络。神经肽Y (Neuropeptide Y,NPY)作为该食欲网络中的一种很强的促食欲因子,在机体的摄食活动中发挥着重要的调节作用。NPY主要分布在下丘脑弓状核(arcuate nucleus,ARC),并有神经纤维投射到室旁核(paraventricular nucleus,PVN)、腹内侧核(ventromedial,VMH)及下丘脑背正中核(dorsomedial,DMH)形成复杂的NPY网络;其中ARC-PVN神经元轴在摄食调控中发挥重要的作用;研究表明与摄食相关的NPY主要在弓状核处合成,经过轴突运输到室旁核,由室旁核分泌而参与摄食的调控。 研究发现动物在饥饿、运动量增加、寒冷及妊娠、哺乳等能量负平衡及能量需求增加时,NPY以及NPYmMRA的合成均增加。中枢注射NPY可显著增加摄食量,且动物采食量的增加与NPY剂量在一定范围内呈线性关系,注射NPY反义核苷酸或拮抗剂能够抑制食欲。肽基甘氨酸α酰胺化酶(Peptidylglycine α-amidating monooxygenase,PAM)是20年前发现的产生具有生物活性的神经肽的基本限速酶,可以使NPY等神经肽羧基末端的甘氨酸残基酰胺化而具备生理活性。PAM基因半敲除的鼠癫痫敏感和焦虑行为增加,PAM可能通过酰胺化NPY起到抗焦虑和癫痫的作用。但关于PAM在食欲和摄食调节方面的研究未见报道。
    动物消化道形态结构的变化是动物消化道重要的适应策略。一般认为,食性是导致种间消化道形态差异的主要原因;动物消化道形态结构的种内差异与食物质量及能量需求密切相关。而消化道活动的调节是十分复杂的生理学问题,消化道神经分布丰富, 既受自主神经支配, 又有内在神经丛分布; 同时, 消化道又是全身最大的内分泌器官, 有多种内分泌细胞, 分泌多种神经肽和激素。一氧化氮(Nitricoxide , NO) 是胃肠道非肾上腺能非胆碱能(NANC) 神经的抑制性递质之一,它在消化道肌间神经丛广泛存在。NO作用较多,除了可以引起胃肠道的平滑肌松弛外, 还可调节黏膜血管基础张力, 增加黏膜血流量, 从而引起黏膜厚度增加, 同时还直接调节胃粘液分泌。
为研究在不同能量需求与能量供应状态下,棕色田鼠消化吸收功能的中枢适应性调节机制,并探讨中枢与外周的关系,实验采用免疫组织化学法,NADPH-黄递酶(NDP) 组织化学法和整装铺片技术,对哺乳、禁食、非哺乳棕色田鼠下丘脑神经肽Y及其限速酶肽基甘氨酸α酰胺化酶PAM的阳性表达以及胃肠道管壁肌间神经丛一氧化氮合酶(NOS)阳性神经元的分布进行观察,并通过侧脑室注射NPY,观察胃肠道NOS阳性神经元的分布。
结果显示:           
  1.NPY,PAM免疫反应阳性颗粒主要分布在下丘脑弓状核(arcuate nucleus,ARC),室旁核(paraventricular nucleus,PVN),腹正中核(ventromedial,VMH),背正中核(dorsomedial, DMH)等区域;
2.哺乳雌鼠和禁食雌鼠在下丘脑的NPY阳性颗粒较非哺乳雌鼠均显著上升,且禁食雌鼠和注射NPY雌鼠ARC,PVN的PAM阳性颗粒较非哺乳期雌鼠和哺乳期雌鼠显著增加;禁食雌鼠在VMH的PAM阳性颗粒也显著高于非哺乳期雌鼠。
3.哺乳雌鼠、禁食雌鼠和注射NPY雌鼠的胃及十二指肠肌间神经丛NOS阳性神经元的分布显著高于非哺乳雌鼠和注射生理盐水组雌鼠。
4.哺乳雌鼠和脑室注射NPY雌鼠空肠肌间神经丛NOS阳性神经节及神经元总数均显著高于非哺乳雌鼠和注射生理盐水组雌鼠。
5.哺乳期雌鼠盲肠肌间神经丛单个神经节内NOS 阳性神经元数显著高于非哺乳雌鼠;而注射NPY组雌鼠盲肠NOS 性神经节数以及NOS阳性神经元总数显著高于生理盐水。
6.禁食雌鼠回肠的NOS阳性神经节数显著高于非哺乳期雌鼠
7.脑室注射NPY,动物摄食量显著提高。
以上结果说明:在能量需求与供应相矛盾的不同生理状态下,中枢与外周均参与了消化的适应性调节,且面对不同程度的能量胁迫,适应性调节的机制有所差别。下丘脑NPY是一个重要的食欲调节肽,对机体的能量平衡起着重要的作用,在能量需求增加或能量供应不足时,激活了下丘脑内的NPY能神经元,从而使得NPY高表达,既能直接通过增加摄食量,提高消化能,来满足自身的营养与能量需求,又可通过调节消化道NOS神经元的分布格局来发挥消化功能的调节作用。然而,禁食加剧了动物能量摄入与支出间的矛盾,禁食期雌鼠不仅通过激活下丘脑内的NPY能神经元,使得NPY高表达,还通过PAM表达的增加,加强对NPY的修饰作用,提高NPY的活性,调节摄食活动,减少能量支出,维持能量平衡。

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