神经肽Y、瘦素对动物摄食的影响及其调控
关键词：神经肽Y；瘦素；调控；采食
采食量是影响畜禽生产性能和饲料转化率的重要因素，采食量的多少直接影响动物的生产水平。动物采食量的调节分为短期调节和长期调节：短期调节即动物进食后数小时内，到第二次进食期间的调节；长期调节是动物保持机体营养状况稳定的调节。参与摄食调控的因子有许多，神经态Y（NPY）和瘦素是其中较重要的两种调控因子。
1 神经肽Y
1.1 神经肽Y的结构和分布
NPY自1982年由Tatermato首次从猪脑中分离得到以后，人们对它的生物学功能进行了广泛的研究，发现NPY具有促进动物采食，影响激素分泌，调节体温、生物节律、性行为及情绪等作用。Franciszek（1999）研究表明NPY是由36个氨基酸组成的活性单链多肽，该肽链折叠成发夹结构，Y是指分子两端的酪氨酸残基，它的结构与36个氨基酸的胰多肽（Ancreatic polypeptide，pp）和肽YY（Peptide YY，PYY）极其相似，故认为同属胰多肽家族。NPY有两个相互逆平行的螺旋区，一个富含脯氨酸的螺旋和一个α螺旋，两个螺旋区都有两性电离的特定的3级结构，当某种因素造成这种分子的3级结构发生改变时，NPY的生物活性便消失。
1.2 神经肽Y对采食量的调控
1.2.1 神经肽Y的促摄食功能
NPY广泛分布在中枢神经系统和外周组织，具有多种功能，尤其是促进摄食的功能引起了人们的广泛关注。Marsh等（1998）研究表明，NPY在中枢神经系统水平上调节动物采食，且特异性刺激动物对碳水化合物的采食。在鼠、鸡、羊、猪中已证实了动物中枢注射NPY可提高采食量，将NPY注射到大鼠与绵羊大脑脑室和室旁核内，其采食量、饮水量均大大提高。NPY的促摄食作用在鸡上类似于哺乳动物，给肉鸡大脑注射NPY后，肉鸡的采食量增加，同时胰岛素分泌亦增加。给鼠下丘脑室旁核注射NPY发现，动物采食量的增加与NPY剂量在一定范围内呈线性关系，且NPY注射后4h内促采食效果明显，其后减弱。研究结果表明无论动物在饱腹或饥饿状态下，NPY注射到脑室均可刺激动物采食。
Sahu等（1992）测出在鼠禁食期间，下丘脑NPY浓度增加3倍，且室旁核内NPY量在采食前大量增加，采食后下降。动物的食欲能够被NPY的反义核苷酸或NPY 的抗体所抑，上述试验结果说明，NPY是一种很强的促摄食因子。
1.2.2 神经肽Y促摄食的发生路径
研究发现，在肥胖大鼠下丘脑的弓状核（ARC）中，NPY的mRNA的同时释放量比正常鼠要多，正常动物在采食前和采食后其ARC中的NPY mRNA变化比较大，由此说明与摄食调节相关的NPY大多产生于ARC中。NPY的促摄食作用最初被认为与去甲肾上腺素（Norepinephrine，NE）相关联，后来又经大量的试验结果证明，NPY可能是通过激活副交感神经，抑制交感神经来完成在外周的作用。
NPY促摄食作用过程为:室旁核中的NPY与Y1或Y5受体结合引发传出信号，抑制交感神经，兴奋副交感神经，增加食欲和采食量，促进消化，加强同化作用。在分子水平上，棕色脂肪中的解偶联蛋白水平下降，白色脂肪组织中的生脂作用增强，增加体脂含量。在这个过程中，NPY也间接地促进胰岛素的分泌，从而增加肝糖原、甘油三酯的合成，增加葡萄糖和脂肪酸在脂肪中的沉积。此外，还伴有体温下降，脉搏和血压降低等症状。整个过程都有利于恢复能量在体内的贮存，对于恢复能量平衡和生存都具有重要的意义。
1.3 胰岛素对神经肽Y的影响调控
一般情况下血液循环中胰岛素的平均水平和体内脂肪含量成正比，所以长期以来，认为胰岛素是机体能量贮存的信号。胰腺的内分泌及外分泌组织中均有NPY阳性的神经纤维分布，胰岛的内分泌细胞中也具有NPY的阳性细胞和NPY的mRNA表达。这就说明，NPY既可通过神经内分泌细胞，也可通过旁分泌和自分泌来调节胰岛素的分泌。血液中的胰岛素可通过血脑屏障上允许大分子通过的部位，如正中隆起和ARC而发挥作用。研究表明，ARC中的神经元可以表达高水平的胰岛素受体，有可能是胰岛素通过进入下丘脑基底中部与其受体结合而抑制NPY神经元的兴奋性，从而对采食量进行调节。脑室内灌注NPY可增加胰岛素的分泌。
Sipols等（1992）在大鼠下丘脑或第三脑室内注射胰岛素后，NPY mRNA的水平下降，采食降低，棕色脂肪组织产热增加，体质量下降。说明胰岛素可抑制NPY神经元的活动。研究表明：将胰岛素注入第二脑室会抑制 NPY的mRNA的表达，从而抑制摄食、刺激棕色脂肪产热并引起体重减少。另外，Segal等（1996）研究表明：在人体和动物模型都己证实胰岛素是激活Leptin基因表达的重要因素之一。所以胰岛素可能通过其直接和间接作用来抑制NPY的产生及其作用。
2 瘦素
2.1 瘦素的结构与功能
瘦素（leptin）是肥胖相关基因（ob）编码分泌性蛋白质，166或167个氨基酸组成，分子量为14～16KD ，它进入血液循环后，N末端的21个氨基酸的信号肽被去除，形成含146个氨基酸的成熟瘦素，在血液中游离或与瘦素结合蛋白结合，到达中枢和外周与多种受体结合而发挥生物学效应。瘦素主要由白色脂肪组织产生、分泌，棕色脂肪、骨骼肌、骨膜、胎盘、胎儿的心脏、骨、软骨等组织也可产生。因而瘦素除了刺激下丘脑饱食中枢调控动物的摄食行为和脂肪代谢外，还能通过神经—体液机制间接或直接作用于机体内多数器官和组织。瘦素是体内能量代谢的信号，它的发现为揭示肥胖的发生机理产生了重要的意义。
2.2 瘦素对采食量的调控
瘦素具有降低动物食欲、提高能量代谢效率、增加能耗、减少脂储、减轻体重等作用。瘦素是通过与其受体的结合来调节体脂平衡和能量代谢等的。瘦素与受体结合后作用于下丘脑饱食中枢，抑制弓状核神经元合成与神经肽的释放，降低食欲。Haalas等（1995）给ob/ob小鼠注射基因重组瘦素，其体重显著下降。每天给小鼠腹腔注射瘦素，4d 后ob/ob小鼠的采食量比对照组下降60%，4周后体重下降达40%。同时，小鼠的活动量增加、代谢加强、血浆胰岛素和血糖水平降低。Ehrhardt等（2000）报道，荷斯坦奶牛血清中瘦素浓度与胴体中脂肪含量成较强的线型关系。瘦素可通过下丘脑调节采食量，也可直接作用于脂肪组织而增强脂肪代谢，消耗脂肪。Wang等（1999）证明，当血中瘦素浓度在正常水平时，瘦素主要通过对下丘脑的作用来抑制摄食，对脂肪代谢无直接作用。但若血中瘦素浓度高于正常水平，瘦素就可直接和通过下丘脑作用于脂肪组织，一方面减少采食量，另一方面通过增强脂肪代谢来消耗体脂。人类和啮齿类动物在维持状态下的体脂量可以通过瘦素的表达量和分泌量来反映。当给瘦鼠断料12～48h 后，会导致其瘦素基因表达量显著下降。Kolaczynski等（1996）研究表明，当胖人的体重下降10%时，会引起血清中瘦素的含量下降53%；体重增加10%会引起血清瘦素含量升高300%。
3 瘦素与神经肽Y的交互作用
瘦素通过NPY对体内代谢起作用，并可拮抗NPY。研究表明瘦素的缺乏，使大鼠多食、血糖增高、肥胖及弓状核NPY的mRNA水平的增高。给予外源性瘦素，可使弓状核NPY的mRNA表达接近正常，而使多食、血糖增高及肥胖等症状逆转。外周注射的瘦素进入血液循环后能迅速进入下丘脑的内侧基底部和弓状核及附近的脑区，并与这些部位的瘦素受体结合，从而对NPY mRNA的表达进行调控。Baranowska等（2005）试验研究表明，瘦素与下丘脑NPY存在相互作用，瘦素能负向调节NPY mRNA的表达。Jang M等（2000）在给小鼠注射瘦素后，发现下丘脑特定区域NPY mRNA 以及NPY水平显著降低，并伴有摄食减少和体重下降。瘦素还可能通过抑制NPY神经元上的cAMP-蛋白激酶A来减少细胞内的Ca2+浓度，从而直接抑制NPY神经元的活性。
瘦素能激活其他神经元活性，产生一些神经递质来抑制NPY的作用。如瘦素能激活黑素细胞激素原（POMC），POMC产生的α-促黑素细胞激素（α-MSH）可以与MCR-4受体结合，进而封闭NPY的作用。瘦素可增加α-MSH和MCR-4受体的表达，并增加它们对NPY的抑制作用。这些研究表明，瘦素可抑制NPY诱导的动物进食。对ob/ob具有肥胖症状的小鼠造成NPY的基因变异，使之缺乏瘦素和NPY，结果发现与原ob/ob鼠相比，变异小鼠摄食下降，能量消耗增加，其发生糖尿病、不育、生长发育迟缓的倾向明显降低，从而进一步证实瘦素通过NPY对体内代谢发生作用。总之，瘦素可通过降低NPY的合成或是产生神经递质抑制NPY的作用来调控摄食。
4 结语
影响摄食的多种神经递质和激素在摄食控制中存在复杂的相互联系，共同发挥作用，调节摄食行为。摄食调控的机制是一个复杂的生理生化过程，有许多问题还需要进一步研究。虽然现在通过外源添加一些活性因子调节激素或相关神经递质来调节动物采食量成为动物营养学上的研究热点，但目前能产生显著促食欲效果的产品还不多，今后应加强这方面的研究。
（参考文献略）
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