下丘腦中的兩種新神經(jīng)肽

下丘腦中的兩種新神經(jīng)肽

1998年初，masashnagisaw領導的實驗組在尋找與孤兒g蛋白結合的細胞表面受體（pgrcs）相關的結合點時，在大鼠腦組織提取物中發(fā)現(xiàn)了兩種神經(jīng)耦合，激活了gdprcs，并與已知的gh沒有什么相似之處。這種多肽能刺激動物攝食，故命名Orexin，它來自希臘文Orexia，意為“食欲”。中文暫譯為增食欲素。Orexin又稱Hypocretin，是1998年發(fā)現(xiàn)的具有重要作用的神經(jīng)肽，中文有增食欲素、胖素、阿立新素等不同譯名。由于高科技方法的應用，Orexin(Hypocretin）研究進展迅速。本文對近期研究進展情況進行了綜述。1食物素結構1.1gln3-gln3前激素轉化酶OrexinA和OrexinB都來自同一前體———前Orexin原。人的前Orexin原是具有131個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)，起始33個氨基酸殘基為信號肽，Ala33-Gln34為最可能的信號肽分裂位點，成熟的OrexinA緊隨信號肽序列，以Gln34為起始，通過轉氨基作用，N-端環(huán)化成焦谷氨酸殘基。最后一個氨基酸殘基是Gly67。是一對堿性氨基酸殘基Lys68-Arg69組成前激素轉化酶的識別位點。Arg69-Met96為OrexinB，其后是Gly-Arg-Arg。人和大鼠的前Orexin原有83%完全一致，而小鼠和大鼠則有95%完全一致。大多數(shù)替代的氨基酸在前體的C端不可能編碼另一種活性肽。1.2編碼序列及初始密碼子迄今為止，大鼠和人類的前Orexin原基因已分離克隆成功，并完成了基因全序列的測定。人的前Orexin原基因共有1432bp，有2個外顯子，被1個內(nèi)含子所分隔。第1個外顯子長143bp，包括5′-端非翻譯區(qū)和N端前7個氨基酸殘基信號序列的編碼區(qū)，第2個外顯子長度為473bp，含剩余的開放閱讀框架，即編碼N端8～33氨基酸殘基的信號序列和前Orexin原以及3′-端非翻譯區(qū)。人前Orexin原mRNA除了多聚A尾巴外，還含有616個核苷酸。在轉錄的起始點上游291處有增強子區(qū)域。轉錄起始點下游108～110是TGA終止密碼子，隨后123～125有ATG起始密碼子。豬與人的前Orexin原、cDNA有88.5%的同源性。2氨基酸和oxr的基因組合Orexin受體有兩種亞型：OX1R和OX2R,OX基因有7個外顯子。人的兩種OXR的mRNA分別有1564個堿基和1843個堿基，分別翻譯425個氨基酸和444個氨基酸。大鼠分別是2469bp、3114bp，各翻譯416個氨基酸和460個氨基酸組成。OX1R和OX2R的氨基酸序列64%一致，人和大鼠OX1R有94%一致，OX2R有95%一致，這就意味著OXR基因是高度保守的。OrexinA和OrexinB都可激活OX1R，但親和力前者大于后者，與OX2R的親和力兩者都很強。3對orexin的分布的認識Northern印跡分析成年大鼠的組織發(fā)現(xiàn)，0.7kb的前Orexin原mRNA除睪丸表達少量外，幾乎全在腦內(nèi)表達。OX1R和OX2R也僅存在腦中。這些發(fā)現(xiàn)與認為Orexin是一種在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)起調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)肽的想法一致。Northern印跡分析人腦內(nèi)前Orexin原mRNA在底丘腦含量豐富，但其它區(qū)域未測到（下丘腦未檢測）。人的前Orexin原mRNA在心臟、胎盤、肺、肝、腎、骨骼肌和胰均未發(fā)現(xiàn)。用免疫組化和原位雜交研究大鼠腦，發(fā)現(xiàn)含Orexin的神經(jīng)元在下丘腦及底丘腦呈雙側對稱分散分布。在下丘腦中陽性神經(jīng)元在外側部和后部區(qū)域及穹隆周圍核中。在底丘腦陽性神經(jīng)元見于未定帶、丘腦底核，但在一些與進食有關的部位如室旁核、腹內(nèi)側核、弓狀核均未見陽性神經(jīng)元。Mondal等用放免法分析肥胖大鼠，發(fā)現(xiàn)Orexin廣泛分布于間腦和腦干的核中，包括室旁核和弓狀核等。在這些核中Orexin分子主要是內(nèi)源性的。這表明Orexin是一種神經(jīng)調(diào)質(zhì)或神經(jīng)遞質(zhì)或兩者皆是。它在多種神經(jīng)網(wǎng)絡內(nèi)調(diào)節(jié)自分泌和神經(jīng)內(nèi)分泌。用放免法分析OrexinA和OrexinB發(fā)現(xiàn)，Orexin大量分布在下丘腦、延髓、腦橋和中腦，大腦皮層也含Orexin，而內(nèi)臟器官和脂肪組織無Orexin。OX1R和OX2R僅存在于腦組織中，且它們在腦中的分布也有顯著差異。在下丘腦腹內(nèi)側核OX1RmRNA含量最高，而室旁核則以OX2R為主。在海馬結構、中縫背核和藍斑區(qū)OX1RmR-NA含量較高，OX2RmRNA主要在大腦皮層、底丘腦和丘腦室旁核、視前核表達。OXRmRNA出現(xiàn)在下丘腦表明它有調(diào)節(jié)攝食的作用，但其在中樞廣泛分布提示Orexin可能還有其它功能。4食物素的功能4.1orexinb在室旁核和外圓區(qū)的生長早期的研究表明，外側下丘腦是攝食中樞，刺激此處，已經(jīng)吃飽的動物還要進食，破壞該區(qū)，動物厭食以致死亡。而下丘腦腹內(nèi)側核有一個飽食中樞，損傷此核，會出現(xiàn)貪食、攝食過量現(xiàn)象，產(chǎn)生肥胖癥。攝食中樞與飽食中樞相互制約維持了正常的食欲。由于Orexin最初是在外側下丘腦區(qū)及其周圍發(fā)現(xiàn)的，自然會想到它調(diào)節(jié)攝食和能量平衡的功能。動物實驗表明，將OrexinA分別注入腦室內(nèi)、室旁核、背中線核、外側下丘腦和穹隆周圍區(qū)，均可以劑量依賴方式增加攝食。OrexinB腦室內(nèi)注射可增加攝食，但較OrexinA弱，也有人認為二者效應相似。在室旁核、背中線核外側下丘腦和穹隆周圍區(qū)用OrexinB均無效。其原因可能是OrexinA高度親脂性，可以以單純擴散方式、非飽和性快速通過血腦屏障，而OrexinB低親脂性，很快代謝，并不能通過血腦屏障有關。OrexinA還有調(diào)節(jié)胃腸功能的作用。4.2防治前后服刑人員mrna和血漿滲透率比較外側下丘腦和未定帶在調(diào)節(jié)攝食和飲水方面有重要作用，該區(qū)域的損傷不僅導致吞咽不能，還引起渴感缺乏。用電或化學刺激該區(qū)域，可增加飲水。腦室內(nèi)注射OrexinA或OrexinB，以劑量依賴方式增加飲水，OrexinA較OrexinB的作用更強，這提示通過OX1R起作用。用藥后數(shù)分鐘開始飲水，作用持續(xù)3h。Northern印跡發(fā)現(xiàn)，48h禁水后，下丘腦前Orexin原mRNA上調(diào)1.6倍，血漿滲透壓也顯著升高。這說明Orexin在調(diào)節(jié)體液平衡和飲水方面有其生理作用。4.3使用orexinb的必要性缺乏Orexin的小鼠與人嗜睡癥患者表現(xiàn)相似。而用抗睡眠的藥物可激活含Orexin的神經(jīng)元。用OrexinA后增加活化的去甲腎上腺素能神經(jīng)元，從而提高覺醒和運動活性。OX2R和前OrexinA原基因變異均可致嗜睡，大多數(shù)嗜睡癥患者不能檢測到Orexin。這一切均說明Orexin在協(xié)調(diào)睡眠覺醒周期方面有重要作用。在去大腦動物實驗中，鼠的藍斑核微量注射OrexinA和OrexinB后，產(chǎn)生同側或雙側肢體肌張力增高，而腦橋抑制區(qū)微量注射Orexin后，引起肌張力降低。嗜睡癥患者下丘腦Orexin神經(jīng)元數(shù)量大量減少，引起Orexin系統(tǒng)功能異常，使易化和抑制肌張力及運動異常，這可以部分解釋嗜睡癥的運動癥狀。4.4腦室內(nèi)注射orexinb對大鼠lh的影響哺乳動物生殖功能的維持需要有足夠的營養(yǎng)和代謝燃料的儲備。Orexin在調(diào)節(jié)攝食及能量平衡方面有其生理作用。故推測其對生殖也有影響。試驗發(fā)現(xiàn)，卵巢切除的大鼠用雌二醇苯甲酸和黃體酮預處理后，腦室內(nèi)注射OrexinA或OrexinB以劑量依賴方式快速剌激黃體生成素（LH）分泌。血漿LH峰值濃度在10min出現(xiàn)，OrexinA顯著高于OrexinB。但兩種Orexin均抑制切除卵巢后非預處理大鼠LH的分泌,LH分泌均值和脈沖頻率顯著降低，脈沖幅度無明顯變化。這提示Orexin在下丘腦水平通過促性腺激素釋放激素（GnRH）神經(jīng)元而降低LH的脈沖分泌。4.5腎感染的表現(xiàn)大鼠腦室注入Orexin后，引起血壓升高、心率增快，腎交感神經(jīng)緊張