甜味覺對大鼠杏仁中央核1)神經肽Y及FOS表達的影響

朱永香,王 倩,賈 敏,王 爽 ,楊 穎,于 瑋,曹 健 ,南 瑛

神經肽Y(neuropeptide Y,NPY)是由36個氨基酸殘基組成的單鏈多肽,屬于胰多肽家族,廣泛分布于大腦皮層、紋狀體腹側及背側以及多個邊緣結構包括下丘腦(hypothalamus)和杏仁核(amygdala)[1],是最重要的調節進食的神經肽,具有較強的促食欲作用,NPY的Y1與Y 5受體參與調節NPY對食欲的刺激作用[2]。有研究顯示,大鼠攝入含有蔗糖的飼料后腦干的NPY mRNA明顯增多[3],說明NPY可能參與了甜味覺信息的評估過程。杏仁中央核是參與味覺信息評估的重要核團,該核團內含有豐富的NPY[1],也含有中等量NPY的Y1受體[4]。由此推測NPY可能參與了杏仁中央核對味覺信息的評估機制,從而調控攝食行為。關于NPY在杏仁中央核是否參與味覺調控的相關報道很少見。為此,本研究采用免疫組織化學方法觀察了蔗糖甜味覺刺激對大鼠杏仁中央核內NPY及FOS表達的影響,為進一步探索NPY在中樞神經系統內的促食欲作用及其與肥胖的關系提供形態學依據。

1 材料和方法

1.1 材料 成年健康SD大鼠16只,雄性,體質量 220 g～250 g,自由攝食、飲水,動物房溫度維持在(20±3)℃,光暗周期為12 h︰12 h,實驗前在上述條件下喂養 2 d。多克隆兔抗大鼠NPY抗體,購自北京博奧森生物技術有限公司,多克隆兔抗大鼠c-FOS抗體(Sc-52)購自美國Santa Cruz公司,SP試劑盒(羊抗兔)及DAB濃縮型試劑盒均購自北京中山生物技術有限公司。主要儀器有顯微鏡(O lympus,BX51)、照相機(Spot Insight,U 3.5)、圖像分析軟件(Image-Pro Plus 6.0)。

1.2 方法

1.2.1 動物模型及分組 將動物隨機分為 2組,每組8只,分別為對照組和實驗組。將大鼠禁水20 h后,在 09:30時給予對照組大鼠15 m L蒸餾水,給予實驗組大鼠15 m L蔗糖溶液(1 mol/L),30m in后,為了避免大鼠脫水,給對照組及實驗組大鼠飲60m in的自來水,連續訓練4 d。第5天即實驗當天09:30時,給對照組大鼠15 m L蒸餾水,給實驗組大鼠15 m L蔗糖溶液(1 mo l/L),飲用30 m in,2 h后腹腔注射烏拉坦(1.2 g/kg)麻醉,打開胸腔,經左心室-主動脈插管,用100 m L生理鹽水迅速灌注沖洗血液,40 g/L多聚甲醛固定液(0.1 mol/LPB配制,pH值7.4)400 m L灌流約90m in。斷顱取腦,置入固定液,在4℃下保存4 h～6 h,再轉入200 g/L蔗糖溶液(0.1 mo l/L PB配制,pH值7.4)在4℃下過夜。做冰凍冠狀切片,片厚 40μm,收集于PBS中。

1.2.2 免疫組織化學染色 采用SP免疫組織化學染色,洗腦片(PBS 0.01 mol/L);0.3%(m L/L)H2O2孵育30 min;洗片(5 m in×3),0.3%(m L/L)TritionX-100室溫孵育 40 m in;洗片;正常山羊血清封閉,室溫60m in;兔抗大鼠NPY抗體(1︰300)孵育腦片,或兔抗大鼠c-FOS抗體(1︰500)孵育腦片,4℃下孵育36 h;洗片;生物素標記羊抗兔IgG(1︰300)室溫孵育1 h,洗片;S-A/HRP室溫孵育1 h,洗片,DAB顯色3 min;PBS沖洗終止反應,裱片、脫水、透明、封片。

1.2.3 圖像采集 ①NPY免疫組化圖像采集:每只大鼠選取有杏仁中央核連續5張切片,在400倍鏡下,每張切片選取杏仁中央核的同一區域拍照。細胞質或細胞膜中出現黃色或棕黃色顆粒為陽性表達細胞。采用圖像分析軟件(Image-Pro Plus 6.0,IPP 6.0)對NPY免疫陽性物進行半定量檢測,測量 NPY免疫陽性細胞總面積(sum of area,SA)和累積光密度(integraloptical density,IOD)。分析過程中所有切片的放大倍數、光源強度均相同。②FOS表達免疫組化圖像采集:每只大鼠選取有杏仁中央核連續5張切片,在400倍鏡下,每張切片選取杏仁中央核的同一區域拍照。細胞核中出現黃色或棕黃色顆粒為FOS陽性細胞。應用IPP 6.0軟件進行圖像分析,兩側的平均值作為該核團內特定范圍的單側FOS陽性細胞數。

1.2.4 統計學分析 所有數據用SPSS18.0統計學軟件處理,采用均數±標準差(表示,組間比較采用非配對t檢驗,P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組大鼠杏仁中央核內NPY表達水平比較(見表1)

2.2 兩組大鼠杏仁中央核內NPY免疫組織化學染色(見圖1、圖 2)

2.3 兩組大鼠杏仁中央核內FOS表達水平比較 對照組大鼠杏仁中央核內FOS陽性細胞數20.51±6.53,實驗組為44.28±10.49,與對照組相比,給大鼠蔗糖甜味覺刺激后誘導杏仁中央核內FOS免疫反應陽性細胞的表達顯著增加(P<0.05)。

2.4 兩組大鼠杏仁中央核內FOS免疫組織化學染色(見圖3、圖 4)

表1 兩組大鼠杏仁中央核內NPY表達水平(x±s)

3 討論

NPY是中樞神經系統含量最豐富的神經肽之一,是最重要的調節進食的神經肽。給大鼠側腦室、下丘腦室旁核、下丘腦背內側核及下丘腦其他部位注射NPY,均能導致食欲亢進,尤其富含糖類的食物攝入量明顯增加[5,6]。反復注射NPY則引起肥胖。動物饑餓時,下丘腦室旁核中NPY的釋放顯著增加,哺乳期母體對能量的需求增加,在弓狀核-下丘腦室旁核軸中伴隨出現NPY能信號增強。因此,普遍認為NPY的增食欲作用是下丘腦調節的,特別是從弓狀核發出的投射到下丘腦室旁核的NPY能神經元,NPY的Y1與Y5受體參與調節NPY對食欲的刺激作用[2]。有研究表明,給大鼠第四腦室或側腦室注射NPY均能增加蔗糖溶液的攝入量,提示NPY的促食欲作用與可口味覺刺激有關[7,8]。Torregrossa 等[9]為了 確定NPY的促食欲作用主要是通過增加可口的甜味覺刺激作用還是由于減弱了消化后的負反饋抑制作用引起的,將NPY分別注入假飼和真飼大鼠的第三腦室,觀察到假飼大鼠對蔗糖溶液的攝入量大于真飼大鼠,因此,他們認為NPY的促食欲作用主要是增加可口的甜味覺刺激引起的。有研究證實杏仁核參與味覺及攝食調控[10-12]。其兩個重要亞核杏仁中央核(central nucleus of the amygdala,CeA)和杏仁基底外側核(basolateral amygdala,BLA)在味覺及攝食功能的調控中起不同作用。杏仁中央核起正調控作用,可增加進食量,它對攝食的調控可能是通過食物引起的情感反應而影響對食物的喜好;杏仁基底外側核進行負調控,可減少攝食量,降低體質量。損毀杏仁中央核的大鼠對各種味覺刺激的攝入量均下降,說明杏仁中央核可能通過影響中樞味覺的評估機制,改變大鼠對不同味覺刺激的欣快閾值,進而調節攝食。由于杏仁中央核內有NPY及其Y1受體的存在,另外,攝食行為在很大程度上是由味覺引導的,因此,我們推測NPY可能也參與了杏仁核對味覺信息的評估機制,從而調控攝食行為。本研究發現,給大鼠1 mol/L的蔗糖甜味覺刺激后引起杏仁中央核內FOS表達的顯著增加,提示杏仁中央核內的神經元參與了蔗糖的欣快味覺信息的評估機制;另外,給大鼠1mol/L的蔗糖甜味覺刺激后還引起杏仁中央核內NPY表達的顯著增加,提示杏仁中央核內的 NPY能神經元可能參與了蔗糖的可口味覺信息的評估機制。

綜上所述,蔗糖的可口味覺刺激可能激活了杏仁中央核內的NPY能神經元,引起NPY的產生和釋放增加。因此,有理由推測,NPY在杏仁中央核內可能參與了可口甜味覺食物的促食欲機制。

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