孤啡肽N/OFQ促進(jìn)魚類攝食的研究前景

馮清先

摘 要：1995年Munier 等和Reinscheid等相繼在小鼠腦和豬腦中發(fā)現(xiàn)了孤啡肽（Nociceptin/orphanin FQ，N/OFQ）。2001年首次在魚類的高首鱘中發(fā)現(xiàn)了N/OFQ。N/OFQ是一個17個氨基酸的多肽，由孤啡肽原（PNOC）水解形成，除了N/OFQ，PNOC在哺乳動物中還可以水解出痛穩(wěn)素（nocistatin），魚類中還可以水解出痛敏樣肽（nociception-like peptide）。N/OFQ在多種動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織中廣泛分布，這暗示其可能具有多種生物學(xué)功能。研究表明，N/OFQ可以參與動物痛覺調(diào)節(jié)、抑制動物記憶、參與免疫調(diào)節(jié)、尼古丁敏感性調(diào)節(jié)和抑制子宮收縮等。除此之外，N/OFQ還可以促進(jìn)動物攝食，增加動物體重以及致使動物偏嗜高能日糧。N/OFQ促進(jìn)動物攝食有3種途徑：通過作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)CART/POMC神經(jīng)元和AgRP/NPY神經(jīng)元中的受體，影響神經(jīng)院中CART和AgRP的分泌；促進(jìn)胃腸蠕動，加速食物排空；調(diào)節(jié)5-HT、γ-氨基丁酸、組胺等攝食相關(guān)因子。

關(guān)鍵詞：孤啡肽；魚類；攝食；研究前景

中圖分類號：S917 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161233060

引言

攝食是一個復(fù)雜而精細(xì)的過程，由中樞攝食系統(tǒng)和外周飽食系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)控，對保持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、維持正常生命活動具有重要意義。在動物養(yǎng)殖中，通過刺激動物體內(nèi)促進(jìn)食欲因子可以促進(jìn)動物食欲，從而提高動物采食量，使動物生長速率增加。因此，對動物體內(nèi)促食欲因子的研究顯得尤為重要。下丘腦各核團(tuán)和外周組織可合成和分泌一系列食欲相關(guān)因子，例如刺鼠相關(guān)蛋白（agouti gene-related protein，AgRP），神經(jīng)肽Y（Neuropeptide Y，NPY），增食欲素（orexin），胃饑餓素（Ghrelin），胰島素（insulin）、孤啡肽（Nociceptin/orphanin FQ，N/OFQ）等。

N/OFQ是阿片肽家族中的第四個成員，于1995年首次在小鼠和豬中相繼被發(fā)現(xiàn)，隨后在人體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)N/OFQ的存在，而在魚類中，僅在高首鱘和斑馬魚有基因克隆的相關(guān)報道。本文就N/OFQ目前在動物界攝食調(diào)節(jié)的研究現(xiàn)狀作一綜述，為將來N/OFQ在魚類攝食調(diào)節(jié)方面的研究提供參考。

1 孤啡肽前體（PNOC）的結(jié)構(gòu)及N/OFQ的蛋白結(jié)構(gòu)

孤啡肽原（prepronociceptin，PNOC）是N/OFQ的前體蛋白，可通過蛋白酶剪切之后得到N/OFQ。

1.1 孤啡肽前體（PNOC）的結(jié)構(gòu)

研究證明，PNOC存在于哺乳類、鳥類和魚類的基因組中。斑馬魚的PNOC基因定位于20號染色體上，由4個外顯子和3個內(nèi)含子組成，翻譯起始點（ATG）位于外顯子2上（圖1）。

PNOC的cDNA全序列已經(jīng)在哺乳類和魚類多個物種上被克隆。魚類PNOC的cDNA全序列研究在高首鱘和斑馬魚上已有克隆報道。高首鱘的PNOC的cDNA全長860bp，其中編碼區(qū)序列（CDS）長為582bp，編碼194個氨基酸。而斑馬魚的PNOC基因具有兩個亞型，分別是PNOCa和PNOCb。其PNOCa的cDNA全長1218bp，編碼區(qū)序列（CDS）706bp，編碼235個氨基酸；PNOCb的cDNA全長1129bp，編碼區(qū)序列（CDS）702bp，編碼233個氨基酸。

PNOC的蛋白結(jié)構(gòu)在各物種間比較保守。PNOC通過蛋白酶剪切后，得到成熟的生物活性肽，其中包括N/OFQ及痛穩(wěn)肽（nocistatin，NST）（圖2）。而已有研究報道，NST具有與N/OFQ相反的生物學(xué)功能，例如NST具有鎮(zhèn)痛作用，抑制動物采食量。

與哺乳動物不同，魚類PNOC剪切出一個N-端的4個殘基為YGGF的N/OFQ，除此之外，還可以剪切出一個N-端的4個殘基為FGGF的22肽，即痛敏樣肽（nociception-like peptide），并且，PNOC的2個亞型PNOCa和PNOCb均可剪切出N/OFQ和痛敏樣肽。

1.2 N/OFQ的蛋白結(jié)構(gòu)

現(xiàn)有研究表明，孤啡肽均由17個氨基酸殘基組成，N-端的4個殘基（YGGF或FGGF）對維持其生物活性十分重要。

魚類N/OFQ的蛋白結(jié)構(gòu)在高首鱘和斑馬魚上已有報道。高首鱘N/OFQ的N-端為YGGF 4個殘基，結(jié)構(gòu)為YGGFIGIRKSARKWNNQ，位于前體蛋白的161～177位。在斑馬魚中，PNOC的2個亞型均可剪切出N/OFQ片段，但二者剪切出來的片段有一定差異。PNOCa剪切出來的N/OFQ結(jié)構(gòu)為YGGFIGVRKSARKWNNQ，位于PNOCa的187～203位。PNOCb剪切出來的N/OFQ結(jié)構(gòu)為YGGFIGIRKSARKWNSQ，位于PNOCb的181～197位。

2 N/OFQ的組織分布和生物學(xué)功能

了解N/OFQ的組織分布，有利于推測和研究N/OFQ的生物學(xué)功能。目前，對N/OFQ的組織分布主要集中在哺乳動物中，在人、大鼠、小鼠和豬的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織器官中都有表達(dá)，其中在腦及胃腸道的含量豐富。但由于物種及試驗方法等原因，組織分布研究中N/OFQ在不同組織中表達(dá)趨勢不完全一致。另外，N/OFQ在鳥類、兩棲類及魚類中的組織分布還未見研究報道。

N/OFQ的生物學(xué)功能：參與痛覺調(diào)節(jié)；對學(xué)習(xí)和記憶的影響；對免疫的調(diào)節(jié)；攝食調(diào)節(jié)；其它生物學(xué)功能，如尼古丁敏感性調(diào)節(jié)和抑制子宮收縮等。

3 N/OFQ促進(jìn)動物的攝食

目前的研究表明，N/OFQ促進(jìn)哺乳動物的攝食，無研究表明會抑制動物攝食。在魚類上還未開展N/OFQ對攝食影響的研究。

N/OFQ能促進(jìn)動物攝食。N/OFQ及其受體ORL1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達(dá)，其中包括下丘腦、腦干、前腦、脊髓前角和脊髓背角等與中樞調(diào)節(jié)攝食相關(guān)的區(qū)域，因此學(xué)者推測N/OFQ可能與動物攝食相關(guān)。Pomonis等與Gavin等通過試驗證實了N/OFQ可以增加自由采食大鼠的采食量。Abbasnejad等在肉仔雞、akashi等在蛋仔雞上的結(jié)果一致。這些證據(jù)均證實N/OFQ能促進(jìn)動物攝食。Donata等發(fā)現(xiàn)，與自由采食組相比，禁食大鼠PNOC mRNA和ORL1 mRNA在中樞中的表達(dá)量均顯著降低。

N/OFQ增加動物體重。Elaine等發(fā)現(xiàn)，與野生型大鼠相比，在出生后120dORL1基因敲除大鼠的體重增加速率顯著降低。Borzoo等結(jié)果顯示，ORL1敲除組小鼠體重增長率顯著低于野生型小鼠。Matsushita等試驗表明，N/OFQ可以誘導(dǎo)小鼠體重增加。這些結(jié)果表明外源性N/OFQ可以促進(jìn)動物體重的增長，但具體機(jī)制還需進(jìn)一步探明。

N/OFQ可以調(diào)節(jié)動物的攝食偏好，但具體的作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究。Matsushita等連續(xù)12d向自由采食高脂日糧的小鼠腦室內(nèi)注射N/OFQ，結(jié)果顯示處理組小鼠相比對照組小鼠體重顯著增加，并且相比連續(xù)注射N/OFQ，飼喂普通日糧試驗組，增加趨勢更為明顯，而腸系膜脂肪相比對照組同樣顯著增加。Maria等對大鼠進(jìn)行禁食，然后向大鼠腦室內(nèi)注射N/OFQ之后讓其自由采食普通日糧和高糖日糧，120min后觀察到，N/OFQ處理組大鼠相比對照組，高脂日糧采食量顯著增多，但普通日糧的采食量并無顯著差異。

現(xiàn)有的研究表明，N/OFQ可能主要通過以下3種途徑促進(jìn)動物攝食：中樞神經(jīng)系統(tǒng)途徑；促進(jìn)胃腸蠕動；調(diào)節(jié)攝食相關(guān)因子。N/OFQ具有促進(jìn)動物攝食的作用，但其促進(jìn)攝食的機(jī)制尚無定論。

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