下丘脑中的两种新神经肽

下丘脑中的两种新神经肽

1998年初，masashnagisaw领导的实验组在寻找与孤儿g蛋白结合的细胞表面受体（pgrcs）相关的结合点时，在大鼠脑组织提取物中发现了两种神经耦合，激活了gdprcs，并与已知的gh没有什么相似之处。这种多肽能刺激动物摄食，故命名Orexin，它来自希腊文Orexia，意为“食欲”。中文暂译为增食欲素。Orexin又称Hypocretin，是1998年发现的具有重要作用的神经肽，中文有增食欲素、胖素、阿立新素等不同译名。由于高科技方法的应用，Orexin(Hypocretin）研究进展迅速。本文对近期研究进展情况进行了综述。1食物素结构1.1gln3-gln3前激素转化酶OrexinA和OrexinB都来自同一前体———前Orexin原。人的前Orexin原是具有131个氨基酸残基的蛋白质，起始33个氨基酸残基为信号肽，Ala33-Gln34为最可能的信号肽分裂位点，成熟的OrexinA紧随信号肽序列，以Gln34为起始，通过转氨基作用，N-端环化成焦谷氨酸残基。最后一个氨基酸残基是Gly67。是一对碱性氨基酸残基Lys68-Arg69组成前激素转化酶的识别位点。Arg69-Met96为OrexinB，其后是Gly-Arg-Arg。人和大鼠的前Orexin原有83%完全一致，而小鼠和大鼠则有95%完全一致。大多数替代的氨基酸在前体的C端不可能编码另一种活性肽。1.2编码序列及初始密码子迄今为止，大鼠和人类的前Orexin原基因已分离克隆成功，并完成了基因全序列的测定。人的前Orexin原基因共有1432bp，有2个外显子，被1个内含子所分隔。第1个外显子长143bp，包括5′-端非翻译区和N端前7个氨基酸残基信号序列的编码区，第2个外显子长度为473bp，含剩余的开放阅读框架，即编码N端8～33氨基酸残基的信号序列和前Orexin原以及3′-端非翻译区。人前Orexin原mRNA除了多聚A尾巴外，还含有616个核苷酸。在转录的起始点上游291处有增强子区域。转录起始点下游108～110是TGA终止密码子，随后123～125有ATG起始密码子。猪与人的前Orexin原、cDNA有88.5%的同源性。2氨基酸和oxr的基因组合Orexin受体有两种亚型：OX1R和OX2R,OX基因有7个外显子。人的两种OXR的mRNA分别有1564个碱基和1843个碱基，分别翻译425个氨基酸和444个氨基酸。大鼠分别是2469bp、3114bp，各翻译416个氨基酸和460个氨基酸组成。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，这就意味着OXR基因是高度保守的。OrexinA和OrexinB都可激活OX1R，但亲和力前者大于后者，与OX2R的亲和力两者都很强。3对orexin的分布的认识Northern印迹分析成年大鼠的组织发现，0.7kb的前Orexin原mRNA除睾丸表达少量外，几乎全在脑内表达。OX1R和OX2R也仅存在脑中。这些发现与认为Orexin是一种在中枢神经系统内起调节作用的调节肽的想法一致。Northern印迹分析人脑内前Orexin原mRNA在底丘脑含量丰富，但其它区域未测到（下丘脑未检测）。人的前Orexin原mRNA在心脏、胎盘、肺、肝、肾、骨骼肌和胰均未发现。用免疫组化和原位杂交研究大鼠脑，发现含Orexin的神经元在下丘脑及底丘脑呈双侧对称分散分布。在下丘脑中阳性神经元在外侧部和后部区域及穹隆周围核中。在底丘脑阳性神经元见于未定带、丘脑底核，但在一些与进食有关的部位如室旁核、腹内侧核、弓状核均未见阳性神经元。Mondal等用放免法分析肥胖大鼠，发现Orexin广泛分布于间脑和脑干的核中，包括室旁核和弓状核等。在这些核中Orexin分子主要是内源性的。这表明Orexin是一种神经调质或神经递质或两者皆是。它在多种神经网络内调节自分泌和神经内分泌。用放免法分析OrexinA和OrexinB发现，Orexin大量分布在下丘脑、延髓、脑桥和中脑，大脑皮层也含Orexin，而内脏器官和脂肪组织无Orexin。OX1R和OX2R仅存在于脑组织中，且它们在脑中的分布也有显著差异。在下丘脑腹内侧核OX1RmRNA含量最高，而室旁核则以OX2R为主。在海马结构、中缝背核和蓝斑区OX1RmR-NA含量较高，OX2RmRNA主要在大脑皮层、底丘脑和丘脑室旁核、视前核表达。OXRmRNA出现在下丘脑表明它有调节摄食的作用，但其在中枢广泛分布提示Orexin可能还有其它功能。4食物素的功能4.1orexinb在室旁核和外圆区的生长早期的研究表明，外侧下丘脑是摄食中枢，刺激此处，已经吃饱的动物还要进食，破坏该区，动物厌食以致死亡。而下丘脑腹内侧核有一个饱食中枢，损伤此核，会出现贪食、摄食过量现象，产生肥胖症。摄食中枢与饱食中枢相互制约维持了正常的食欲。由于Orexin最初是在外侧下丘脑区及其周围发现的，自然会想到它调节摄食和能量平衡的功能。动物实验表明，将OrexinA分别注入脑室内、室旁核、背中线核、外侧下丘脑和穹隆周围区，均可以剂量依赖方式增加摄食。OrexinB脑室内注射可增加摄食，但较OrexinA弱，也有人认为二者效应相似。在室旁核、背中线核外侧下丘脑和穹隆周围区用OrexinB均无效。其原因可能是OrexinA高度亲脂性，可以以单纯扩散方式、非饱和性快速通过血脑屏障，而OrexinB低亲脂性，很快代谢，并不能通过血脑屏障有关。OrexinA还有调节胃肠功能的作用。4.2防治前后服刑人员mrna和血浆渗透率比较外侧下丘脑和未定带在调节摄食和饮水方面有重要作用，该区域的损伤不仅导致吞咽不能，还引起渴感缺乏。用电或化学刺激该区域，可增加饮水。脑室内注射OrexinA或OrexinB，以剂量依赖方式增加饮水，OrexinA较OrexinB的作用更强，这提示通过OX1R起作用。用药后数分钟开始饮水，作用持续3h。Northern印迹发现，48h禁水后，下丘脑前Orexin原mRNA上调1.6倍，血浆渗透压也显著升高。这说明Orexin在调节体液平衡和饮水方面有其生理作用。4.3使用orexinb的必要性缺乏Orexin的小鼠与人嗜睡症患者表现相似。而用抗睡眠的药物可激活含Orexin的神经元。用OrexinA后增加活化的去甲肾上腺素能神经元，从而提高觉醒和运动活性。OX2R和前OrexinA原基因变异均可致嗜睡，大多数嗜睡症患者不能检测到Orexin。这一切均说明Orexin在协调睡眠觉醒周期方面有重要作用。在去大脑动物实验中，鼠的蓝斑核微量注射OrexinA和OrexinB后，产生同侧或双侧肢体肌张力增高，而脑桥抑制区微量注射Orexin后，引起肌张力降低。嗜睡症患者下丘脑Orexin神经元数量大量减少，引起Orexin系统功能异常，使易化和抑制肌张力及运动异常，这可以部分解释嗜睡症的运动症状。4.4脑室内注射orexinb对大鼠lh的影响哺乳动物生殖功能的维持需要有足够的营养和代谢燃料的储备。Orexin在调节摄食及能量平衡方面有其生理作用。故推测其对生殖也有影响。试验发现，卵巢切除的大鼠用雌二醇苯甲酸和黄体酮预处理后，脑室内注射OrexinA或OrexinB以剂量依赖方式快速剌激黄体生成素（LH）分泌。血浆LH峰值浓度在10min出现，OrexinA显著高于OrexinB。但两种Orexin均抑制切除卵巢后非预处理大鼠LH的分泌,LH分泌均值和脉冲频率显著降低，脉冲幅度无明显变化。这提示Orexin在下丘脑水平通过促性腺激素释放激素（GnRH）神经元而降低LH的脉冲分泌。4.5肾感染的表现大鼠脑室注入Orexin后，引起血压升高、心率增快，肾交感神经紧张