膳食色氨酸对小鼠摄食量和下丘脑5—HT含量的影响

林 毅，朱建津，周小莉，张婷婷，刘男男

（江南大学食品学院，食品营养与安全研究所，江苏无锡214122）

膳食色氨酸对小鼠摄食量和下丘脑5—HT含量的影响

林 毅，朱建津*，周小莉，张婷婷，刘男男

（江南大学食品学院，食品营养与安全研究所，江苏无锡214122）

目的：主要研究饲料中不同水平色氨酸对小鼠的摄食量、体增重情况、血浆游离色氨酸、下丘脑中5－羟色胺（5－HT）含量的影响及其之间的联系。方法：将80只昆明雄性小鼠随机分为4大组，分别饲喂4种不同色氨酸水平的饲料（每千克饲料中分别含1.2、1.6、2.0、2.4g色氨酸）。28d后，将饲喂同一水平色氨酸饲料的小鼠分为2组，分别腹腔注射生理盐水和300mg/kg剂量BCAA溶液（control组和BCAA组），90min后处死，测其相应指标。结果：随着小鼠饲料中色氨酸水平的提高，下丘脑中5－HT含量增加而小鼠的摄食量随之降低。小鼠饲料中色氨酸水平、下丘脑中5－HT含量呈正相关，而这二者与与小鼠的摄食量呈负相关；BCAA组的小鼠血液Trp/BCAA、下丘脑中5－HT含量与对照组没有明显差别。结论：饲料中色氨酸可能是通过影响小鼠下丘脑中5－HT的含量，从而影响小鼠的摄食量；300mg/kg剂量BCAA溶液对小鼠下丘脑中5－HT含量没有显著影响。

色氨酸，5－羟色胺，摄食量，支链氨基酸

5－羟色胺（5－HT）是人体内重要的神经递质，参与调节摄食、情绪、行为、睡眠、认知等诸多生理活动［1－3］。生活习惯、节奏的改变和压力的增大带给现代人诸多健康威胁，比如肥胖、神经性厌食症、情绪障碍等。很多研究者试图通过调控体内5－HT系统来调控摄食以解决体重问题，大部分研究集中在开发靶作用于5－HT系统的药物［4］。这些靶作用于5－HT系统的药物主要是5－HT再摄取抑制剂（SSRI）和5－HT的颉颃剂或激动剂，研究发现这些药物一般见效较快，但是这些药物都有一定的副作用，如SSRI类药物副作用除了头痛、睡眠障碍、焦虑、焦躁感等神经症状外，还有性功能障碍、躁动［5］；5－HT的颉颃剂或激动剂也存在引起一些致幻等精神神经症状和心脏病、肺高压症等威胁［6－7］。机体内的5－HT主要是以色氨酸（Trp）为原料来进行合成［5］，通过膳食中的色氨酸水平来调控机体内5－HT含量也是利用5－HT系统控制体重的重要途径，并且不会存在5－HT类药物的副作用。本研究拟观察通过研究饲料中色氨酸水平来调节机体内色氨酸水平对5－HT含量的影响以及对摄食的影响。

表2 不同色氨酸水平对小鼠摄食量、体增重及料重比的影响（±s，n=8）

表2 不同色氨酸水平对小鼠摄食量、体增重及料重比的影响（±s，n=8）

注：不同字母表示显著性差异（P＜0.05），表3、表4同。

色氨酸水平（Trp g/kg diet）摄食量（g） 体增重（g） 料重比（g/g）0～14d 15～28d 0～28d 0～14d 15～28d 0～28d 0～14d 15～28d 0～28d Trp1.2 58.70±4.44b 70.47±6.51a 129.17±10.43b 11.91±1.85a 13.37±1.38c 25.28±2.45a 4.98±0.78c 5.27±0.67a 5.09±0.49b Trp1.6 53.77±4.55a 67.25±10.37a121.03±14.12ab13.98±1.51b 10.53±2.08ab 24.51±2.06a 3.81±0.37b 6.45±1.74bc 4.84±0.58ab Trp2.0 51.93±2.19a 64.21±3.19a 116.14±4.91a 14.25±2.22b 11.94±3.94bc 26.19±4.30a 3.72±0.69b 5.78±1.50ab 4.51±0.61a Trp2.4 51.74±3.6a 63.89±3.74a 115.63±6.31a 15.79±2.28c 9.81±2.06a 25.60±2.38a 3.29±0.30a 6.79±1.78c 4.52±0.42a

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验动物 3周龄清洁级健康的雄性昆明种小鼠80只，体重8～10g，购自上海斯莱克实验动物有限责任公司，许可证号：SCXK（沪）2007－0005；5kg辐射标准饲料 购自上海斯莱克实验动物有限责任公司；配制的四种不同色氨酸水平饲料 其色氨酸水平为：每千克饲料中分别含1.2、1.6、2.0、2.4g色氨酸，其中1.2g色氨酸水平的饲料配方（g/kg饲料）见表1，其它3种饲料分别添加不同水平的色氨酸以达到实验设计的标准；L－色氨酸、L－缬氨酸、L－亮氨酸、L－异亮氨酸 上海康达氨基酸厂。

酶标仪 型号MK3，上海雷勃分析仪器厂；小鼠5－羟色胺（5－HT）酶联免疫试剂盒 购自R&D公司（中国代理公司：上海晶天）；安捷伦液相色谱仪 型号Ag1100，美国安捷伦公司；低温高速离心机 上海安亭科学仪器厂。

表1 基础饲料配方及营养水平

1.2 实验方法

1.2.1 实验分组 80只小鼠预饲一周，每天限时给料（8：00～16：00）。然后按照体重随机分为4大组：Trp1.2组、Trp1.6组、Trp2.0组、Trp2.4组；每一大组分为 2小组：对照组（control）和注射 BCAA组（BCAA）。4大组小鼠分别饲喂相应色氨酸水平的饲料，每天限时给料（8：00～16：00）。28d后，对照组腹腔注射生理盐水，BCAA组腹腔注射按300mg/kg（Val∶Leu∶Ile=1∶1∶1）剂量注射配制好的BCAA溶液，90min后断颈椎处死小鼠，检测相应指标。

1.2.2 摄食量的测定 每天限时给料（8：00～16：00），给料前称重饲料的重量W0，收集剩余饲料后进行称重为W1，则小鼠每天的摄食量为（W0－W1），小鼠每7d称重一次。

1.2.3 血浆中游离氨基酸测定 眼球取血法对小鼠取血，低温离心后取上清液，然后加入三氯乙酸沉淀蛋白质，再离心取上清液进行HPLC分析。HPLC分析采用 OPA、FOMC柱前衍生化方法。色谱柱为Hypersil ODS2填料常规色谱分析柱，规格：4.6×250mm，粒度：5!m，柱温40℃，流速为1.0mL/min，采用梯度洗脱，检测器为紫外检测器，检测波长为338、262nm。

1.2.4 小鼠下丘脑中5－HT测定 下丘脑中5－HT含量测定按照R&D公司试剂盒说明书进行。

1.2.5 数据处理与统计分析 采用SPSS 13.0统计软件包，结果以±s表示，多组均数进行方差齐性检验和单因素方差分析，各组间的比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 不同色氨酸水平对小鼠摄食量、体增重及料重比的影响

由表2可知，14d时，饲喂不同色氨酸水平饲料的小鼠的累积摄食量表现出差异，饲喂Trp水平为1.2g饲料的小鼠摄食量显著高于其它3组小鼠的摄食量（P＜0.05）；饲料中色氨酸水平对各组小鼠的体增重有明显的影响，Trp1.6组、Trp2.0组小鼠的体增重显著高于 Trp1.2组而显著低于 Trp2.4组（P＜0.05）；相应的各组小鼠的饲料利用率是Trp1.6组、Trp2.0组显著高于Trp1.2组而显著低于Trp2.4组（P＜0.05）。而在实验后期（15～28d），各组小鼠的摄食量没有表现出显著差异；各组小鼠的体增重情况是Trp1.2组体增重要高于其它三组（P＜0.05）；相应的各组小鼠的饲料利用率是 Trp1.2组最高，而Trp2.4组最低（P＜0.01）。从整个实验周期来看，Trp1.2组的小鼠摄食总量显著低于Trp2.0组、Trp2.4组的小鼠摄食总量（P＜0.05）；各组间体增重没有显著差异；Trp1.2组饲料利用率显著低于 Trp2.0组、Trp2.4组的小鼠（P＜0.05）。

2.2 不同色氨酸水平对小鼠血浆 Trp含量、Trp/BCAA的影响

表3表明，对照组与BCAA组小鼠血浆中Trp含量、Trp/BCAA之间没有显著性差异。随着饲料中Trp水平的增加，小鼠血浆中Trp水平随之增加，对照组中Trp1.6组、Trp2.0组要显著低于Trp2.4组而显著高于Trp1.2组（P＜0.05），BCAA组中Trp2.4组、Trp2.0组要显著高于Trp1.6组、Trp1.2组（P＜0.01）。由各组小鼠血浆中Trp/BCAA进行差异性分析可知，Trp2.4组、Trp2.0组要显著高于Trp1.6组、Trp1.2组（P＜0.05）。

表3 不同色氨酸水平对小鼠血浆Trp含量、Trp/BCAA的影响（±s，n=8）

表3 不同色氨酸水平对小鼠血浆Trp含量、Trp/BCAA的影响（±s，n=8）

色氨酸水平（Trp g/kg饲料）血浆Trp含量（mg/L） 血浆Trp/BCAA（Trp/BCAA）对照组 BCAA 对照组BCAA Trp1.2 6.11±0.82a 6.98±1.73ab 0.15±0.03a 0.14±0.02a Trp1.6 9.04±3.42cd 8.40±1.75bc 0.24±0.03bc 0.21±0.05ab Trp2.0 11.96±1.57de 12.85±1.05e 0.32±0.12d 0.30±0.06cd Trp2.4 16.82±2.02f 15.48±1.76ef 0.34±0.06d 0.31±0.06cd

表5 小鼠饲料色氨酸水平、血浆中色氨酸浓度、血浆中Trp/BCAA、下丘脑中5－HT含量以及小鼠摄食量之间的相关性分析

2.3 饲料中不同色氨酸水平对小鼠下丘脑中5－HT含量的影响

表4表明，对照组与BCAA组小鼠下丘脑中5－HT含量没有显著性差异。小鼠下丘脑中5－HT含量随着饲料Trp水平增高而增加，注射生理盐水的小鼠中，Trp2.4组、Trp2.0组小鼠下丘脑中5－HT含量明显高于Trp1.6组、Trp1.2组（P＜0.05）；注射BCAA溶液的小鼠中，Trp2.4组小鼠下丘脑中5－HT含量明显高于Trp1.6组、Trp1.2组（P＜0.05）。

表4 饲料中不同色氨酸水平对小鼠下丘脑中5－HT含量的影响（±s，n=8）

表4 饲料中不同色氨酸水平对小鼠下丘脑中5－HT含量的影响（±s，n=8）

色氨酸水平（Trp g/kg饲料）下丘脑中5－HT含量（5－HT!g/g湿重）对照组BCAA Trp1.2 5.018±1.742ab 4.272±0.980a Trp1.6 5.232±1.890ab 5.042±0.900ab Trp2.0 7.023±1.380bc 6.3022±1.243abc Trp2.4 7.300±1.667c 6.8342±2.557bc

2.4 相关性分析

对小鼠饲料色氨酸水平、血浆中色氨酸浓度、血浆中色氨酸与BCAA比值、下丘脑中5－HT含量以及小鼠摄食量之间进行相关性分析，结果表明：小鼠饲料色氨酸水平、血浆中色氨酸浓度、血浆中色氨酸与BCAA比值、下丘脑中5－HT含量相互之间呈显著正相关，而与小鼠摄食量呈显著负相关。

3 分析与讨论

食物中色氨酸被机体消化吸收后，通过血液循环系统进入大脑，在中枢神经系统内色氨酸在色氨酸羟化酶作用下生成5－羟色氨酸（5－HTP），最后在5－色氨酸脱羧酶作用下生成5－HT；同时，血液中游离色氨酸通过血脑屏障进入大脑，要受到支链氨基酸（BCAA）的竞争性抑制，原因是它们进入大脑的载体相同［8－9］；而下丘脑是控制食欲的中枢，下丘脑中5－HT对食欲有抑制作用，能减少机体摄食［4］。本研究发现，小鼠饲料中色氨酸水平、血浆中游离色氨酸水平、下丘脑中5－HT含量呈显著正相关，而这三者与小鼠的摄食量呈显著负相关（P＜0.05），饲喂色氨酸水平高饲料的小鼠会增加小鼠血液中游离色氨酸水平，这与Donald等［10］研究给予人体50、100g/L色氨酸剂量后血液中游离色氨酸要高于L－色氨酸缺乏剂量的结论相似；而血液中色氨酸水平高会增加进入下丘脑中游离氨基酸水平，从而提高下丘脑中5－HT合成，增加其5－HT含量。刘华珍［11］等研究也发现，在对禁食鸭腹腔注射色氨酸后，中枢神经系统内5－HT含量增加而摄食量减少。张庆生［12］等在对0～4周龄泰和乌骨鸡的研究中发现，饲料中色氨酸水平增高会降低鸡的摄食量。然而，Trevisi［13］等对幼猪的研究发现，在标准日粮中添加1g/kg L－Trp会增加口服产毒大肠杆菌（ETEC）幼猪的摄食量。色氨酸对摄食的具体调节机制还待进一步研究。刘华珍［11］等还发现，色氨酸对摄食的调节涉及到神经肽Y（NPY）。Masahiro等［14］研究发现，乙醇能增强色氨酸在通过提高血液色氨酸水平来增加中枢神经系统内5－HT含量的作用。

John［15］的报告中指出，人口服不同剂量的BCAA药剂后，血液中Trp/BCAA会降低。Madelyn等［16］的研究发现，改变血液中Trp/BCAA，会相应地改变中枢神经系统内5－HT前体—5－羟色氨酸（5－HTP）的含量，从而改变5－HT含量。本实验中虽然腹腔注射BCAA溶液组的小鼠血浆中Trp/BCAA、下丘脑中5－HT含量要低于注射生理盐水组，但没有显著差异。这可能与实验中BCAA注射剂量、检测时间和处理方法有关。

本实验中饲喂不同色氨酸水平的小鼠在实验前期（0～14d）和后期（15～28d）各组间小鼠生长速度不一。饲料利用率也有显著差异（P＜0.05），Trp2.0组、Trp2.4组要显著高于Trp1.2组。可能的原因是，因为饲料中色氨酸水平不一，影响氨基酸平衡及蛋白质的合成，从而影响小鼠的生长速度。Farnk等［17］在幼猪的研究也得到类似结论，在给幼猪不同色氨酸水平饲料35d后，饲料中色氨酸水平高的幼猪在生长期生长速度快，其蛋白质的合成速度也高于饲喂低水平色氨酸饲料的幼猪。张庆生［12］等发现，饲喂0.171%色氨酸水平的0～4周龄泰和乌骨鸡日增重要明显高于饲喂0.133%色氨酸水平的乌骨鸡。各组间小鼠在整个实验周期的体重增加没有显著差异，这可能是实验后期小鼠代偿性的自发摄取相应的色氨酸水平以满足正常的生长，进而体重增加没有显著差异。牟永斌等［18］在对早期断奶猪选择性采食研究发现，仔猪会选择性摄取添加色氨酸饲料以满足生长所需。

本实验结果表明，膳食中色氨酸水平可以调节机体内5－HT含量，进而调控摄食，这对畜牧业、人类健康具有重大意义，但其具体机制还需进一步研究。

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Effect of tryptophan on food intake and
hypothalamic 5－HT content in mice

LIN Yi，ZHU Jian－jin*，ZHOU Xiao－li，ZHANG Ting－ting，LIU Nan－nan
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

Objective：To research the effect of dietary tryptophan levels on food intake，free tryptophan in plasma，body weight gain，hypothalamic 5－HT content in mice and the relationships between them.Method：Eighty male Kunming mice were randomly divided into 4 groups fed with four different levels of tryptophan（1.2，1.6，2.0，2.4g tryptophan/kg diet）.After 28d，mice fed with same kind feed were randomly divided 2 groups and were respectively injected saline and 300mg/kg BCAA solution by intraperitoneal（control group and BCAA group），and after 90min，all mice were killed and the corresponding indicators were detected.Results：As dietary tryptophan levels raising，the hypothalamic 5－HT concentration increased and the food intake decreased.Data showed positive correlation between the dietary tryptophan levels and the hypothalamic 5－HT concentration，meanwhile，data showed negative correlation between them and the food intake.Trp/BCAA in plasma，hypothalamic 5－HT concentration in BCAA group and control group had no significant different.Conclusion：Dietary tryptophan affect food intake in mice may by regulating hypothalamic 5－HT concentration in mice.300mg/kg dose of BCAA solution had no significant impact on hypothalamic 5－HT concentration in mice.

tryptophan；5－hydroxytryptmanie；food intake；branched－chain amino acid

TS201.4

A

1002－0306（2011）01－0277－04

2010－01－11 *通讯联系人

林毅（1987－），男，在读硕士，研究方向：营养与食品卫生学。