禽类Ghrelin研究进展

陈文明，何 敏，杨 欢

（四川农业大学动物医学院，四川雅安625014）

Ghrelin是迄今为止发现的生长激素促分泌素受体（growth hormone secretagogues receptor，GHSR）的唯一天然内源性配体，最早是由日本学者Sirotkin A等［1-3］从大鼠胃组织提取物中分离纯化而来的由28个氨基酸组成的多肽，是继生长激素促释放激素（growth hormone releasing hormone，GHRH）和生长抑素（somatostatin，SS）外，第3个调节生长激素（growth hormone，GH）分泌的主要激素。其主要由胃腺或胃黏膜皱襞内特定的内分泌细胞分泌，在哺乳动物其具有调节生长激素分泌、机体摄食、胃肠运动、能量代谢、生殖及细胞增殖和凋亡等多种生物学作用。从2002年Kaiya首次从鸡腺胃中分离出鸡Ghrelin至今，关于禽类Ghrelin的报道已有不少，论文就近年关于禽类Ghrelin的分子结构、组织分布、生物功能的研究进行综述。

1 Ghrelin的分子结构

哺乳动物Ghrelin由其前体分化而来，多由28个氨基酸组成，分子质量约为3.3ku，颗粒直径约为90mm～150mm，其前体N-末端的前23个氨基酸为信号肽，从第24位到第51位的28个氨基酸为Ghrelin成熟肽序列，C-末端的P-R结构（脯氨酸-精氨酸）为其识别部位。根据第3位丝氨酸（ser3）是否发生辛酰基化，Ghrelin有N-末端去辛酰基化和N-末端辛酰基化两种存在形式，其中只有N-末端辛酰基化的Ghrelin（cayl-Ghrelin）才能与生长激素促分泌素受体结合，N-末端辛酰基化被认为对保证其与GHSR结合及生理活性是必需的［2-3］。与哺乳动物相似，禽类Ghrelin也是由其前体分化而来，前体同样包括信号肽、成熟肽和C-末端肽3部分，第3位丝氨酸也需要发生酰基化，才能生成具有生物活性的Ghrelin。不同禽类Ghrelin之间也有所不同，如：鸡Ghrelin前体由116个氨基酸构成，N-末端的前24个氨基酸为其信号肽，此后的26个氨基酸为成熟肽，C-末端存在A-A（精氨酸-精氨酸）识别位点，成熟肽第3位丝氨酸发生正辛酰化或正癸酰化修饰，与人具有54%序列同源性［4］。非洲鸵鸟Ghrelin成熟肽则由28个氨基酸残基构成，与鸡具有73%的序列同源性［5］。此外，禽类 Ghrelin N-末端的前7个氨基酸残基具高度保守性，其中的前4个氨基酸为其最小的生物活性中心［5］。

2 Ghrelin的组织分布

Ghrelin广泛分布于机体的各种组织中。Feng K等［6］采用实时定量PCR对Ghrelin在草鱼体内的表达进行研究发现，Ghrelin mRNA在草鱼的垂体、下丘脑、肠道、肝、心脏、脾脏、鳃、肌肉和白色脂肪组织中均有表达。同样，Zhou C等［7］在齐口裂腹鱼的肠道、肝、脑、心脏、脾脏、头肾、鳃和肌肉中也均检测到有 Ghrelin mRNA 表达。此外，Aydin S等［8］对Ghrelin在小鼠体内的分布进行研究，结果显示，Ghrelin在小鼠泌尿生殖系统（前列腺、精液腺、睾丸、卵巢、子宫、肾）、感觉器官（皮肤、舌、眼睛、泪腺）、免疫系统（脾脏、胸腺）、呼吸系统（肺、气管、隔膜）、循环系统（大动脉、心脏）、神经系统（大脑）及其他组织（脂肪组织、肌肉组织、牙齿）中均有分布。Vitari F等［9］研究发现Ghrelin在猪的胃、十二指肠、空肠、回肠和盲肠中均有分布。而关于禽类Ghrelin的组织分布也已有许多报道。元艳等［10］运用免疫组织化学技术对Ghrelin在天府肉鸭胸腺发育过程中的分布及变化规律研究发现，Ghrelin免疫阳性细胞弥散分布于20日胚龄至胚后32周龄的胸腺小叶皮质和髓质，主要为胸腺上皮细胞和巨噬细胞。阳性细胞数量在胚胎期无明显差异，在胚后胸腺继续发育期和成熟期呈波浪状变化，在退化期呈下降趋势。说明了在天府肉鸭胸腺发育中存在Ghrelin免疫阳性细胞，其数量表现出明显增龄变化特性，这与胸腺退化密切相关。Wang J等［5］运用 RT-PCR技术对Ghrelin在非洲鸵鸟胃肠道的基因表达进行研究发现，Ghrelin mRNA在非洲鸵鸟的腺胃、肌胃、十二指肠、回肠、盲肠和直肠中均有表达。此外，Wang J X等［11］还对Ghrelin在非洲鸵鸟小脑内的分布进行了研究，结果显示，Ghrelin在非洲鸵鸟的整个小脑中均有分布，在小脑皮质的分布密度从分子层到蒲肯野细胞层逐渐降低，细胞多为梭形和不规则多边形。

3 Ghrelin生物功能研究概况

关于禽类Ghrelin生物功能的研究，主要集中于调节内分泌系统激素的分泌、调节胃肠运动、调节生殖腺体的发育和激素分泌及调节摄食和能量平衡等方面。

3.1 对内分泌系统作用的研究

Ghrelin无论是通过中枢或外周途径均可促进GH的分泌已被大量试验研究证明，现有的研究表明Ghrelin除了能促进GH的分泌外，可能还会影响其他一些激素的分泌。Lotfi A等［12］研究蛋内注射Ghrelin对新生雏鸡血清胰岛素水平的影响发现，在孵化10d的鸡蛋内注射50ng或100ng的Ghrelin能显著提高新生雏鸡血清胰岛素水平。此外，Lotfi A等［13］还研究了蛋内注射 Ghrelin对新生雏鸡血清丙二醛水平的影响，结果发现，在孵化5d和10d的鸡蛋内注射50ng或100ng的Ghrelin能降低新生雏鸡血清丙二醛水平。Shahryar H A等［14］研究蛋内注射Ghrelin对新生雏鸡甲状腺激素的影响发现，蛋内注射100ng Ghrelin能使新生雏鸡血浆中四碘甲状腺原氨酸（thyronine，T4）的水平升高，而注射50ng没有明显变化。

3.2 对摄食和能量平衡作用的研究

摄食和能量平衡的调节对确保机体具有足够的能量维持生长、繁殖和日常活动是必需的，能量平衡受到破坏能导致复杂的疾病，主要表现为摄食和体重的异常变化，Ghrelin是调节摄食和能量平衡的重要内源性肽类激素，被誉为能量平衡的中央调制器［15］。Vizcarra J等［16］研究被动免疫 Ghrelin对火鸡摄食的影响发现，被动免疫Ghrelin可以增加火鸡的摄食量，间接的说明了Ghrelin具有抑制摄食的作用。现有的研究表明Ghrelin无论是通过中枢还是外周途径对哺乳动物摄食均表现为促进作用［17］，但对禽类对表现为抑制作用。由此推测，Ghrelin调节禽类和哺乳动物摄食的机制有所不同。Jonaidi H 等［18］研究发现 Ghrelin可通过抑制γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）在大脑摄食中心的合成和释放来降低雏鸡的摄食量，并认为γ-氨基丁酸能系统介导了Ghrelin的摄食抑制作用。Zndehdel M 等［19］研究认为Ghrelin对鸡的摄食抑制作用可能被5-羟色胺（5-hydroxy tryptamine，5-HT）通过5-HT2C受体机制所介导。关于Ghrelin对能量平衡的调节，Shahryar H A 等［20］研究发现对雌性肉鸡侧脑室注射50ng／kg体重或100ng／kg体重Ghrelin对血清甘油三脂和磷水平的影响较大，对血浆钙和胆固醇水平的影响较小；侧脑室注射50ng／kg体重Ghrelin能降低血浆甘油三脂和胆固醇浓度，增加磷和碱性磷脂酶的浓度。

3.3 对生殖系统作用的研究

杜晨光等［21］研究Ghrelin在绵羊有腔和成熟卵泡内壁层颗粒细胞形成黄体后的表达情况发现，发情期黄体细胞的免疫活性远强于其前身壁颗粒细胞，而且Ghrelin mRNA相对表达量也显著高于其前身壁颗粒细胞。Ghrelin免疫活性和mRNA水平在黄体形成前后的显著变化间接表明Ghrelin对于黄体功能变化具有潜在调控作用。同样，Sirotkin A V等［22］研究发现Ghrelin和生长激素促分泌素受体-1a（growth hormone secretagogues receptor，GHSR-1a）基因在鸡卵泡内均有表达，Ghrelin1-18不仅能够增加含有增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）和细胞周期蛋白 B1（cyclinB1）的颗粒细胞百分比，降低caspase-3和bax表达细胞及TUNEL阳性细胞的百分比，增加PCNA、bax和p53在卵泡壁的蛋白质含量，而且还能促进孕酮（progesterone，P4）、雌二醇（estradiol，E2）和精氨酸催产加压素（arginine vasotocin，AVT）释放；提示了Ghrelin可能参与鸡性腺一些重要功能的调节，如细胞增殖、凋亡和激素释放。此外，杨燕燕等［23］研究Ghrelin对绵羊早期胚胎发育的影响发现，Ghrelin对绵羊体外受精4-细胞、8-细胞胚胎发育具有促进作用。Lotfi A等［24］通过研究蛋内注射Ghrelin对肉鸡孵化率、出壳重量和孵化后性能的影响发现，在鸡蛋内注射Ghrelin会降低鸡的孵化率，增加鸡的出壳重量和孵化后性能，在孵化10d的鸡蛋中注射100ng Ghrelin可增加腿部、胸部和肌胃的重量及腹部脂肪的沉积。

3.4 对消化系统作用的研究

Ghrelin调节哺乳动物胃肠运动的生理作用已被广泛研究［3］。陈忠梅等［25］研究Ghrelin对大鼠胃排空及小肠传输功能的作用发现，Ghrelin可以显著加快清醒大鼠胃排空进程和加速小肠运输功能。在哺乳动物体内，Ghrelin在促进动物摄食的同时，也增强胃肠蠕动，以促使食物能快速转移至肠道，提高营养物质在消化道的吸收；Ghrelin对鸡摄食具有抑制作用，如果按这种逻辑推理，Ghrelin对鸡胃肠蠕动应该具有抑制作用。Kitazawa T等［3］发现鸡Ghrelin对鸡腺胃收缩的诱导作用具有年龄依赖性，从0～100日龄鸡Ghrelin对腺胃收缩的诱导作用逐渐下降，而对嗉囊收缩的诱导作用没有变化。表明，Ghrelin无论对哺乳动物还是禽类胃肠运动均表现为促进作用。关于Ghrelin促进胃肠运动的作用机制，Fujimiya M 等［26］认为 Ghrelin对胃肠运动的促进作用可能是通过激活迷走神经传入神经末梢的GHS-R和影响下丘脑神经肽Y（neuropeptide Y，NPY）神经元来完成的，大脑中的Y2和／或Y4受体可能参与介导了这一过程。

4 关于Ghrelin的其他研究

目前对参与调节Ghrelin分泌的因素有那些还不太清楚。摄食被认为是调节Ghrelin分泌的重要因素。Khan M S等［27］研究表明，侧脑室注射 UCN-3（一种促肾上腺激素释放激素家族肽）能够增加鸡血浆Ghrelin浓度，促进Ghrelin mRNA在间脑的表达，降低Ghrelin mRNA在腺胃的表达。Sirotkin A V等［22］也发现禁食可促进 Ghrelin及其受体GHS-R1a基因在老年鸡下丘脑和性腺中的表达，而抑制Ghrelin基因在幼年鸡下丘脑和性腺中的表达。

5 小结与展望

关于啮齿类动物Ghrelin的研究已比较透彻，而对于禽类Ghrelin的研究相对滞后。目前关于禽类Ghrelin的研究虽已有不少报道，但对于禽类Gh-relin我们还不十分清楚，还有许多值得我们继续研究的地方：①Ghrelin对哺乳动物的摄食具有促进作用，而对禽类的摄食却具有抑制作用，虽然目前关于Ghrelin对哺乳动物和禽类的摄食调节作用为什么不同及禽类Ghrelin的作用机制是什么的研究已有报道，但是对Ghrelin调节禽类摄食的机制的认识还存在分歧，有待进一步研究和考证；②已有研究表明禁食能改变禽类血浆Ghrelin浓度，但关于影响禽类Ghrelin分泌的因素都有哪些，分泌的调节机制是什么，还不是很清楚，还有待进一步研究；③目前关于禽类Ghrelin的研究还仅限于个别禽类，许多禽类Ghrelin的分子结构、组织分布和生物功能都是未知的；④过去认为des-acyl-Ghrelin是没有生物活性的，但近年的研究发现des-acyl-Ghrelin可能具有一定的生物功能，而关于其都具有那些生物功能，还需要继续研究；⑤禽类Ghrelin第3位丝氨酸的辛酰化对其生物活性是必须的，但是都有那些酶参与了禽类Ghrelin的酰基化还不清楚，还需要进一步研究。

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