腦室內(nèi)注射丁酸鈉調(diào)控弓狀核POMC和AgRP-NPY的基因表達(dá)：減少大鼠攝食和體重的中樞機(jī)制.pdf

1、目的：
　　丁酸是一種含4個(gè)碳原子的短鏈脂肪酸，哺乳動(dòng)物體內(nèi)的丁酸主要由膳食纖維在大腸經(jīng)厭氧微生物發(fā)酵產(chǎn)生，與鈉離子結(jié)合形成丁酸鈉。丁酸鈉是腸粘膜上皮細(xì)胞的主要能量來(lái)源，同時(shí)具有組蛋白脫乙酰酶抑制作用。已有研究報(bào)道丁酸鹽在能量代謝的外周調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮積極作用，但丁酸能否直接作用于中樞系統(tǒng)減少攝食和體重則知之甚少。下丘腦弓狀核POMC神經(jīng)元表達(dá)抑制食欲的阿片黑皮素原（POMC），AgRP/NPY神經(jīng)元共表達(dá)促進(jìn)食欲的刺鼠相關(guān)蛋白（A

2、gRP）和神經(jīng)肽Y（NPY），這些食欲相關(guān)神經(jīng)肽在維持機(jī)體能量平衡中扮演著重要角色。越來(lái)越多的研究證明此區(qū)域的AMPK和ERK1/2通路介導(dǎo)著眾多食欲信號(hào)因子的作用。因此，本研究通過(guò)給大鼠腦室內(nèi)注射丁酸鈉，觀察給藥急性期及亞急性期大鼠食欲、體重、糖耐量的變化，檢測(cè)丁酸鈉對(duì)大鼠下丘腦弓狀核POMC、AgRP、NPYmRNA表達(dá)的影響，以及探討丁酸鈉誘導(dǎo)的基因表達(dá)調(diào)控是否有 AMPK和 ERK1/2信號(hào)通路的參與。
　　方法：

3、　?、倌X室內(nèi)單次注射丁酸鈉，分別于1小時(shí)、6小時(shí)后斷頭取腦，收集下丘腦基底部弓狀核所在區(qū)域。RT-qPCR檢測(cè)目的基因表達(dá)水平；Western-blot檢測(cè)p-AMPK、P-ERK1/2蛋白表達(dá)水平；分析ERK1/2蛋白激酶抑制劑對(duì)基因表達(dá)的影響。②建立側(cè)腦室置管模型，術(shù)后恢復(fù)期7天。經(jīng)導(dǎo)管注射Angiotensin II嗜飲反應(yīng)陽(yáng)性說(shuō)明導(dǎo)管在側(cè)腦室。給自主活動(dòng)狀態(tài)下的大鼠腦室內(nèi)注射丁酸鈉，記錄注射后1小時(shí)、2小時(shí)、4小時(shí)的飼料消耗量。

4、③第三腦室置管+微滲膠囊皮下植入模型的建立；自術(shù)后第1天至第10天，每日于固定時(shí)間記錄飼料日攝入量；術(shù)后第0，2，4，6，8，10天，每日于固定時(shí)間稱(chēng)量大鼠體重；術(shù)后第11天行腹腔葡萄糖耐量實(shí)驗(yàn)；術(shù)后第13天行曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)；術(shù)后第14天收集下丘腦組織標(biāo)本；RT-qPCR檢測(cè)目的基因表達(dá)水平；Western-blot檢測(cè)p-AMPK、P-ERK蛋白表達(dá)水平。④飲食誘導(dǎo)肥胖大鼠模型的建立；第三腦室置管+微滲膠囊皮下植入模型的建立；自術(shù)后第1天至

5、第10天，每日于固定時(shí)間記錄飼料日攝入量；術(shù)后第0，2，4，6，8，10天，每日于固定時(shí)間稱(chēng)量大鼠體重；術(shù)后第11天行腹腔葡萄糖耐量實(shí)驗(yàn)；術(shù)后第13天行曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)；術(shù)后第14天收集下丘腦組織標(biāo)本；RT-qPCR檢測(cè)目的基因表達(dá)水平；Western-blot檢測(cè)p-AMPK、P-ERK蛋白表達(dá)水平。
　　結(jié)果：
　　⑴丁酸鈉注射1小時(shí)后， POMC mRNA表達(dá)水平明顯升高（P＜0.001）、AgRP和NPY mRNA表達(dá)水平均

6、顯著降低（P＜0.01）。⑵丁酸鈉注射1小時(shí)后，可誘導(dǎo)弓狀核ERK1/2磷酸化水平升高，AMPK磷酸化水平降低。⑶2.5ug的ERK1/2特異性抑制劑PD098059可使丁酸鈉誘導(dǎo)的p-ERK1/260.7％被逆轉(zhuǎn)，同時(shí)伴有POMC基因表達(dá)21.1%被阻斷（P＜0.05），而對(duì)AgRP和NPY基因表達(dá)沒(méi)有明顯影響（P＞0.05）；5ug的PD098059可使丁酸鈉誘導(dǎo)的p-ERK1/2完全被逆轉(zhuǎn)，伴有POMC基因表達(dá)53.6%被阻斷，而

7、僅有23–29%AgRP和NPY基因表達(dá)抑制被逆轉(zhuǎn)。⑷自主活動(dòng)狀態(tài)下，注射丁酸鈉后1-2小時(shí)內(nèi)大鼠的飼料攝入量明顯減少（P＜0.05）。⑸普通大鼠緩釋給藥第4天丁酸鈉組飼料日攝入量明顯少于對(duì)照組（P＜0.05），從第5天開(kāi)始兩組的飼料日攝入量趨于接近。⑹普通大鼠緩釋給藥期間丁酸鈉組體重增長(zhǎng)比對(duì)照組緩慢。⑺普通大鼠緩釋給藥11天，兩組動(dòng)物腹腔葡萄糖耐量試驗(yàn)無(wú)差異。⑻普通大鼠緩釋給藥13天，兩組動(dòng)物曠場(chǎng)試驗(yàn)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。⑼普通大鼠緩釋給

8、藥14天，丁酸鈉增強(qiáng) POMC mRNA表達(dá)（P＜0.001）；抑制AgRP和NPY mRNA表達(dá)（P＜0.05）。⑽肥胖大鼠緩釋給藥第3-4天丁酸鈉組飼料日攝入量明顯少于對(duì)照組（P＜0.05），從第5天開(kāi)始兩組的飼料日攝入量趨于接近。⑾肥胖大鼠緩釋給藥期間丁酸鈉組體重增長(zhǎng)比對(duì)照組緩慢。⑿肥胖大鼠緩釋給藥11天，兩組動(dòng)物腹腔葡萄糖耐量試驗(yàn)無(wú)差異。⒀肥胖大鼠緩釋給藥13天，兩組動(dòng)物曠場(chǎng)試驗(yàn)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。⒁肥胖大鼠緩釋給藥14天，丁酸鈉