胃電刺激調(diào)控大鼠攝食和體重的中樞和外周機制.pdf

1、肥胖是一種慢性代謝性疾病，它不僅是動脈粥樣硬化和缺血性心臟病、2型糖尿病、某些腫瘤等疾病的危險因子，也給家庭和社會帶來了巨大的經(jīng)濟負擔(dān)。目前肥胖仍缺乏安全有效的治療方法，近年來研究顯示胃電刺激（gastric electrical stimulation，GES）具有治療肥胖的潛能，但 GES治療肥胖的臨床療效不一，這些與其方法學(xué)未標化，及治療肥胖的具體機制未能完全闡明有關(guān)。下丘腦是調(diào)控攝食和能量代謝的中樞，包括多個重要核團和多種神經(jīng)肽

2、，組成一個復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)控攝食和能量代謝平衡。攝食相關(guān)神經(jīng)肽及其受體不僅在下丘腦表達，調(diào)控攝食，而且也表達于脂肪組織和胃組織，調(diào)節(jié)脂肪組織代謝和胃運動。以往研究表明 GES的抗肥胖效應(yīng)涉及外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，然而，很少有研究關(guān)注GES對脂肪組織的影響。而且GES是否通過影響下丘腦，脂肪組織和胃攝食相關(guān)神經(jīng)肽 NPY，α-MSH，orexin，oxytocin及其受體的表達，進而引起體重下降，有待進一步研究。當(dāng)前，大多關(guān)于 GES治療

3、肥胖機制的研究是建立在急性GES模型的基礎(chǔ)上，而GES治療肥胖是一個慢性過程。因此慢性GES更能模擬GES治療肥胖的過程，也更有利于研究其治療肥胖的方法學(xué)和機制。本研究旨在全面探索慢性 GES治療肥胖的參數(shù)和部位及其機制，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　本研究擬：（1）通過觀察不同參數(shù)和部位的慢性 GES對飲食誘導(dǎo)肥胖（diet-induced obesity，DIO）鼠攝食和體重的影響，尋找慢性GES減少體重的最佳參數(shù)和部位；（2

4、）采用配對喂養(yǎng)的方法，揭示慢性 GES對脂肪組織的影響，并探索這種影響是否獨立于慢性 GES引起的厭食效應(yīng)；（3）檢測不同組織攝食相關(guān)神經(jīng)肽NPY，α-MSH，orexin，oxytocin及其受體的表達，明確慢性GES是否通過上述物質(zhì)發(fā)揮抗肥胖效應(yīng)；（4）通過神經(jīng)電生理研究，觀察急性 GES對下丘腦背內(nèi)側(cè)核（dorsomedial hypothalamus，DMH）胃擴張敏感神經(jīng)元放電的影響，明確急性GES是否可以影響DMH，為后續(xù)研

5、究DMH在慢性GES抗肥胖效應(yīng)中的機制奠定基礎(chǔ)。本研究分為以下三部分：
　　第一部分不同參數(shù)和部位的慢性胃電刺激對肥胖鼠攝食和體重的影響
　　目的：觀察不同參數(shù)和部位的慢性GES對DIO鼠攝食和體重的影響，尋找慢性GES減少體重的最佳參數(shù)和部位。
　　方法：將構(gòu)建成功的DIO鼠進行如下研究：
　　實驗1：15只DIO鼠隨機分為三組：GG-3mA組（3mA，3 ms，20 Hz，2 s on，3 s off，胃大彎

6、側(cè)）；SGES組（電極連接刺激器，但未給予刺激）；DIO組（未給予手術(shù)），每組大鼠5只。慢性GES：每天相同時間給予2小時電刺激，連續(xù)4周。所有大鼠在刺激前稱重。刺激過程中，每周在指定的時間監(jiān)測肥胖鼠的攝食量和體重。平均每日的攝食量（g/day）由一周攝食總量除以7得到。
　　實驗2：15只DIO鼠隨機分為三組：GG-6mA組（6 mA，4 ms，40 Hz，2 s on，3 s off，胃大彎側(cè)）；GL-6mA組(6 mA，4

7、ms，40Hz，2 s on，3 s off，胃小彎側(cè)）；SGES組，每組大鼠5只。慢性GES及大鼠攝食和體重監(jiān)測同前。
　　實驗3：48只DIO大鼠隨機分為三組：SGES組；SGES-PF組（限制假刺激組大鼠攝食量與實驗2中體重增量最少的一組相同）；刺激組（刺激參數(shù)和部位和實驗2中體重增量最少的一組相同），每組大鼠16只。慢性GES及大鼠攝食和體重監(jiān)測同前。
　　結(jié)果：分別論述三部分實驗結(jié)果：
　　實驗1：4周刺激過

8、程中，DIO，SGES和GG-3mA三組大鼠攝食量無明顯改變，4周刺激結(jié)束后，三組大鼠的平均每日攝食量（g/d）分別為23.6±0.4，23.4±0.4，23.0±0.7（P>0.05），體重增量百分比分別為23.6％，21.5%，21.0%（P>0.05）。
　　實驗2：三組大鼠的平均每日攝食量（g/d）為：刺激1周，GL-6mA組和GG-6mA組較SGES組顯著抑制大鼠攝食（18.5±0.4 vs.22.5±0.6，P=0.0

9、00；19.4±0.7 vs.22.5±0.6，P=0.003）；刺激2-3周，GG-6mA組平均每日攝食量與刺激1周改變不明顯，但GL-6mA組下降明顯；刺激4周，相比SGES組，GL-6mA組和GG-6mA組顯著減少攝食（15.4±0.9vs.23.7±0.4，P=0.000；18.9±1.3vs.23.7±0.4，P=0.003），GL-6mA組相比 GG-6mA組減少更明顯（P=0.022）。三組大鼠體重增量百分比：刺激1周，G

10、L-6mA組和GG-6mA組較SGES組明顯減少（-5.1% vs.4.2%，P=0.000；-1.0%vs.4.2%，P=0.001）；刺激2-3周，刺激組體重增量百分比均小于SGES組；刺激4周，GL-6mA和GG-6m相比SGES組明顯減少（4.0% vs.22.5%，P=0.000；9.6%vs.22.5%，P=0.000）。前者相比后者減少更顯著（4.0% vs.9.6%，P=0.022）。
　　實驗3：刺激過程中SGE

11、S-PF和GL-6mA組大鼠攝食量相同，三組大鼠體重增量百分比：刺激1周，GL-6mA組明顯小于SGES組（-5.6% vs.4.0%，P<0.0001），但SGES-PF組大于SGES組（7.8% vs.4.0%，P=0.007）；刺激2周，GL-6mA組和SGES-PF組均小于SGES組（1.9% vs.11.0%，P=0.000；6.7%vs.11.0%，P=0.023）；刺激3周，前兩組大鼠體重增量百分比均小于 SGES組，刺激

12、4周，GL-6mA組和SGES-PF組均小于SGES組（3.6%vs.20.9%，P=0.000；11.4%vs.20.9%，P=0.000），前者較后者減少更明顯（3.6%vs.11.4%，P=0.001）。
　　結(jié)論：慢性GES對DIO鼠攝食和體重的影響呈能量和部位依賴性。6 mA，4 ms，40 Hz，2 s on，3 s off的胃小彎側(cè)電刺激可以更有效的減少DIO鼠攝食和體重。GES的減重作用可能部分獨立于GES引起的厭

13、食效應(yīng)。
　　第二部分慢性胃電刺激通過調(diào)節(jié)多種組織攝食相關(guān)神經(jīng)肽減輕肥胖鼠體重
　　目的：探索慢性GES調(diào)控DIO鼠攝食和體重的中樞和外周機制。
　　方法：將48只DIO鼠隨機分為三組：（1）假刺激組（SGES，電極連接刺激器，不給予刺激）；（2）刺激組（GL-6mA，參數(shù)為6 mA，4ms，40Hz，2son，3soff的大彎側(cè)GES）；（3）配對喂養(yǎng)組（SGES-PF，限制假刺激組大鼠攝食量和刺激組大鼠相同）。慢性

14、GES：每天相同時間給予2小時刺激，連續(xù)4周。4周末分析各組大鼠附睪旁脂肪組織重量，脂肪細胞大小，運用酚紅餐的方法檢測胃排空，分析多個組織（下丘腦、脂肪、胃）攝食相關(guān)神經(jīng)肽和它們受體的表達水平。
　　結(jié)果：GL-6mA和SGES-PF相對SGES明顯減少DIO鼠附睪旁脂肪組織重量，前者較后者減少更明顯（6.7±1.2g vs.9.7±2.2g，P<0.05）。相比SGES組，GL-6mA比SGES-PF組更明顯的縮小脂肪細胞。GL

15、-6mA可有效減緩 DIO鼠胃排空，SGES，SGES-PF和 GL-6mA組的胃排空分別為46.1±6.8%，47.0±8.1%和27.1±4.0%（P<0.05）。 qRT-PCR結(jié)果顯示：GL-6mA能明顯減少下丘腦組織中NPY，NPY1R，Prepro-OX和OX2R mRNA的表達（P<0.05），增加POMC，MC4R和 OXT mRNA的表達（P<0.05）；相反的，SGES-PF增加NPY mRNA的表達（p<0.05）

16、，減少POMC mRNA的表達（P<0.05）。而且GL-6mA顯著減少脂肪組織中l(wèi)eptin，NPY，NPY1R，OX2R和 OXTR mRNA的表達（P<0.05），增加 NPY2R和 MC4R mRNA的表達（P<0.05）。 GL-6mA能顯著抑制胃組織中 ghrelin，NPY，NPY1R和 Prepro-OX mRNA的表達（P<0.05），增加OX2R和OXT mRNA的表達（P<0.05）。SGES-PF未能改變脂肪和胃

17、組織中上述物質(zhì)的表達。共聚焦結(jié)果顯示：GL-6mA減少下丘腦外側(cè)區(qū)以及胃組織中orexin蛋白的表達，增加下丘腦室旁核、室上核和胃組織oxytocin蛋白的表達。
　　結(jié)論：慢性GES能有效減少DIO攝食，減輕脂肪組織重量并減緩胃排空，進而減輕DIO鼠體重，下丘腦，脂肪組織和胃組織的NPY，α-MSH，orexin，oxytocin及其受體可能參與了慢性GES的抗肥胖效應(yīng)。
　　第三部分急性胃電刺激對下丘腦背內(nèi)側(cè)核胃擴張敏感

18、神經(jīng)元放電的影響
　　目的：觀察急性GES對下丘腦背內(nèi)側(cè)核（dorsomedial hypothalamus，DMH）胃擴張敏感神經(jīng)元放電的影響，探討其調(diào)控攝食的中樞機制。
　　方法：采用神經(jīng)電生理的方法記錄DMH神經(jīng)元胞外放電活動，用胃擴張的方法鑒定下丘腦DMH中胃擴張敏感神經(jīng)元，觀察急性GES對DMH中胃擴張敏感神經(jīng)元放電的影響。
　　結(jié)果：27只SD（Sprague-Dawley）雄性大鼠中記錄到80個DMH神經(jīng)

19、元放電，其中37個（46.3%）神經(jīng)元在胃擴張后放電頻率降低，鑒定為GD-I神經(jīng)元，19個（23.8%）神經(jīng)元在胃擴張后放電頻率升高，鑒定為GD-E神經(jīng)元。觀察37個GD-I神經(jīng)元對GES的反應(yīng)，其中25個（67.6%）神經(jīng)元被GES抑制，7個（18.9%）神經(jīng)元被GES激活，另5個（13.5%）神經(jīng)元對GES沒有反應(yīng)。觀察19個GD-E神經(jīng)元對GES的反應(yīng)，其中7個（36.8%）神經(jīng)元被GES抑制，6個（31.6%）神經(jīng)元被GES激活