反刍动物Ghrelin研究进展

刘 璐，夏利宁，姚 刚，赵红琼

（新疆农业大学动物医学学院，新疆乌鲁木齐830052）

Ghrelin的发现之旅源于人们观察到吗啡具有促进生长激素（growth hormone，GH）分泌的作用，进而在动物体中分离到了脑啡肽类物质，并发现合成了一系列脑啡肽类似物，它们具有选择性促进GH 分泌的作用，这些类似物被称为促生长激素释放物（GH-secretagogue，GHS）［1］。1996年，美国科学家Howard等在人和猪的下丘脑、垂体、腹内侧核和漏斗核发现并克隆出了一种G 蛋白偶联受体，并且证明了它是其中一种合成的促生长激素释放物MK-0677作用的受体，因而该受体被命名为生长激素促泌素受体（growth hormone secretagogue receptor，GHS-R），但其内源性配体尚不清楚。此后很多相关研究小组开始寻找这个受体的内源性配体。1999年，日本科学家Kojima利用能够稳定表达GHS-R 的细胞株，从大鼠胃中首先提纯出含28个氨基酸的活性多肽。该多肽可以激活GHS-R 并刺激GH 的分泌。这种GHS-R 的内源性配体被命名为Ghrelin。“ghre”在原始印欧语中具有“生长”的意思，“gh”是生长激素的缩写，“rel”可以看做“release（释放）”的一部分［2］，因此用Ghrelin来命名一个具有促进生长激素释放活性的多肽是相当贴切的。由于Ghrelin的发现只有十几年，我国学术界对Ghrelin的翻译也不统一，主要有“生长激素释放肽”、“生长素”、“胃促生长素”、“胃饥饿素”和“促生长激素释放激素受体配体”等。由于Ghrelin的中文翻译的不统一，故而我国很多研究人员在论文中直接使用其英文名称。

Ghrelin多肽N-端第3位的丝氨酸残基被疏水的n-辛酰基修饰，这对于维持Ghrelin 的活性是必需的，这种被修饰的Ghrelin 被称为酰基化Ghrelin。目前已发现的Ghrelin 受体有GHS-R 1a 和GHS-R 1b 两 种 型。GHS-R 1a为Ghrelin的功能性受体，Ghrelin 的促GH 释放效应主要是通过与GHS-R 1a结合而发挥的，而GHS-R1b目前未发现其药理学活性。用放射免疫法（RIA）测定表明，荷斯坦牛6月龄母牛血浆总Ghrelin（包括酰基化Ghrelin、非酰基化Ghrelin和Ghrelin的C-端残基）的生理水平2.8ng／mL±0.7ng／mL是酰基化Ghrelin生理 水平195.1pg／mL±33.7pg／mL 的16倍［3］。根据Uniprot中Ghrelin序列比较，显示Ghrelin N-端的10个氨基酸序列在哺乳动物呈高度保守，证明其N-端氨基酸序列在执行生物学功能方面的重要性。牛和羊Ghrelin为27个氨基酸的形式，只有17位的1个氨基酸不同（羊为脯氨酸，牛为精氨酸）。

1 反刍动物Ghrelin的组织分布

探查反刍动物Ghrelin 的组织分布，有利于了解分泌Ghrelin的主要组织，为探究机体是如何调控Ghrelin打下基础。Ghrelin免疫活性细胞广泛的分布于牛、绵羊和马的颈部到胃底泌酸腺。对Kazak公绵羊的下丘脑、垂体、心脏、肝脏、瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃、十二指肠和背最长肌进行检测，均发现有Ghrelin mRNA 的分布，其中在皱胃中表达量远高于其他组织［4］。在奶牛乳清和乳中均检测到酰基化和非酰基化Ghrelin的存在［5］。运用RT-PCR技术证实Ghrelin 基因在乌珠穆沁羊子宫体、输卵管、子宫颈和阴道组织内均有表达且表达量不同，子宫体表达量最高，输卵管次之，子宫颈和阴道内的表达量最少［6］。在羊卵母细胞检测到了Ghrelin 和GHS-R1a的mRNA 及其蛋白质的存在［7］。在内蒙古羊卵泡中也检测到了Ghrelin mRNA 及其多肽的存在，并且发现不同周期Ghrelin mRNA 的表达量也不同，在黄体生成期最高，而消退期最低［6］。Ghrelin／GHS-R 系统在生殖系统的发现从组织学角度提示Ghrelin可能与反刍动物生殖周期的调节和妊娠有重要关系。

2 Ghrelin对反刍动物的生物学作用

2.1 对生长激素分泌的调控

在反刍动物体内外试验均证明，Ghrelin不论是静脉注射、动脉注射、脑内注射，还是在离体试验中，均能够促进生长激素（GH）的释放，且呈现剂量依赖性关系，该作用比下丘脑生长激素释放素（GHRH）的作用弱。但是3μ／kg体重rGhrelin对GH的释放作用弱于2.5μ／kg体重鼠GHRH［9］，提示Ghrelin虽然可以促进GH 的分泌，但是其作用效果弱于GHRH。ThidarMyint等研究表明静脉一次性分别注射bGhrelin和人GHRH（hGHRH）在断奶前后犊牛均能够升高血浆GH 水平，然而将bGhrelin和hGHRH 同时注射，在断奶前显示出了协同升高GH 水平，但是在断奶后这种协同作用未检测到［10］。莎能奶山羊静脉 注射Ghrelin（3.0 μg／kg），3h 后 宰 杀，检 测 发现下丘脑中GHRH mRNA 的表达显著上调［11］。但在小公牛下丘脑基底部弓状核输注10nmol的rGhrelin 显著地促进GH 释放（P＜0.05），并且在输注后10min检测到峰值，在1h后降低至正常水平［9］。这些研究结果说明，Ghrelin 可能是通过GHRH 途径调节垂体GH 释放，也可能间接地通过下丘脑来完成这种作用。

Ghrelin分子存在两种形式，即酰基化Ghrelin和去酰基化Ghrelin。酰基化Ghrelin能够促进绵羊GH 的分泌，调节葡萄糖诱导的胰岛素等激素的分泌［12］。在静脉注射酰基化bGhrelin（1.0 U／kg体重）之前5 min 注射非酰基化bGhrelin（10.0 μg／kg体重），并未影响酰基化Ghrelin的促GH 和胰岛素释放作用［13］，提示非酰基化Ghrelin可能不是酰基化Ghrelin在调控内分泌作用中的颉颃剂。

2.2 促进食欲、调节能量平衡

在单胃动物研究普遍认为Ghrelin可能通过胃肠道、下丘脑和垂体来调节食欲和能量平衡，是一种能够促进食欲的激素。对定期饲喂的Suffolk母羊进行检测发现在即将饲喂前Ghrelin 水平短暂激增，餐后几分钟内Ghrelin水平又迅速降低［14］，该结果表明反刍动物饥饿时Ghrelin 水平升高，可能和增加食欲有关。给未成熟母绵羊脑室输注Ghrelin可增加下丘脑神经肽Y（NPY）mRNA 表达及其多肽免疫活性物质量［15］。由于神经肽Y 被经典地归于能够促进食欲的激素，因此Ghrelin和神经肽Y在调节食欲方面可能存在相互的间接调控作用。然而，在4周龄代乳料饲喂羔羊餐后尽管血浆GH 改变，但是Ghrelin水平没有变化，在13 周龄苜蓿颗粒饲料饲喂羔羊餐后血浆GH 和Ghrelin水平均没有变化［16］，该研究结果对在羊Ghrelin是否具有调控食欲提出了质疑。在此值得一提的是我们曾经给饥饿24h后的8头7月龄荷斯坦公牛饲喂常规精料，用放射免疫法测定血浆Ghrelin水平，并没有发现在饲喂前后Ghrelin 水平有统计学意义的差异（该结果未发表），因此，我们认为在反刍动物Ghrelin水平是否真的具有调控食欲的功能值得进一步探讨。在禁食公牛静脉注射bGhrelins可升高血浆GH 水平但不影响血浆胰岛素、血糖和游离脂肪酸（NEFA）水平［17］。去势Suffolk公羊在禁食和饲喂状态下，Ghrelin对葡萄糖诱导的胰岛素分泌分别具有抑制和促进作用［18］。公羊在饲喂后3h 静脉输注羊Ghrelin可增强葡萄糖诱导的胰岛素分泌［12］。这些结果提示Ghrelin可能参与调控机体的能量代谢，也存在通过对食欲的调节来发挥对能量平衡的调节作用。

2.3 对生殖和泌乳的调控

我国研究人员对反刍动物Ghrelin功能的研究相对较少，主要集中在其对反刍动物生殖功能的影响。杜晨光等［19］报道绵羊发情期黄体细胞的Ghrelin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，表明Ghrelin对于黄体功能具有潜在调控作用。Ghrelin基因或其多肽在反刍动物生殖系统均被检测到［6］，表明Ghrelin可能与生殖周期和妊娠的调节有重要关系。在哺乳期的萨能奶山羊（40.6kg±2.8kg）乳腺组织中，能够稳定的检测到Ghrelin和GHSR-1a的mRNA，并且Ghrelin、GHS-R1a和β-酪蛋白的表达模式非常相似，在哺乳期中产奶量最高时（60d～120d）表达量最高，在产奶量最低时（180d）表达量最低；同时发现Ghrelin在培养的乳腺组织和乳腺上皮细胞能够剂量依赖性的促进β-酪蛋白的表达，并且能够被D-Lys3-GHRP6控制［20］，这说明Ghrelin可能具有通过GHSR-1a调控反刍动物乳腺的功能。

3 反刍动物Ghrelin分泌的调节

3.1 摄食对Ghrelin分泌的调节

Ghrelin的发现和研究在学术界被重视，其重要的一个原因是发现在单胃动物摄食可影响Ghrelin水平，进而其被归类到调节食欲激素范畴，那么在反刍动物研究结果如何？Sheahan A J等［21］报道饲喂后多胎奶牛Ghrelin水平下降。在成年的奶牛，血浆Ghrelin 浓度在饲喂后下降，但是这种下降在3月龄的小母牛不明显［22］。同样，在断奶前后荷斯坦小公牛餐后Ghrelin水平下降，注射挥发性脂肪酸显著降低循环Ghrelin水平［23］。在公牛饲喂前血浆Ghrelin水平高于饲喂后，而且禁食组血浆Ghrelin水平明显高于饲喂组［17］。公牛在生长期给予高能量的饲料在屠宰前测定血浆Ghrelin水平高于给予低能量饲料的；当摄入能量相同时，干物质摄入并不影响公牛血浆Ghrelin水平［25］。荷斯坦母牛在饲喂前30min和饲喂后30min检测发现，动脉和门静脉的血浆Ghrelin浓度饲喂后比饲喂前低；并且在每天饲喂2次的组饲喂前Ghrelin的峰值高于每天饲喂4次的组［26］。这些研究表明摄食可能影响反刍动物Ghrelin的分泌，同时Ghrelin的水平也会因为饲养方案的改变而改变。

3.2 Ghrelin分泌的内分泌调节

动物有机体是一个统一的整体，既然Ghrelin可影响其它激素的分泌，内分泌系统也可能调控Ghrelin的分泌。Yannaing S等［27］研究报道给7月龄的荷斯坦去势公牛（243kg±7kg）静脉注射10 μg／kg体重硫酸化胆囊收缩素-8（sCCK-8），注射后血浆酰基化Ghrelin 比注射前增高并在注射后60 min达到峰值。同样在荷斯坦去势公牛静脉注射内皮素，检测到血浆酰基化Ghrelin、总Ghrelin和GH的浓度均增加，并且该过程可能是通过内皮素B 受体亚型介导的［28］。荷斯坦去势公牛静脉注射牛硫酸化胃泌素显著地上调酰基化Ghrelin、总Ghrelin和GH 的血浆水平，并呈剂量依赖性关系［29］，而给这些牛静脉注射蛙皮样肽［BLPs，包括神经介素C（NMC）、神经介素B（NMB）和胃泌激素释放肽（GRP）］发现任何一种蛙皮样肽对Ghrelin的水平都没有影响［30］。2周岁的去势公羊在48h禁食后静脉输注牛胰多肽（PP）180 min，在160、170、180 min时可降低血浆Ghrelin水平［31］。用胆碱能受体阻断剂和激动剂证明胆碱能活性能够抑制公羊Ghrelin的分泌［32］，可见胆碱能神经元可能调控反刍动物Ghrelin的分泌。在切除卵巢并第三脑室输注雌激素的母羊证实Ghrelin的分泌具有季节依赖性并受到光周期的调节，并且瘦素是Ghrelin分泌的重要因素［33］。以上研究结果表明胆囊收缩素、内皮素、胃泌素、胰多肽和乙酰胆碱等激素均可调控反刍动物Ghrelin的分泌，但是这些激素调控反刍动物Ghrelin分泌的机制以及还有哪些激素能够调控反刍动物Ghrelin的分泌值得进一步探究。

4 总结

从Ghrelin 发现至今已经有十余年，随着对Ghrelin及其受体对人或动物的生长、能量代谢、摄食、消化道、心肺和免疫功能影响的揭示，Ghrelin的研究已经成为内分泌研究的一个热点。Ghrelin的大多数研究主要集中在人或鼠类，而对于家畜，尤其是反刍动物的研究较少，甚至罕见关于反刍动物Ghrelin受体的研究报道。其次，Ghrelin或其类似物将来是否可能作为饲料添加剂调控动物摄食和生长，在反刍动物Ghrelin水平是否真的就能够作为食欲高低的一个指标这些均有待于进一步探讨。因此，针对反刍动物的Ghrelin及其受体功能更广泛和深入的研究具有重要的理论和生产实践意义。

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