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北京智鼠多宝生物科技有限责任公司
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蓝斑核Orexin-A对肥胖抵抗大鼠自发活动的影响及机制研究

蓝斑核Orexin-A 对肥胖抵抗大鼠自发活动的影响及机制研究


秦 辉 1,2 孙 姝 1 逄明杰 3 郭菲菲 1 孙向荣 1 公衍玲 4 徐 珞 1△

(1 青岛大学医学院病理生理教研室山东青岛266021;2 青州云门山卫生院山东潍坊262500;

3 青岛市立医院  山东青岛 266000;4 青岛科技大学  山东青岛 266042)

 

摘要目的:探讨蓝斑核(LC)orexin-A 对肥胖抵抗(OR)大鼠自发活动的影响及机制并进一步探究LC 的orexin 调控是否与肥胖抵抗相关。方法:雄性SD 大鼠和选择性培育的OR 大鼠,一侧蓝斑核置管,缓慢均匀注射0.5 μL **(orexin-A 或人工合成脑脊液),用大鼠自发活动检测装置 SPA 箱红外线活动传感器测定测大鼠自发活动(SPA),间接测热法测定其能量消耗,定量磁共振身体组成分析器检测大鼠脂体重和瘦体重。大鼠肥胖程度用体脂百分比表示。结果:与SD 大鼠相比,OR 大鼠的总体重,脂体重和去脂体重显著降低(P<0.05)。OR 大鼠肥胖程度明显小于SD 大鼠(P<0.05)。OR 大鼠在 3 月龄是主要表现为水平活动,6 月龄时垂直活动增加,故OR 大鼠随年龄增长活动量显著增多(P<0.05)。OR 大鼠注射orexinA 增加SPA 的作用比SD 大鼠更强,其主要原因是OR 大鼠水平活动时间明显高于垂直活动时间。与SD 大鼠相比,OR 大鼠SPA 水平高、体重轻,日间能量消耗和 SD 大鼠无明显差异,夜间活动消耗更多能量。在 OR 大鼠的 LC 注射 orexin-A 后,两组高剂量 orexin-A 可显著增加 SPA(P<0.05),并呈现剂量依赖性。对于SD 大鼠,只有*高剂量的OXA 才能引起SPA 显著高于对照组(P<0.05)。*高剂量的两组orexin-A 注射后,OR 大鼠 SPA 改变比 SD 大鼠更显著(250 pmol: P<0.05 ;500 pmol: P<0.05)。 结论:蓝斑核(LC)orexin-A 对肥胖大鼠自发活动有重要影响,其orexin 调控与肥胖抵抗相关。

关键词:Orexin-A;大鼠自发活动检测;蓝斑核;肥胖抵抗性大鼠;能量消耗

中图分类号:R338.2;R-33;R589.2    文献标识码:A 文章编号:1673-6273(2016)06-1018-05

前言

啮齿类动物多个脑区均可表达 orexin-A[1],其对动物摄食、能量、活动[2]及体重的调节至关重要[3]。Orexin-A具有刺激摄食[4]、调节自发活动(SPA)和能量消耗的作用[5,6],既可增加能量摄取又可增加能量消耗。研究表明,orexin-A 可通过改变能量消耗和摄食调节SPA,能量消耗比摄食对 SPA 作用更明显。大鼠**注射orexinA 可使体重减轻,体脂比例降低[7]。Orexin-A 缺乏的大鼠进食减少,但由于活动量减少而表现为肥胖[3]。Orex- in-A 对SPA 的作用比对摄食的作用更持久,所需剂量更低[6]。与肥胖大鼠相比,orexin-A 对肥胖抵抗大鼠(OR)的 SPA 促进作用更显著[8,9]。以上数据表明,orexin-A 可调节SPA,与能量平衡相关,对于**神经系统促进SPA 的具体机制还需要进一步研究。

蓝斑核(LC)的神经元接收密集的 orexin 神经纤维[10],包含两种 orexin 受体,受 orexin 调控[13,15],其中 orexin-A 可增加 LC神经元的活性[16,17,19]。将 orexin-A 注射到 LC 可增加大鼠 SPA而进食行为无变化[6]。这些数据显示LC 在orexin-A 介导的行为影响方面有重要调节作用。本研究要揭示LC 的orexin-A 调控肥胖抵抗(OR)大鼠自发活动的影响及机制,并探讨其是否 与肥胖抵抗相关。用选择培育的啮齿动物的肥胖抵抗模型(OR  大鼠),其表型特征为低脂饮食[14]。已知SD 大鼠和肥胖大鼠在行为、表型以及对orexin-A 的反应性上相似,故本研究使用SD 大鼠与 OR 大鼠作比较[9,25]。假设 1)与 SD 大鼠相比,OR 大鼠能量消耗更多,SPA 水平更高,在LC 注射 oexin-A 后,SPA 增高,肥胖程度降低;2)各组间注射orexin-A 导致的进食增加量相近。已证实LC 是orexin-A 增强SPA 的重要核团,尚需进一步研究显示LC 是调控高水平SPA 和OR 表型的重要脑区。

1 材料和方法

1.1 实验材料

将雄性SD 大鼠(scxk 鲁20080002)和选择性培育的OR 大鼠各20 只分笼饲养,鼠笼底部为金属丝,含休息平台和咀嚼基板,给予 12 :12 小时明:暗光循环(06:00 开灯),恒温环境(21-22 ℃),大鼠自由进食和饮水。每种实验大鼠随机分为两组。一组大鼠进行主成分分析(N =10),第二组大鼠(N= 10)用于行为研究。Orexin-A(phoenix 公司);大鼠自发活动(SPA)实验箱(智鼠多宝公司);定量磁共振身体组成分析仪(布鲁克公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 蓝斑核(LC)置管 采用***(50 mg/kg)或甲苯噻嗪(15 mg/kg)腹腔麻醉大鼠。大鼠一侧LC 置入不锈钢套管[9,26]。术后恢复7 天。

1.2.2 Orexin-A 注射 将orexin-A 溶于人工合成脑脊液,**于 4 ℃保存 48 小时。经套管缓慢均匀注射 0.5 μL **[12]。注药完成后,留置注射器 10 s。在 09:00 到 11:00 之间进行注射。将6 月龄大鼠置于开放式八箱间接量热器内,可同时并连续测,注射间隔至少 48 h。若 orexin-A 组大鼠 SPA 超过对照组大鼠SPA 的 56 %[5],则计入*终数据统计。

1.2.3 SPA 测量  大鼠 SPA 用 SPA 箱红外线活动传感器测定[9]。x 和y 轴的两组红外线阵列用来检测水平面上的移动,第三组位置较高的红外线阵列检测直立活动,即大鼠活动可由三组 红外线实时检测。水平移动(自发活动)和垂直方位(进食或站  立)的活动所需时间通过射线被阻断的数据来估算。自发活动 即水平移动和垂直方位活动的总时间。实验开始前,动物置于SPA箱中适应2 h。

1.2.4 间接测热法测能量消耗 测量每个箱内(内部尺寸长30 cm 宽 26 cm 高 20 cm)的氧耗量和 CO2 产生量,从而计算能量消耗量[11]。在每次检测前,气体传感器要经过标准气体校准。箱内气流保持在 3.1 L / min,实验温度 22 ℃。实验前大鼠置于箱内适应 3 天,整个过程自由进食和饮水。实验开始后,每 30 s 测一次 O  和 CO  体积,24 h 后,每 15 min 进行一次室内空气的标准测定。呼吸交换率定义为24 h 呼吸交换率的平均值。总能量消耗为24 h 热量测量的总和。静息能量消耗是指光照条件下的*低代谢率,并推算24 h 总量。非静息能量消耗是指总能量消耗减去静息能量消耗。

1.2.5脂体重和瘦体重检测用定量磁共振身体组成分析仪(EchoMRI-900)[2]来测定脂体重和瘦体重。大鼠称重后置于圆柱形树脂玻璃箱内。将该玻璃箱放入身体组成成分分析器,检 测需1-2 min。百分比代表体脂和非脂肪组织,可由优良脂肪和非脂肪组织比率以及总体重来分别计算。

1.3 统计学分析  所有数据用均数±标准差(x±s)表示,用GraphPad Prism3.0 软件分析,多组间均数比较采用双因素方差分析,P<0.05 为差异有显著统计学意义。

2 结果

2.1 OR 大鼠和SD 大鼠的能量消耗与SPA与SD 大鼠相比,OR 大鼠的总体重,脂体重和去脂体重显著降低(P<0.05,图 1,A-C)。在 3.25 月龄时,OR 大鼠的去脂体重明显低于SD大鼠(P<0.05) (图1C)。大鼠肥胖程度用体脂百分比表示,5 月龄时,OR 大鼠肥胖程度明显小于 SD 大鼠(P<0.05,图 1B)。OR 大鼠在 3 月龄是主要表现为水平活动,6月龄时垂直活动增加(图 1,动 D 和E) ,故 OR 大鼠在 6 月龄时比 3 月龄时活动量显著增多(P<0.05)。与 SD 大鼠相比,OR 大鼠体重轻,24 h SPA 高(图 1,A 和 F),提示 OR 大鼠虽然体重较轻,瘦体重降低,但其能量消耗要高于SD 大鼠。静息状态下,OR 大鼠消耗能量显著低于非静息状态下的能量消耗(P<0.05)。 若以 24 h 优良能量来看,OR 大鼠在静息时消耗的能量较少(P< 0.05),而两组大鼠非静息能量消耗的差别无显著统计学意义(P>0.05)。与 SD 大鼠相比,OR 大鼠SPA水平高、体重轻,日间能量消耗和SD 大鼠无明显差异。以上数据表明,虽然OR 大鼠瘦体重含量低,但夜间活动消耗更多能量。OR 大鼠体重较轻,能量消耗与SD 大鼠相同,说明大鼠身体活动与能量消耗增加有关。

 2.2 蓝斑核(LC)注射OXA 对SPA 的影响  将orexin-A (62.5, 125, 250, 500 pmol/0.5 μL) 或安慰剂注射到蓝斑 [6,9]。注射后,连续测量 SPA 140 min 。由于 orexin-A注射过程也能增加SPA,此效应独立于**作用并可持续20 min,故前 20 min 的结果不计入*终数据统计[12]。在 OR 大鼠的LC 注射 orexin-A 后,SPA 增加。图 2 显示注射三种高剂量orexin-A 后,OR 大鼠活动量明显超过 SD 大鼠  (P<0.01) ,在LC 注射orexinA 后 1 h,OR 大鼠(P<0.05)和 SD 大鼠(P<0.05)的SPA 均显著增加。对于OR大鼠,两种高剂量orexin-A 可显著增加SPA(P<0.05 两种剂量),并呈现剂量依赖性。500 pmol剂量的OXA引起的总的活动量显著高于62.5 pmol(P<0.05)。与之相反,对于SD大鼠,只有*高剂量的OXA才能引起SPA 显著高于对照组(P<0.05)。在注射后1 h-2 h 间隔期间,两组大鼠间以及不同处理方式间对SPA 的影响无差异(P>0.05)。注射后 2 h,OR 大鼠对orexin-A 的应答增强(图 2F)。*高剂量的两组orexin-A 注射后,SPA 显著增加,OR 大鼠改变比 SD 大鼠更明显(250 pmol: P<0.05 ;500 pmol: P<0.05)。OR大鼠中,250 pmol剂量的orexin-A对SPA 增加的作用显著高于对照组(P<0.05),SD 大鼠中,500 pmol 剂量的 orexin-A 相对于对照组显著增加大鼠 SPA (P<0.05)。 与 SD 大鼠相比,OR 大鼠注射orexin-A 增加SPA的作用更强,其主要原因是OR 大鼠水平活动时间明显高于垂直活动时间(图 2, A 和B)。注射 2 h 后,OR大鼠orexinA 组水平活动显著增加,垂直活动无明显变化。与之相反,SD 大鼠垂直活动增加而水平活动无明显变化。

 

2.3LC注射OXA对摄食的影响将orexin-A (62.5, 125,250,和500 pmol/0.5μL)或安慰剂注射到LC。在注射后1,2,和24 h时测量OR和SD大鼠摄食量。 注射orexin-A后1,2或24 h后并不能刺激OR和SD大鼠进食(图3)。


综上所述,OR 大鼠非静息能量消耗较高,SPA 增加,肥胖倾向减低。LC的特异性orexin信号传导是OR 大鼠和肥胖大鼠行为及肥胖倾向出现差异的主要因素。LC中orexin 信号提高可促进负能量平衡,降低肥胖倾向。目前发现人类肥胖症的 **可将目标转向orexin 系统和行为方向以增加SPA。

 

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