1、鋅(Zn)是動物必需的一種微量元素,盡管國內(nèi)外對鋅的生物學(xué)功能進行了大量研究,但其分子機理尚未完全闡明,尤其是鋅調(diào)控動物攝食的作用途徑。本文系統(tǒng)研究了缺鋅、正常鋅和高鋅對SD大鼠采食、生長發(fā)育、相關(guān)代謝及垂體基因表達譜的影響,并在發(fā)現(xiàn)缺鋅使大鼠采食量大幅度下降和降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)mRNA水平上調(diào)的基礎(chǔ)上,進一步探討了鋅和CGRP二者在調(diào)控攝食方面的作用機理。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1鋅對SD大鼠采食、生長發(fā)育、相關(guān)代謝及垂體基

2、因表達譜的影響選用25日齡體重為(95±5)g的雄性SD大鼠240只,經(jīng)3天適應(yīng)性喂養(yǎng)后隨機分為3組,分別飼喂缺鋅日糧即缺鋅組(3.15 mg/kg,60只)、正常鋅日糧即正常鋅組(35.94 mg/kg,120只,對照組)和高鋅日糧即高鋅組(347.50 mg/kg,60只),于屏障系統(tǒng)中飼養(yǎng)6周,分別記錄每周的采食量和體重。結(jié)果表明,①飼喂缺鋅日糧的大鼠表現(xiàn)出精神萎靡、活動量少、食欲不振、毛發(fā)稀疏無光澤和脫毛等癥狀,且體格明顯瘦??；

3、而飼喂正常鋅和高鋅日糧的大鼠在精神狀況和采食行為等方面均表現(xiàn)良好。②與正常鋅組相比,缺鋅組大鼠的采食量、體重、器官重量、鋅水平、堿性磷酸酶(ALP)活性、銅鋅超氧化物岐化酶(Cu-Zn SOD)活性以及淀粉酶活性均顯著(P＜0.05)降低,金屬硫蛋白(MT)含量顯著(P＜0.05)升高,而丙二醛(MDA)含量、總蛋白水解酶以及脂肪酶活性均無明顯變化(P＞0.05)；高鋅組大鼠的體重、器官重量、鋅水平、ALP活性以及MT含量均顯著(P＜0

4、.05)提高,脂肪酶活性顯著(P＜0.05)下降,而采食量、MDA含量、Cu-Zn SOD、總蛋白水解酶和淀粉酶活性差異均不顯著(P＞0.05)。
　　 通過對表達譜基因芯片中差異表達基因聚類和功能分析發(fā)現(xiàn),缺鋅和高鋅均可調(diào)控垂體內(nèi)諸多功能基因的表達,其產(chǎn)物與DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄、核酸加工修復(fù)、營養(yǎng)物質(zhì)代謝、攝食、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、離子轉(zhuǎn)運、應(yīng)激與免疫和抗氧化等多種生理反應(yīng)和生化代謝相關(guān)。在與攝食相關(guān)神經(jīng)肽基因表達方面,發(fā)現(xiàn)缺鋅可下調(diào)神經(jīng)肽

5、Y(NPY)mRNA水平,而上調(diào)膽囊收縮素(CCK)和降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)mRNA水平；高鋅則可上調(diào)黑素色濃縮素(MCH)和生長激素釋放肽(ghrelin)mRNA水平。2鋅和CGRP調(diào)控SD大鼠攝食的作用機理研究以注射氯化鋰(LiCl)作為不良反應(yīng)的陽性對照,研究SD大鼠對腹腔注射鋅和CGRP的適應(yīng)性反應(yīng),以確定不會引起大鼠“身體不適”的鋅和CGRP的注射劑量。通過飼喂缺鋅(3.30 mg/kg)和正常鋅(38.89 mg/K

6、g)日糧建立了2種內(nèi)源鋅水平不同的SD大鼠模型。在此基礎(chǔ)上設(shè)定3個因子,分別為注射鋅(A因子):設(shè)4個水平,其單位活體重注射濃度分別為0、0.5μg/g、1.0μg/g和2.0μg/g,以A(0)、A(0.5)、A(1.0)和A(2.0)表示；注射CGRP(B因子):設(shè)2個水平,其濃度分別為0和0.05μg/g,以B(0)和B(0.05)表示；鋅模型(C因子):分別為正常鋅和缺鋅,以C(正常鋅)和C(缺鋅)表示,采用3因子(4×2×2)

7、有重復(fù)試驗設(shè)計,研究注射鋅、注射CGRP和鋅模型對SD大鼠采食量和胃腸道消化機能、生化代謝、神經(jīng)內(nèi)分泌以及與攝食相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和神經(jīng)肽基因表達的影響,并分析了各個指標(biāo)及其與采食量之間的相關(guān)性。主要結(jié)果如下:2.1大鼠對腹腔注射鋅和CGRP的適應(yīng)性反應(yīng)與純凈水消耗量相比,注射150μg/g LiCl的大鼠對0.1％糖精水的消耗量顯著下降(28.55％,P＜0.05)；而注射1.0μg/g鋅、2.0μg/g鋅和0.05μg/g CGRP的

8、大鼠對0.1％糖精水的消耗量同注射生理鹽水組均無顯著差異(P＞0.05),表明該注射劑量之下的鋅和CGRP均不會使動物產(chǎn)生不良反應(yīng)或“身體不適”,從而排除了因不良反應(yīng)而影響采食量的可能性。2.2缺鋅和正常鋅大鼠模型(C因子)的建立飼喂缺鋅日糧的大鼠表現(xiàn)出精神萎靡、活動量減少、食欲不振、對周圍環(huán)境變化敏感、容易受到驚嚇和毛發(fā)紊亂無光澤等癥狀,個體明顯瘦小,且血清、股骨和骨骼肌鋅水平較飼喂正常鋅日糧的大鼠分別降低26.58％(P＜0.01)

9、、27.32％(P＜0.01)和24.22％(P＜0.05)；而飼喂正常鋅日糧的大鼠在精神狀況、攝食行為等方面均表現(xiàn)正常,表明已成功建立了缺鋅即C(缺鋅)和正常鋅即C(正常鋅)2種大鼠模型。2.3注射鋅(A因子)的效應(yīng)與對照不注射鋅即A(0)組相比,①注射0.5μg/g、1.0μg/g和2.0μg/g鋅即A(0.5)、A(1.0)和A(2.0)組大鼠的采食量無顯著變化(P＞0.05)；②A(0.5)、A(1.0)和A(2.0)組的胃蛋白

10、酶活性顯著(P＜0.05)升高,而十二指腸消化酶包括總蛋白水解酶、淀粉酶和脂肪酶活性均無明顯差異(P＞0.05)；③A(0.5)、A(1.0)和A(2.0)組的血糖(Glu)水平無明顯變化(P＞0.05),而甘油三酯(TG)水平均顯著(P＜0.05)降低:④A(0.5)組的CGRP、神經(jīng)肽Y(NPY)、瘦素、胃泌素、胰島素、胰高血糖素、T3和T4水平均無明顯變化(P＞0.05)；A(1.0)組的NPY水平顯著(P＜0.05)上升,而胰島

11、素水平顯著(P＜0.05)下降；A(2.0)組的CGRP、NPY和胃泌素水平顯著(P＜0.05)升高,而胰島素和胰高血糖素水平顯著(P＜0.05)下降；⑤A(0.5)、A(1.0)和A(2.0)組的MCH mRNA水平和A(2.0)組的NPY mRNA水平均顯著(P＜0.05)提高,而CGRP和CCK mRNA水平在各組中差異均不顯著(P＜0.05)；⑥A(0.5)和A(1.0)組的cAMP水平均顯著(P＜0.05)降低,而A(2.0)

12、組無明顯變化(P＞0.05)。2.4注射CGRP(B因子)的效應(yīng)與對照不注射CGRP即B(0)組相比,注射0.05μg/gCGRP即B(0.05)組大鼠的采食量顯著(P＜0.05)下降；CGRP(包括mRNA和多肽)、胰高血糖素、cAMP和CCK mRNA水平均顯著(P＜0.05)提高,胃蛋白酶和淀粉酶活性以及血糖、胃泌素、胰島素、NPY(包括mRNA和多肽)和MCH mRNA水平均顯著(P＜0.05)下降,而總蛋白水解酶和脂肪酶活性以

13、及甘油三酯、瘦素、T3和T4水平均無明顯變化(P＞0.05)。2.5鋅模型(C因子)的效應(yīng)與對照C(正常鋅)組相比,C(缺鋅)組大鼠的采食量顯著(P＜0.05)下降；CGRP(包括mRNA和多肽)、NPY(包括mRNA和多肽)、CCK mRNA和cAMP水平均顯著(P＜0.05)升高,胃蛋白酶和淀粉酶活性以及血糖、甘油三酯、瘦素、胃泌素、胰島素、T3和T4水平均顯著(P＜0.05)下降,而總蛋白水解酶活性以及胰高血糖素和MCH mRNA

14、水平均無顯著變化(P＞0.05)。2.6相關(guān)性分析①指標(biāo)與采食量間的相關(guān)性:CGRP mRNA、CGRP多肽、CCK mRNA、cAMP和胰高血糖素水平與采食量均呈明顯負相關(guān),相關(guān)系數(shù)(r)分別為-0.383(P＜0.01)、-0.531(P＜0.01)、-0.471(P＜0.01)、-0.309(P＜0.05)和-0.331(P＜0.05)；MCH mRNA、T3和T4水平以及胃蛋白酶和淀粉酶活性與采食量均呈明顯正相關(guān),r分別為0.4

15、67(P＜0.01)、0.439(P＜0.01)、0.399(P＜0.01)、0.320(P＜0.01)和0.266(P＜0.05)。②指標(biāo)間呈正相關(guān)性:CGRP mRNA-CCK mRNA(r=0.368,P＜0.01)、CGRP mRNA-cAMP(r=0.304,P＜0.05)、CGRP多肽-CCK mRNA(r=0.365,P＜0.05)、CGRP多肽-cAMP(r=0.377,P＜0.05)、CGRP多肽-胰高血糖素(r=0.

16、563,P＜0.01)、胃泌素-胃蛋白酶(r=0.392,P＜0.01)、胃泌素-淀粉酶(r=0.501,P＜0.01)、胰島素-瘦素(r=0.292,P＜0.05)、胰島素-TG(r=0.333,P＜0.05)、瘦素-TG(r=0.289,P＜0.05)。⑧指標(biāo)間呈負相關(guān)性:CGRP多肽-胰島素(r=-0.362,P＜0.05)、CGRP多肽-MCH mRNA(r=-0.500,P＜0.01)、CGRP多肽-胃泌素(r=-0.290,