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近些年来,世界肥胖及超重者数量在不断增加。在我国,肥胖或超重者所占人数比例也正在不断加大。肥胖的产生是由于机体能量的摄入量大于能量的消耗量。在正常情况下,机体具有维持体内能量平衡的调节系统,包括摄食调节、能量代谢调节。在摄食调节及能量平衡的调控过程中,有多个内分泌因子发挥了重要的作用。如胰岛素Insulin、瘦素Leptin和黑色素浓集激素MCH(melanin-concentratinghormone)等。MCH因使黑色素细胞中的黑色素聚集来调节硬骨鱼类的皮肤颜色而得名。MCH受体是一个G蛋白偶联7跨膜受体,包含两个受体亚型,MCHR1和MCHR2。研究表明,在哺乳动物中,MCH系统参与了多种复杂的生理过程,包括摄食及能量平衡、生殖、精神及情绪等。如MCH能刺激哺乳动物的食欲而增加摄食量,此外还发现MCH与糖尿病、肥胖有关。目前,MCH在鱼类中的研究资料比较少,仅有的研究结果提示MCH系统在鱼类能量平衡的调控过程中也具有重要的作用。本研究以鲤科鱼类鲤鱼为实验对象,探索MCH在鲤鱼摄食及能量平衡调控中发挥的作用。 本文首先采用同源基因克隆法,在鲤鱼中首次克隆鉴定了MCHR1及MCHR2基因,并研究了与其他物种同源基因的系统进化关系。其次利用实时荧光定量PCR技术,研究了鲤鱼MCHR1及MCHR2在各个组织中的表达模式。然后使用禁食与复投喂实验,检测了禁食对鲤鱼下丘脑-垂体-肠轴中MCH、MCHR1及MCHR2基因表达的影响。最后构建了pEGFP-C1-MCH真核表达载体,并在HEK293细胞中表达。取得了如下研究结果: (1)采用同源基因克隆的方法,利用基因组数据库及转录组数据库,克隆得到鲤鱼MCHR1和MCHR2的编码区全长序列。其中MCHR1cDNA总共1494bp,含有开放阅读框ORF(OpeningReadFrame)1080bp,共编码359个氨基酸。MCHR2cDNA共1223bp,含有ORF1041bp,共编码346个氨基酸。经过在线软件分析,分别预测MCHR1具有2个糖基化位点和32个磷酸化位点,MCHR2具有3个糖基化位点和36个磷酸化位点。同源基因氨基酸序列比对及系统发育树结果显示,鲤鱼MCHR1与同科鱼类同源基因相似度高达90.77%,与哺乳动物相似度达46.67%。鲤鱼MCHR2与同科鱼类同源基因相似度高达94.4%,与人类相似度达33.33%。 (2)利用实时荧光定量PCR检测了MCHR1和MCHR2在鲤鱼各不同组织,不同脑区中的表达模式。结果显示两个受体在各个组织中广泛表达,包括各个脑区及外周组织。受体MCHR1在肌肉、皮肤、垂体、肠中的表达量显著高于其它组织和脑区,MCHR2在肌肉与皮肤中的表达量显著高于其他组织及脑区,该结果提示MCH除调节肤色外,另一重要的功能为摄食调节,并且参与摄食调节的可能为MCHR1。 (3)在禁食处理后,通过实时荧光定量PCR检测了鲤鱼MCH、MCHR1、MCHR2在HPG-axis三个水平中表达的变化情况。结果显示禁食后MCH在下丘脑及垂体中表达量显著降低,复投喂后回升,该结果表明在鲤鱼中,MCH是抑制摄食的神经内分泌肽。 (4)构建了pEGFP-C1-MCH真核表达载体,经菌落PCR筛选及双酶切和测序鉴定,克隆的pEGFP-C1-MCH质粒序列和方向与预期相符,质粒载体构建成功。利用脂质体介导pEGFP-C1-MCH质粒转染HEK293细胞,转染成功的细胞在荧光显微镜下表达较强的绿色荧光,RT-PCR结果显示细胞转染后MCH基因稳定表达。pEGFP-C1-MCH真核表达载体的构建及其在HEK293细胞中的稳定表达,为研究MCH基因在能量代谢中的功能及作用机制提供了有用的细胞模型。 本实验研究结果表明,MCH系统参与了鲤鱼的多个生理过程。对于鲤鱼来说,MCH是一个食欲抑制型神经内分泌肽。MCH系统对鲤鱼的摄食及能量代谢具有重要的调节作用。