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断奶仔猪阶段,以玉米-豆粕型为基础的日粮中,Val是继Lys、Met、Thr、Trp后又一限制性氨基酸。研究还发现,Val缺乏能造成更为显著的采食量和体重下降,但Val缺乏引起采食量下降的机制目前还不清楚。因此,研究Val缺乏对动物采食量的调控机制有着重要意义。采食量按照调控部位分为外周调控和中枢调控。外周调控中胃肠激素是调控动物采食量的主要方式。最新的研究表明,肝脏分泌的FGF21也参与到营养物质的摄入调控。中枢系统中下丘脑是重要的调控部位,一方面,下丘脑通过调节食欲肽(NPY/Agrp)和厌食欲肽(POMC/CART)的表达调控采食量。另外,下丘脑mTOR、AMPK信号通路也发挥着重要作用。中枢前梨状皮层还能感应必需氨基酸缺乏,激活GCN2通路抑制采食。本试验通过行为学分析、检测外周和中枢食欲相关基因、蛋白表达和信号通路活性,以及血液中氨基酸变化,阐明Val缺乏对动物采食量的调控机制。主要内容及结果如下:1.日粮新奇性测试:为了排除日粮类型的影响,选择12只体重相近的雄性昆明小鼠,饲喂普通日粮5天后,随机分配到Val缺乏组和对照组中,记录第6、7天采食量。试验结果显示,与对照组和更换日粮前的采食量相比,Val缺乏组小鼠的采食量极显著降低(P<0.01)。第6天分段累计采食量表明,在第1小时Val缺乏组采食量显著低于对照组(P<0.05),表明小鼠能够快速感应和拒绝Val缺乏的日粮。2.Val缺乏对短期采食量和摄食行为的影响:将16只野生和14只FGF21杂合雄性小鼠随机分配到对照组和Val缺乏组中,禁食24小时后,观察小鼠的摄食行为,并分段记录各阶段采食量。结果显示进食Val缺乏的野生小鼠第2小时采食量显著低于对照组(P<0.05),FGF21杂合小鼠则延长到第12小时。无论是野生型小鼠,还是FGF21杂合小鼠,Val缺乏对禁食后第一次摄食行为影响均不显著。餐模式结果表明,Val缺乏显著降低了(P<0.05)每餐采食量、每餐采食量以及全天和夜间每餐进食时间。Val缺乏显著降低(P<0.05)全天和夜间摄食时间和进食间隔。与野生型小鼠相比,FGF21杂合小鼠显著降低了(P<0.05)全天进食次数,但FGF21杂合小鼠显著增加了(P<0.05)平均每餐摄食时间。3.Val缺乏对小鼠长期采食量的影响:摄食行为试验结束后,接着饲喂4周,记录每天采食量变化,每两天称一次体重。试验结果表明,Val缺乏显著降低了小鼠(P<0.05)每周以及全期平均日采食量、体重和屠宰性能。4.对比试验:选择8只体重相近的雄性野生昆明小鼠,前10天饲喂Val缺乏日粮,后10天饲喂对照日粮。结果发现,在进食Val缺乏阶段显著降低小鼠的采食量(P<0.05),并逐渐降低体重。当进食对照日粮后,小鼠的采食量和体重分别在第1天和第2天恢复到正常水平。5.Val缺乏对小鼠外周胃肠激素及肝脏FGF21表达的影响:尽管Val缺乏对小肠GLP-1、PYY、Ghrelin mRNA水平无显著差异,但Val缺乏显著增加了(P<0.05)小肠中CCK mRNA水平。相反的是,Val缺乏极显著地降低胃中leptin mRNA水平(P<0.01)。无论是野生小鼠还是FGF21杂合小鼠,Val缺乏组都显著增加了(P<0.05)肝脏FGF21、ATF4的mRNA表达水平、p-eIFα水平以及血液中FGF21浓度。重要的是,肝脏FGF21表达水平与采食量之间有一定的线性(R2=0.515,P=0.0003)和二次回归关系(R2=0.60,P=0.0003),并且血液中FGF21与采食量之间存在负相关(R=-0.502,P=0.0047)。6.Val缺乏对血液中氨基酸模式的影响:无论是野生小鼠还是FGF21杂合小鼠中,Val缺乏显著降低了(P<0.05)小鼠血液中游离Val、Met浓度,极显著提高了(P<0.01)His浓度。血液中Val浓度与采食量有良好的线性(R2=0.79,P<0.0001)和二次回归关系(R2=0.794,P<0.0001)。相似的是血液中Val浓度与肝脏中FGF21mRNA表达水平也有一定的线性(R2=0.56,P<0.0001)和二次回归关系(R2=0.615,P=0.0002)。血液Val浓度还与血液中FGF21浓度呈极显著的负相关(R=-0.47,P=0.008)。另外,血液中His浓度与采食量同样具有一定的线性关系(R2=0.58,P<0.0001)。7.Val缺乏对中枢食欲肽NPY和信号通路活性的影响:Val缺乏对下丘脑NPY阳性细胞率无显著影响(P>0.05),相似的是Val缺乏对下丘脑弓状核中p-mTOR阳性细胞数也无显著影响(P>0.05),但显著地增加(P<0.05)前梨状皮层中p-eIF2α阳性细胞数。综上所述,小鼠能够快速感应日粮中Val缺乏,并改变摄食行为。主要通过减少进食时间和每餐采食量降低小鼠短期采食量。Val长期缺乏时,促进了小肠CCK的表达,增加了血液中His浓度,降低了血液中Val浓度并刺激肝脏FGF21的表达,同时增加中枢前梨状皮层p-eIF2α阳性细胞数量,抑制了小鼠长期的采食量,并减轻体重。