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高原低氧可引起人们多种生理反应,如头昏、心悸、气短以及食欲下降等,特别是低氧引起的厌食反应更加重了其对机体正常代谢的干扰和正常生理功能的伤害。促肾上腺皮质激素释放激素家族(CRFfamily)的重要生理功能是整合各种应激信号并做出相应的应答反应,维持内环境的稳定,调节下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(HPA轴)功能、神经内分泌功能和自主神经系统功能。研究表明CRF家族的成员参与了摄食行为和能量平衡调节。为了研究高原环境对机体应激系统的影响,我们采用低压舱模拟低氧应激的方法,研究低氧对大鼠摄食行为的影响及下丘脑VMH(ventromedialhypothalamicnucleus)区Ucn3和CRFR2在低氧影响摄食行为中的作用,并对NPY参与的低氧下摄食的适应机制作了初步探索。
我们实验室的研究已经证明了低氧应激可激活HPA轴,表现为下丘脑PVN区CRFmRNA表达水平增高以及下丘脑CRF分泌增加,血浆ACTH和皮质酮升高,而下丘脑AVPmRNA下降,但低氧对Ucn3和CRFR2基因表达的影响以及Ucn3和CRFR2是否介导了低氧引起的摄食抑制反应尚未见报道。本文首先模拟了5km连续低氧(10.8%O2)应激,测试了5km连续低氧对大鼠摄食行为和体重的影响;使用RT-PCR检测了低氧应激下大鼠下丘脑VMH区Ucn3和CRFR2mRNA表达的变化。为了研究CRF家族成员在低氧应激影响摄食行为中的作用,我们通过注射CRFR1拮抗剂CP-154,526和CRFR2拮抗剂ASvg-30研究了CRFR1和CRFR2参与的摄食行为调节。为了探讨低氧下摄食行为的适应机制,我们通过免疫组织化学和RT-PCR研究了弓状核区NPY蛋白和mRNA的表达。
结果:(1)5km连续低氧对大鼠摄食和体重的影响5km连续低氧降低低氧暴露期间大鼠的体重和摄食,其中以应激开始后第1天的摄食和体重下降最为明显。5km低氧对摄食的抑制在低氧第10天恢复至对照水平,而对体重的抑制作用一直持续到实验结束(低氧10天)。
(2)5km连续低氧对大鼠下丘脑VMH区Ucn3mRNA和CRFR2mRNA表达的
影响与对照组相比,5km低氧暴露引起VMH区Ucn3mRNA显著上升,而VMH区CRFR2mRNA显著下降。
(3)低氧下注射CP-154,526和ASvg-30对摄食和体重的影响5km连续低氧显著降低低氧期间大鼠体重和摄食。与低氧组相比,低氧+腹腔注射CP-154,526(30mg/kg,连续注射5天)组动物第1天和第2天的摄食没有变化,第3、4、5天的摄食显著降低。
5km急性低氧4h显著抑制大鼠的摄食。与低氧组相比,低氧+脑室注射ASvg-30组动物摄食显著降低,并呈现剂量依赖性。
两种处理对大鼠体重均无影响。(4)低氧下注射CP-154,526和ASvg-30对血浆皮质酮的影响5km低氧持续5天,低氧组大鼠的血浆皮质酮水平仍显著高于对照组。腹腔注射CP-154,526(30mg/kg,连续注射5天)部分逆转了5km低氧引起的血浆皮质酮升高。
急性5km低氧显著降低12h的禁食引起的血浆皮质酮升高,脑室注射ASvg-30部分逆转了急性5km低氧对血浆皮质酮的降低作用。
(5)5km连续低氧下注射CP-154,526对下丘脑VMH区Ucn3和CRFR2mRNA表达的影响与对照组相比,5km连续低氧引起VMH区Ucn3mRNA水平显著升高,CRFR2mRNA水平显著降低。腹腔注射CP-154,526(30mg/kg,连续注射5天)逆转了5km低氧引起的Ucn3mRNA水平升高,而对H区CRFR2mRNA水平无影响。
(6)2km和5km连续低氧对ARC区NPY蛋白含量和mRNA表达水平的影响与对照组相比,2km连续低氧(16.0%O2)下,大鼠ARC区NPY蛋白含量呈现双相变化,表现为低氧第1、2天低氧组大鼠ARC区NPY蛋白显著下降,之后ARC区NPY蛋白逐渐升高,低氧15天后,显著高于对照组。
与对照组相比,5km连续低氧引起大鼠ARC区NPY蛋白迅速升高。低氧第1天,低氧组大鼠ARC区NPY蛋白显著高于对照组,之后逐渐恢复至对照水平。
(7)5km连续低氧下CP-154,526对ARC区NPY蛋白含量和mRNA表达水平的影响与对照组相比,5km连续低氧降低低氧第5天ARC区NPYmRNA表达水平,在蛋白水平无显著差异。同低氧组相比,腹腔注射CP-154,526(30mg/kg,连续注射5天)逆转了低氧对NPYmRNA表达的抑制,在蛋白水平无显著差异。
结论:(1)5km连续低氧显著降低大鼠在低氧暴露期间的摄食和体重。
(2)5km连续低氧显著升高下丘脑VMH区Ucn3mRNA表达水平,降低CRFR2mRNA的表达水平。
(3)CRFR1和CRFR2不仅参与了5km低氧下摄食行为的调节,而且参与了低氧下的内分泌调节。
(4)低氧应激引起下丘脑ARC区NPY的高表达,其表达模式依赖于低氧强度。2km低氧下,ARC区NPY水平逐渐升高,5km低氧下,NPY水平迅速升高。CRFR1及其配体参与了低氧下NPY表达的调节。