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编号:10279915
神经肽Y在能量平衡和生殖调节中的作用
http://www.100md.com 《现代妇产科进展》 1999年第1期
     作者:孙斐

    单位:上海妇产科医院,200011

    关键词:

    现代妇产科进展990125 孙斐 综述 俞瑾 审校

    摘要 神经肽Y(NPY)广泛分布在中枢神经系统中,有调节能量平衡作用,在下丘脑—垂体—卵巢轴中,NPY促进GnRH-LH峰的产生。胰岛素、可的松、一氧化氮、去甲肾上腺素、leptin等影响NPY的作用,NPY在维持能量平衡和生殖功能中亦起着中枢神经信号传递作用。

    神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)是1982年从猪脑中分离出来的一种含36个氨基酸的单链肽(monochain peptide),属胰多肽家族,广泛分布于哺乳动物的中枢及外周神经系统中。NPY的作用与心血管、胃肠、内心泌、生殖及行为相关,尤其在保持能量平衡中具有关键性作用,其过度分泌可导致肥胖[1]。近年发现NPY在生殖功能调节中亦起重要作用。诸多实验表明,NPY是调节能量自稳态(autostability)和生殖功能之间的纽带。
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    1 NPY与能量代谢及调节

    NPY神经元主要分布于下丘脑的弓状核(arcuate nucleus,ARC),其纤维主要投射到室旁核(paraventricular nucleus,PVN)和背内侧核(dorsomedial nucleus,DMN)[2]。White和Billington等[2,3]将NPY注射大鼠PVN、DMN及下丘脑(hypothalamus)其它部位,能导致食欲亢进超过正常的饱觉(satiety)信号,尤其富含脂肪和碳水化合物的食物摄入量明显增加。持续注射NPY,这种亢进现象进一步增强;同时棕色脂肪的交感神经兴奋性降低,引起产热现象减少,能量消耗降低;这两种效应导致动物的能量储备增长。Zarjerski等[4]对大鼠的PVN注射NPY后出现血胰岛素水平升高,脂肪组织的脂肪酸合成和血浆甘油三脂浓度增加。以上结果引起脂肪贮积和肥胖。

    自1994年发现肥胖基因(obgene)编码的蛋白质leptin以来,对这种有脂肪组织分泌的物质研究日益广泛。leptin通过调节摄食中枢和能量平衡,降低食欲,增加能量消耗,使体重降低。遗传性肥胖鼠模型ob/ob小鼠和fa/fa Zucker大鼠分别由于obgene突变(mutation)不能合成leptin和由于leptin受体点突变对leptin不敏感出现了leptin拮抗[1]。其共同表现为ARC-PVN中,NPY mRNA和NPY蛋白水平增加;高胰岛素血 症和胰岛素拮抗;食欲亢进和棕色脂肪产热降低[2,5]。Jeanrenaud等[6]给SD大鼠脑脊膜腔内持续注射NPY,出现许多与肥胖性Zucker大鼠相似的现象。在大鼠能量处于相对短缺的状态,如饥饿、胰岛素不足性糖尿病、泌乳及剧烈运动时,PVN注射NPY亦出现Zucker大鼠的ARC-PVN中,NPY mRNA明显增加,食欲亢进等现象[2],说明NPY在能量平衡的调节中发挥重要作用。
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    已知NPY受体有Y1、Y2、Y33种亚型[6]。过去认为NPY诱导的摄食行为是通过与Y1受体结合后实现,但Y1受体在下丘脑NPY敏感区域(如ARC,PVN,DMN等)的分布稀疏,而且Y1受体拮抗剂(PYX-2)并不能减轻NPY引起的食欲增加。William等[7]认为可能存在另一种类型的“非典型受体”介导NPY的能量调节效应。

    许多能量调节因子对NPY有调节作用,其中研究较多的有胰岛素、糖皮质激素和obgene编码的蛋白质leptin。

    Sipols等[8]在大鼠下丘脑或第三脑室内注射胰岛素后NPY mRNA水平下降,摄食降低,棕色脂肪产热增强,体重降低。提示胰岛素可抑制ARC中的NPY神经元活动。

    NPY mRNA编码区的上游有糖皮质激素反应元件,糖皮质激素与中枢α2肾上腺能受体结合后促进ARC中NPY mRNA及NPY蛋白表达[9]。在PVN中NPY神经纤维末端与促肾上腺皮质激素(ACTH)细胞体紧密相连。PVN内注入NPY后下丘脑的促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)分泌增强,血ACTH和可的松水平快速上升。
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    NPY和leptin对能量平衡调节的作用相反。Drickson和Stephens等[5,10]给遗传性肥胖小鼠(ob/ob小鼠)下丘脑注入leptin通过其受体使ARC的NPY mRNA水平下降、摄食减少、体重降低。

    2 NPY与生殖功能

    介导排卵前LH峰出现有两个机制[11]:一是排卵前下丘脑GnRH峰的产生;二是垂体促性腺细胞对GnRH的神经内分泌激发的协调性效应。

    2.1 NPY促进GnRH-LH峰形成

    在下丘脑正中隆起(median eminence,ME)中,NPY纤维与GnRH神经元胞体和纤维紧密相连;在垂体水平,NPY参与调节GnRH诱导的LH分泌[12]。NPY在排卵前GnRH-LH峰产生中发挥重要作用,在人类、恒河猴、大鼠、羊中NPY是调节生殖的重要因子。
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    Sahu等[13]在大鼠动情前雌、孕激素(E、P)上升时,在ME注入NPY即引起GnRH释放增加并提早形成GnRH峰。Harold等[14]在去卵巢的恒河猴ME中注射NPY可抑制GnRH释放;先给E,再给NPY,则GnRH即释放并形成GnRH峰。Sahu等[13]观察到NPY基因表达和释放的明显增加先于或伴随LH峰出现。运用NPY受体拮抗剂(PYX2)LH峰受到明显的抑制。Xu等[15]也观察到,在去卵巢大鼠给予E后,用NPY反义寡聚脱氧核苷酸(antisense oligode xyribonuleotids)可抑制孕酮或纳络酮诱导的LH峰出现。以上学者们一致认为大鼠下丘脑NPY合成与释放增加对启动GnRH-LH的分泌和峰形成及维持是必需的,且NPY对GnRH-LH分泌的促进作用是性激素依赖性。NPY发挥调节GnRH作用是通过NPY Y1受体或NPY Y1样受体实现的。

    许多信息分子如一氧化氮(nitrous oxide,NO)、去甲肾上腺素(NE)对NPY的生殖功能有调节作用。
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    体外实验表明L-精氨酸(L-arginine)NO合成的前体物质)可促进NPY和GnRH释放,形成NO→NPY→GnRH的关系,而NPY反义寡核苷酸可抑制L-精氨酸介导的GnRH-LH峰[16]

    Yang等[17]运用微透析技术(microdialysis technique)和高压液相色谱仪(high pressure liquid chromatography,HPLC)测定证实交配前雌兔下丘脑NE总是伴随GnRH-LH峰的出现而明显增加。Pau等[18]发现恒河猴下丘脑NE的增加几乎与GnRH峰平行出现,形成NE→GnRH→LH模式。Berria等[19]对给雌激素的去卵巢大鼠同时给予NPY和哌唑嗪(Prazosim)即α1-肾上腺能受体拮抗剂后,并未出现NPY诱发的GnRH峰。以上结果提示NE在NPY刺激的GnRH-LH分泌过程中发挥一定作用。
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    NPY在NO、NE协同或相互作用下,于下丘脑促发GnRH峰出现,对维持生殖功能有重要意义。

    2.2 NPY促进垂体对GnRH的效应

    Leupen等[20]发现NPY引起垂体促性腺细胞上GnRH受体数目增多和与配体的亲和力增强;NPY又与垂体促性腺细胞上的NPY Y1受体结合后激活磷酸肌醇水解酶(phosphoinositide hydrolase)和蛋白激酶(PK),启动介导GnRH自身预激活(self-preactivation)的亚细胞途径,从而调节LH峰产生;NPY促进GnRH受体和PK的信息交谈(cross-talk),增强了垂体促性腺细胞对GnRH的协调性效应,促成LH峰。

    3 NPY:连接能量平衡和生殖功能的桥梁

    下丘脑的NPY与肾上腺素、皮质醇相协同调控碳水化合物代谢与利用、脂肪合成与代谢GnRH脉冲分泌及排卵前峰的出现,引起E诱导或P诱导的LH峰出现。这些现象在体内有一定的E水平时才存在[17,19]
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    能量平衡在生殖中的作用正日益被学者们重视。已有证据提示营养摄入和代谢之间不平衡(如肥胖),可通过中枢神经系统改变多种神经内分泌物质来影响生殖功能。

    Kalra等[2]研究表明下丘脑基底部的NPY神经元从形态和功能上与调控生殖及摄食功能的甘丙肽(galanin)和阿片镁网络(Opioid network)相关,而且已发现引起营养失衡和代谢失调的遗传、激素及环境因素都能改变下丘脑NPY合成、贮存、释放及下丘脑—垂体—卵巢轴的抑制。雌性ob/ob小鼠(原发性leptin缺乏)表现为NPY高度分泌、肥胖及不育现象。如对下丘脑NPY基因用敲除(knockout)方法处理或给予leptin后,使ob/ob小鼠体重正常并恢复生育功能[5]。NPY已被认为是调节生殖和保持能量平衡的神经内分泌系列中一个不可缺少的桥梁式的信息分子[8]

    4 展望
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    对人的下丘脑NPY调节能量平衡和生殖功能的作用的研究刚起步。介导NPY中枢能量调节效应的特异性“摄食受体”(feeding receptor)即不同于已知的NPYY1、Y2、Y3受体0尚未获得。如能获得该受体的特征及其拮抗剂(对Y1、Y2、Y3受体无作用)来操纵人食欲和调节能量平衡,将为久已有的肥胖性不育概念提供突破性的认识和治疗方法。

    参考文献

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    3.Billington CJ,Briggs J,Grace M,et al.Effect of intracerebrovetricular injection of NPY on energy metabolism.Am J Physiol 1991;260:321

    4.Zarjerski N,Cusin I,Vettor R,et al.Chronic intracerebroventricular administration of neuropeptide Y to normal rats has divergent effectsin glucose utilization by adipose tissue and skeletal muscle.Diabetes 1994;43:764

    5.Erickson JC,Hollopeter G,Richard D,et al.Attenuation of the obesity syndrome of ob/ob mice by the loss of neuropeptide Y.Science 1996;274:1704
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    (收稿日期 1998-09-20), http://www.100md.com