孤啡肽N/OFQ促進魚類攝食的研究前景

馮清先

摘 要：1995年Munier 等和Reinscheid等相繼在小鼠腦和豬腦中發現了孤啡肽（Nociceptin/orphanin FQ，N/OFQ）。2001年首次在魚類的高首鱘中發現了N/OFQ。N/OFQ是一個17個氨基酸的多肽，由孤啡肽原（PNOC）水解形成，除了N/OFQ，PNOC在哺乳動物中還可以水解出痛穩素（nocistatin），魚類中還可以水解出痛敏樣肽（nociception-like peptide）。N/OFQ在多種動物的中樞神經系統和外周組織中廣泛分布，這暗示其可能具有多種生物學功能。研究表明，N/OFQ可以參與動物痛覺調節、抑制動物記憶、參與免疫調節、尼古丁敏感性調節和抑制子宮收縮等。除此之外，N/OFQ還可以促進動物攝食，增加動物體重以及致使動物偏嗜高能日糧。N/OFQ促進動物攝食有3種途徑：通過作用于中樞神經系統CART/POMC神經元和AgRP/NPY神經元中的受體，影響神經院中CART和AgRP的分泌；促進胃腸蠕動，加速食物排空；調節5-HT、γ-氨基丁酸、組胺等攝食相關因子。

關鍵詞：孤啡肽；魚類；攝食；研究前景

中圖分類號：S917 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161233060

引言

攝食是一個復雜而精細的過程，由中樞攝食系統和外周飽食系統聯合調控，對保持機體內環境穩定、維持正常生命活動具有重要意義。在動物養殖中，通過刺激動物體內促進食欲因子可以促進動物食欲，從而提高動物采食量，使動物生長速率增加。因此，對動物體內促食欲因子的研究顯得尤為重要。下丘腦各核團和外周組織可合成和分泌一系列食欲相關因子，例如刺鼠相關蛋白（agouti gene-related protein，AgRP），神經肽Y（Neuropeptide Y，NPY），增食欲素（orexin），胃饑餓素（Ghrelin），胰島素（insulin）、孤啡肽（Nociceptin/orphanin FQ，N/OFQ）等。

N/OFQ是阿片肽家族中的第四個成員，于1995年首次在小鼠和豬中相繼被發現，隨后在人體內也發現N/OFQ的存在，而在魚類中，僅在高首鱘和斑馬魚有基因克隆的相關報道。本文就N/OFQ目前在動物界攝食調節的研究現狀作一綜述，為將來N/OFQ在魚類攝食調節方面的研究提供參考。

1 孤啡肽前體（PNOC）的結構及N/OFQ的蛋白結構

孤啡肽原（prepronociceptin，PNOC）是N/OFQ的前體蛋白，可通過蛋白酶剪切之后得到N/OFQ。

1.1 孤啡肽前體（PNOC）的結構

研究證明，PNOC存在于哺乳類、鳥類和魚類的基因組中。斑馬魚的PNOC基因定位于20號染色體上，由4個外顯子和3個內含子組成，翻譯起始點（ATG）位于外顯子2上（圖1）。

PNOC的cDNA全序列已經在哺乳類和魚類多個物種上被克隆。魚類PNOC的cDNA全序列研究在高首鱘和斑馬魚上已有克隆報道。高首鱘的PNOC的cDNA全長860bp，其中編碼區序列（CDS）長為582bp，編碼194個氨基酸。而斑馬魚的PNOC基因具有兩個亞型，分別是PNOCa和PNOCb。其PNOCa的cDNA全長1218bp，編碼區序列（CDS）706bp，編碼235個氨基酸；PNOCb的cDNA全長1129bp，編碼區序列（CDS）702bp，編碼233個氨基酸。

PNOC的蛋白結構在各物種間比較保守。PNOC通過蛋白酶剪切后，得到成熟的生物活性肽，其中包括N/OFQ及痛穩肽（nocistatin，NST）（圖2）。而已有研究報道，NST具有與N/OFQ相反的生物學功能，例如NST具有鎮痛作用，抑制動物采食量。

與哺乳動物不同，魚類PNOC剪切出一個N-端的4個殘基為YGGF的N/OFQ，除此之外，還可以剪切出一個N-端的4個殘基為FGGF的22肽，即痛敏樣肽（nociception-like peptide），并且，PNOC的2個亞型PNOCa和PNOCb均可剪切出N/OFQ和痛敏樣肽。

1.2 N/OFQ的蛋白結構

現有研究表明，孤啡肽均由17個氨基酸殘基組成，N-端的4個殘基（YGGF或FGGF）對維持其生物活性十分重要。

魚類N/OFQ的蛋白結構在高首鱘和斑馬魚上已有報道。高首鱘N/OFQ的N-端為YGGF 4個殘基，結構為YGGFIGIRKSARKWNNQ，位于前體蛋白的161～177位。在斑馬魚中，PNOC的2個亞型均可剪切出N/OFQ片段，但二者剪切出來的片段有一定差異。PNOCa剪切出來的N/OFQ結構為YGGFIGVRKSARKWNNQ，位于PNOCa的187～203位。PNOCb剪切出來的N/OFQ結構為YGGFIGIRKSARKWNSQ，位于PNOCb的181～197位。

2 N/OFQ的組織分布和生物學功能

了解N/OFQ的組織分布，有利于推測和研究N/OFQ的生物學功能。目前，對N/OFQ的組織分布主要集中在哺乳動物中，在人、大鼠、小鼠和豬的中樞神經系統和外周組織器官中都有表達，其中在腦及胃腸道的含量豐富。但由于物種及試驗方法等原因，組織分布研究中N/OFQ在不同組織中表達趨勢不完全一致。另外，N/OFQ在鳥類、兩棲類及魚類中的組織分布還未見研究報道。

N/OFQ的生物學功能：參與痛覺調節；對學習和記憶的影響；對免疫的調節；攝食調節；其它生物學功能，如尼古丁敏感性調節和抑制子宮收縮等。

3 N/OFQ促進動物的攝食

目前的研究表明，N/OFQ促進哺乳動物的攝食，無研究表明會抑制動物攝食。在魚類上還未開展N/OFQ對攝食影響的研究。

N/OFQ能促進動物攝食。N/OFQ及其受體ORL1在中樞神經系統中廣泛表達，其中包括下丘腦、腦干、前腦、脊髓前角和脊髓背角等與中樞調節攝食相關的區域，因此學者推測N/OFQ可能與動物攝食相關。Pomonis等與Gavin等通過試驗證實了N/OFQ可以增加自由采食大鼠的采食量。Abbasnejad等在肉仔雞、akashi等在蛋仔雞上的結果一致。這些證據均證實N/OFQ能促進動物攝食。Donata等發現，與自由采食組相比，禁食大鼠PNOC mRNA和ORL1 mRNA在中樞中的表達量均顯著降低。

N/OFQ增加動物體重。Elaine等發現，與野生型大鼠相比，在出生后120dORL1基因敲除大鼠的體重增加速率顯著降低。Borzoo等結果顯示，ORL1敲除組小鼠體重增長率顯著低于野生型小鼠。Matsushita等試驗表明，N/OFQ可以誘導小鼠體重增加。這些結果表明外源性N/OFQ可以促進動物體重的增長，但具體機制還需進一步探明。

N/OFQ可以調節動物的攝食偏好，但具體的作用機制還需進一步研究。Matsushita等連續12d向自由采食高脂日糧的小鼠腦室內注射N/OFQ，結果顯示處理組小鼠相比對照組小鼠體重顯著增加，并且相比連續注射N/OFQ，飼喂普通日糧試驗組，增加趨勢更為明顯，而腸系膜脂肪相比對照組同樣顯著增加。Maria等對大鼠進行禁食，然后向大鼠腦室內注射N/OFQ之后讓其自由采食普通日糧和高糖日糧，120min后觀察到，N/OFQ處理組大鼠相比對照組，高脂日糧采食量顯著增多，但普通日糧的采食量并無顯著差異。

現有的研究表明，N/OFQ可能主要通過以下3種途徑促進動物攝食：中樞神經系統途徑；促進胃腸蠕動；調節攝食相關因子。N/OFQ具有促進動物攝食的作用，但其促進攝食的機制尚無定論。

參考文獻

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