褪黑素及光照周期的改變對大鼠脂肪組織代謝的影響.pdf

1、褪黑素(Mel)是松果體分泌的一種神經(jīng)內(nèi)分泌激素，其晝低夜高的分泌規(guī)律，決定了人類晝夜節(jié)律生物鐘的模式運(yùn)行。近年來研究表明，褪黑素除具有催眠、抗腫瘤、抗氧化、增強(qiáng)免疫力等作用外，松果體褪黑素作為光周期信號在調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律和季節(jié)性節(jié)奏方面起著重要作用。其中，褪黑素與能量代謝的關(guān)系在肥胖如此盛行的今天尤為引人注目，但報道的較少。 在許多小型哺乳動物中，體重存在季節(jié)性變化是對能量的獲得性(食物數(shù)量與質(zhì)量)與能量需求(體溫調(diào)節(jié)、繁殖等)

2、的適應(yīng)。光照周期的縮短使生物感受到冬天的來臨，自然選擇使那些善于感知并能預(yù)先準(zhǔn)備的生物得以幸存。各種生物均有自己的越冬方式，而在寒冷的環(huán)境中生存，能量問題是決定命運(yùn)的首要問題。大多數(shù)季節(jié)性哺乳動物采用的是提前的能量儲存，即在感受到光照周期縮短開始逐漸增加攝食并將多余的能量轉(zhuǎn)換成脂肪儲存起來以備越冬，如敘利亞倉鼠。非常有趣的是少數(shù)季節(jié)性哺乳動物則以相反的方式來面對冬季，如西伯利亞倉鼠就是在夏季體重保持穩(wěn)定，而在冬季來臨之前減少身體脂肪的存

3、儲。雖然此舉減少了動物御寒的保護(hù)層，但體重的下降同樣也使它們減少了負(fù)擔(dān)以及食物的需求量，或許還有不為人類所知的其他原因。但無論如何，從中發(fā)現(xiàn)光照引起的褪黑素的改變的確與能量代謝有著密切的關(guān)系。 雖然人類具有晝夜節(jié)律的存在，但對光照周期的季節(jié)性生理改變不明顯，因此其對人類能量代謝的影響尚未見報道。由于人類應(yīng)用人造光的歷史悠久，據(jù)此一些科學(xué)家認(rèn)為人類已進(jìn)化成不依賴光周期及褪黑素作用的一類生物。其實(shí)，根據(jù)褪黑素對人類睡眠影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果及其它實(shí)驗(yàn)結(jié)果，相信褪黑素仍然是一個對人的晝夜節(jié)律和季節(jié)性節(jié)奏調(diào)節(jié)的光周期信號，只是因?yàn)橛绊懭祟惸芰看x的因素太多，使得光周期信號在人類這樣高級的動物面前顯得有些微不足道。研究發(fā)現(xiàn)在人類褪黑素信號是通過視交叉上核傳入室旁核，而瘦素及胰島素的信號則是通過弓狀核傳入室旁核。由此看出雖然路徑不同，但都是傳入起能量整合作用的室旁核。在人類，隨著年齡的增加褪黑素的水平在不斷減少，而腹腔脂肪組織的量、血漿瘦素、胰島素水平卻在不斷的增加。每日給大鼠

5、一定劑量的褪黑素喂養(yǎng)可以使大鼠腹腔脂肪組織的量保持在較年輕的水平。由此認(rèn)為，光照周期的改變引起褪黑素的濃度的變化，的確可以作為一種環(huán)境因素起到調(diào)節(jié)能量代謝的作用，光照作用與其他影響能量代謝的因素如：社會心理因素、飲食因素、運(yùn)動因素、遺傳因素等一起參與能量代謝的調(diào)節(jié)。但褪黑素影響能量代謝的機(jī)制尚不清楚。 該實(shí)驗(yàn)通過長、短光照周期及高、低劑量褪黑素干預(yù)SD大鼠3周，觀察: (1)大鼠體重及腹腔脂肪組織量的改變。

6、 (2)大鼠血漿瘦素、胰島素及三酰甘油等的變化。 (3)大鼠腹腔脂肪組織β3腎上腺素能受體、褪黑素受體表達(dá)的變化。 (4)下丘腦組織褪黑素受體的改變。以進(jìn)一步明確褪黑素及光照周期改變對能量代謝調(diào)節(jié)的作用及機(jī)制。 方法 1.光照周期及Mel對大鼠能量代謝影響的觀察 (1)長(光：暗=16：8)、短(光：暗=8：16)光照時間及不同劑量(高劑量褪黑素濃度即藥理濃度為10mg/kg/d，低劑量

7、褪黑素濃度即生理濃度為0.2mg/Kg/d)Mel干預(yù)3周后，對大鼠體重及腹腔脂肪組織質(zhì)量進(jìn)行稱重測量。 (2)長、短光照時間及不同劑量Mel干預(yù)3周后，觀察大鼠外周血與能量代謝有關(guān)的指標(biāo)如瘦素、胰島素以及三酰甘油的改變。 2.光照周期及Mel對大鼠脂肪組織代謝影響機(jī)制的研究 (1)長、短光照時間及不同劑量Mel干預(yù)3周后，采用實(shí)時定量RT-PCR方法觀察腹腔脂肪組織β3腎上腺素能受體、褪黑素受體mRNA表

8、達(dá)的變化。 (2)長、短光照時間及不同劑量Mel干預(yù)3周后，采用免疫組化方法觀察大鼠下丘腦褪黑素受體表達(dá)的變化。 結(jié)果 1.高劑量Mel干預(yù)可以降低大鼠的體重、腹腔內(nèi)脂肪組織、血漿瘦素水平，但對血漿胰島素、三酰甘油水平無影響。 2.高劑量Mel干預(yù)使下丘腦褪黑素受體1蛋白表達(dá)降低，褪黑素受體2蛋白表達(dá)無變化。 3.高劑量Mel干預(yù)使腹腔脂肪組織褪黑素受體1的mRNA表達(dá)降低、β3受體mR

9、NA表達(dá)增強(qiáng)，褪黑素受體2的mRNA表達(dá)無變化。 4.低劑量Mel干預(yù)及光照周期的變化對上述指標(biāo)均無明顯影響。 結(jié)論 1.Mel具有調(diào)節(jié)大鼠脂肪組織代謝的作用，但其作用具有劑量的依賴性，大劑量干預(yù)對其有影響，而小劑量干預(yù)對其沒有影響。光照周期改變盡管沒有影響，但該文認(rèn)為這可能與實(shí)驗(yàn)周期僅為3周，其時間跨度不夠有關(guān)，因?yàn)榄h(huán)境的影響是長期的作用結(jié)果。 2.Mel對大鼠脂肪組織代謝的作用表現(xiàn)在可以改變大

10、鼠的體重及附睪周圍脂肪組織的量，是否對皮下脂肪組織有影響尚未做觀察。 3.Mel可以改變大鼠的體重及附睪周圍脂肪組織的量可能與血漿瘦素的改變有著互為結(jié)果的關(guān)聯(lián)，但血漿三酰甘油無改變說明可能只是局部脂肪組織代謝的改變或者只是褪黑素本身影響生殖功能的一種體現(xiàn)。胰島素的變化不明顯，推測與褪黑素具有抗氧化應(yīng)激作用，通過提高胰島素的敏感性起作用。 4.Mel可以引起腹腔內(nèi)脂肪細(xì)胞mt1表達(dá)降低，mt1已被證實(shí)是與季節(jié)性節(jié)律有關(guān)