孤啡肽N/OFQ促进鱼类摄食的研究前景

冯清先

摘 要：1995年Munier 等和Reinscheid等相继在小鼠脑和猪脑中发现了孤啡肽（Nociceptin/orphanin FQ，N/OFQ）。2001年首次在鱼类的高首鲟中发现了N/OFQ。N/OFQ是一个17个氨基酸的多肽，由孤啡肽原（PNOC）水解形成，除了N/OFQ，PNOC在哺乳动物中还可以水解出痛稳素（nocistatin），鱼类中还可以水解出痛敏样肽（nociception-like peptide）。N/OFQ在多种动物的中枢神经系统和外周组织中广泛分布，这暗示其可能具有多种生物学功能。研究表明，N/OFQ可以参与动物痛觉调节、抑制动物记忆、参与免疫调节、尼古丁敏感性调节和抑制子宫收缩等。除此之外，N/OFQ还可以促进动物摄食，增加动物体重以及致使动物偏嗜高能日粮。N/OFQ促进动物摄食有3种途径：通过作用于中枢神经系统CART/POMC神经元和AgRP/NPY神经元中的受体，影响神经院中CART和AgRP的分泌；促进胃肠蠕动，加速食物排空；调节5-HT、γ-氨基丁酸、组胺等摄食相关因子。

关键词：孤啡肽；鱼类；摄食；研究前景

中图分类号：S917 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161233060

引言

摄食是一个复杂而精细的过程，由中枢摄食系统和外周饱食系统联合调控，对保持机体内环境稳定、维持正常生命活动具有重要意义。在动物养殖中，通过刺激动物体内促进食欲因子可以促进动物食欲，从而提高动物采食量，使动物生长速率增加。因此，对动物体内促食欲因子的研究显得尤为重要。下丘脑各核团和外周组织可合成和分泌一系列食欲相关因子，例如刺鼠相关蛋白（agouti gene-related protein，AgRP），神经肽Y（Neuropeptide Y，NPY），增食欲素（orexin），胃饥饿素（Ghrelin），胰岛素（insulin）、孤啡肽（Nociceptin/orphanin FQ，N/OFQ）等。

N/OFQ是阿片肽家族中的第四个成员，于1995年首次在小鼠和猪中相继被发现，随后在人体内也发现N/OFQ的存在，而在鱼类中，仅在高首鲟和斑马鱼有基因克隆的相关报道。本文就N/OFQ目前在动物界摄食调节的研究现状作一综述，为将来N/OFQ在鱼类摄食调节方面的研究提供参考。

1 孤啡肽前体（PNOC）的结构及N/OFQ的蛋白结构

孤啡肽原（prepronociceptin，PNOC）是N/OFQ的前体蛋白，可通过蛋白酶剪切之后得到N/OFQ。

1.1 孤啡肽前体（PNOC）的结构

研究证明，PNOC存在于哺乳类、鸟类和鱼类的基因组中。斑马鱼的PNOC基因定位于20号染色体上，由4个外显子和3个内含子组成，翻译起始点（ATG）位于外显子2上（图1）。

PNOC的cDNA全序列已经在哺乳类和鱼类多个物种上被克隆。鱼类PNOC的cDNA全序列研究在高首鲟和斑马鱼上已有克隆报道。高首鲟的PNOC的cDNA全长860bp，其中编码区序列（CDS）长为582bp，编码194个氨基酸。而斑马鱼的PNOC基因具有两个亚型，分别是PNOCa和PNOCb。其PNOCa的cDNA全长1218bp，编码区序列（CDS）706bp，编码235个氨基酸；PNOCb的cDNA全长1129bp，编码区序列（CDS）702bp，编码233个氨基酸。

PNOC的蛋白结构在各物种间比较保守。PNOC通过蛋白酶剪切后，得到成熟的生物活性肽，其中包括N/OFQ及痛稳肽（nocistatin，NST）（图2）。而已有研究报道，NST具有与N/OFQ相反的生物学功能，例如NST具有镇痛作用，抑制动物采食量。

与哺乳动物不同，鱼类PNOC剪切出一个N-端的4个残基为YGGF的N/OFQ，除此之外，还可以剪切出一个N-端的4个残基为FGGF的22肽，即痛敏样肽（nociception-like peptide），并且，PNOC的2个亚型PNOCa和PNOCb均可剪切出N/OFQ和痛敏样肽。

1.2 N/OFQ的蛋白结构

现有研究表明，孤啡肽均由17个氨基酸残基组成，N-端的4个残基（YGGF或FGGF）对维持其生物活性十分重要。

鱼类N/OFQ的蛋白结构在高首鲟和斑马鱼上已有报道。高首鲟N/OFQ的N-端为YGGF 4个残基，结构为YGGFIGIRKSARKWNNQ，位于前体蛋白的161～177位。在斑马鱼中，PNOC的2个亚型均可剪切出N/OFQ片段，但二者剪切出来的片段有一定差异。PNOCa剪切出来的N/OFQ结构为YGGFIGVRKSARKWNNQ，位于PNOCa的187～203位。PNOCb剪切出来的N/OFQ结构为YGGFIGIRKSARKWNSQ，位于PNOCb的181～197位。

2 N/OFQ的组织分布和生物学功能

了解N/OFQ的组织分布，有利于推测和研究N/OFQ的生物学功能。目前，对N/OFQ的组织分布主要集中在哺乳动物中，在人、大鼠、小鼠和猪的中枢神经系统和外周组织器官中都有表达，其中在脑及胃肠道的含量丰富。但由于物种及试验方法等原因，组织分布研究中N/OFQ在不同组织中表达趋势不完全一致。另外，N/OFQ在鸟类、两栖类及鱼类中的组织分布还未见研究报道。

N/OFQ的生物学功能：参与痛觉调节；对学习和记忆的影响；对免疫的调节；摄食调节；其它生物学功能，如尼古丁敏感性调节和抑制子宫收缩等。

3 N/OFQ促进动物的摄食

目前的研究表明，N/OFQ促进哺乳动物的摄食，无研究表明会抑制动物摄食。在鱼类上还未开展N/OFQ对摄食影响的研究。

N/OFQ能促进动物摄食。N/OFQ及其受体ORL1在中枢神经系统中广泛表达，其中包括下丘脑、脑干、前脑、脊髓前角和脊髓背角等与中枢调节摄食相关的区域，因此学者推测N/OFQ可能与动物摄食相关。Pomonis等与Gavin等通过试验证实了N/OFQ可以增加自由采食大鼠的采食量。Abbasnejad等在肉仔鸡、akashi等在蛋仔鸡上的结果一致。这些证据均证实N/OFQ能促进动物摄食。Donata等发现，与自由采食组相比，禁食大鼠PNOC mRNA和ORL1 mRNA在中枢中的表达量均显著降低。

N/OFQ增加动物体重。Elaine等发现，与野生型大鼠相比，在出生后120dORL1基因敲除大鼠的体重增加速率显著降低。Borzoo等结果显示，ORL1敲除组小鼠体重增长率显著低于野生型小鼠。Matsushita等试验表明，N/OFQ可以诱导小鼠体重增加。这些结果表明外源性N/OFQ可以促进动物体重的增长，但具体机制还需进一步探明。

N/OFQ可以调节动物的摄食偏好，但具体的作用机制还需进一步研究。Matsushita等连续12d向自由采食高脂日粮的小鼠脑室内注射N/OFQ，结果显示处理组小鼠相比对照组小鼠体重显著增加，并且相比连续注射N/OFQ，饲喂普通日粮试验组，增加趋势更为明显，而肠系膜脂肪相比对照组同样显著增加。Maria等对大鼠进行禁食，然后向大鼠脑室内注射N/OFQ之后让其自由采食普通日粮和高糖日粮，120min后观察到，N/OFQ处理组大鼠相比对照组，高脂日粮采食量显著增多，但普通日粮的采食量并无显著差异。

现有的研究表明，N/OFQ可能主要通過以下3种途径促进动物摄食：中枢神经系统途径；促进胃肠蠕动；调节摄食相关因子。N/OFQ具有促进动物摄食的作用，但其促进摄食的机制尚无定论。

参考文献

[1]李夏，费宇行，叶剑雄.小鼠和大鼠组织孤啡肽含量分布[J].北京医科大学学报，1997（4）：40.

[2]李海燕，严祥，郭应芳.孤啡肽在大鼠胃肠道的分布及意义[J].第四军医大学学报，2005，26（4）：318-320.