论文部分内容阅读
人类及哺乳类动物的下丘脑弓状核区域内,广泛分布着阿片-促黑素细胞皮质素原神经元(proopiomelanocortin,POMC)以及神经肽-Y神经元(Neuropeptide-Y,NPY)/刺豚鼠相关肽神经元(Agouti-related Peptide,AgRP)。阿片-促黑素细胞皮质素原神经元以及神经肽-Y/刺豚鼠相关肽神经元的兴奋性变化直接参与调节机体的进食行为、体重调节和葡萄糖以及能量代谢等功能。利拉鲁肽(liraglutide)是一种长效的胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1 Receptor,GLP-1R)激动剂,大量的动物及人体试验证实体内注射利拉鲁肽可以有效刺激胰脏内胰岛B细胞分泌胰岛素以及有效抑制食物摄入,从而减轻体重、改善机体代谢,因此利拉鲁肽被广泛应用于临床的糖尿病治疗和慢性体重管理。另外,利拉鲁肽也已经被证实可以参与调节下丘脑弓状核区域内阿片-促黑素细胞皮质素原神经元和神经肽Y/刺豚鼠相关肽神经元的兴奋性变化。而在目前,虽然利拉鲁肽和其他胰高血糖素样肽-1类似物/胰高血糖素样肽-1受体激动剂被广泛地应用于糖尿病治疗和肥胖干预,但利拉鲁肽调节机体代谢相关的神经群活动的细胞内部机制尚不清楚。为了解决这一问题,我们利用神经元特异性转基因小鼠模型,识别并标记出下丘脑弓状核区域内的阿片-促黑素细胞皮质素原和神经肽Y/刺豚鼠相关肽神经元,进而将其应用于全细胞神经电生理实验。通过利拉鲁肽的单独使用以及与其他肽类、各类离子通道阻断剂及受体阻断剂的配合使用,我们的实验结果表明利拉鲁肽可以直接通过作用于细胞膜上的胰高血糖素样肽-1受体,开放下游的Transient receptor potential cation 5(TrpC5)通道,进而激活下丘脑弓状核区域内的阿片-促黑素细胞皮质素原神经元,而这种直接的激活作用机制与脂肪衍生物(瘦素/leptin)对于阿片-促黑素细胞皮质素原神经元(POMC)的兴奋性影响非常相似。进一步的实验结果表明,利拉鲁肽和瘦素联用比利拉鲁肽或瘦素单独使用可更加显著地提高阿片-促黑素细胞皮质素原神经元的兴奋性,因此利拉鲁肽和瘦素联用在激活阿片-促黑素细胞皮质素原神经元的作用上展现出协同作用,这也同时解释了利拉鲁肽和瘦素在抑制食物摄入方面表现出协同作用的神经细胞内机制。另外,利拉鲁肽还可以通过间接性地改变来自上游神经的兴奋性突触电信号传递来提高阿片-促黑素细胞皮质素原神经元的兴奋性。恰恰与之相反,我们发现利拉鲁肽并不能够直接性地改变下丘脑弓状核区域内的神经肽Y/刺豚鼠相关肽神经元(NPY/AgRP)的兴奋性,但是却可以通过增强上游可分泌抑制性神经递质(γ—氨基丁酸/GABA)的神经群的兴奋性,从而引起上游神经突触内的抑制性神经递质释放,进而作用于突触后膜的GABA-A受体,间接性地降低神经肽Y/刺豚鼠相关肽神经元的兴奋性,而这种间接性的抑制作用则依赖于 Transient receptor potential cation 5(TrpC5)通道和 ATP 敏感性钾离子通道(ATP-sensitive potassium channel/K-ATP 通道)的参与。因此,本课题对于同行关于胰高血糖素样肽-1类似物/胰高血糖素样肽-1受体激动剂的作用机制研究进行了论证、解释,并且以此为基础进行了进一步的补充和完善,也拓展了胰高血糖素样肽-1受体激动剂在治疗糖尿病、控制体重及改善葡萄糖以及能量代谢方面的潜在作用靶点及可能的神经突触前、后调节机制。综上所述,我们的研究确定了胰高血糖素样肽-1类似物/胰高血糖素样肽-1受体激动剂(利拉鲁肽)在下丘脑弓状核区域内的阿片-促黑素细胞皮质素原神经元和神经肽Y/刺豚鼠相关肽神经元兴奋性调节中的关键分子作用靶点,以及其突触前、后作用机制。