金鱼胰岛素与胰高血糖素对瘦素调控机制研究

Leptin is one of the most effective appetite inhibitory factors in fish. Studies in different fish species showed that in fasting status, expression of leptin would increase abnormally. To explain this strange and fish-specific physiological phenomenon, we used the goldfish (Carassius auratus), a model-specie in fish feeding, to develop our study. Our previous studies found that insulin and glucagon, two essential hormones in control of blood glucose homeostasis, might respectively positively and negatively regulate goldfish leptin mRNA expression. In the following work, to characterize the regulatory mechanism of insulin and glucagon on leptin in goldfish, we are planning to 1) develop the expression profile of leptin at different nutritional status; 2) exam the effect of insulin and glucagon leptin expression by injection; 3) exam the effect and signal transduction mechanism of insulin and glucagon on leptin expression in primary culture hepatopancreatic cells. We will also demonstrate the feed back regulatory effect of leptin by detection of blood glucose level, and insulin and glucagon expression after leptin injection. As a whole, our study will add new content in endocrine regulation of fish feeding and metabolism, to provide direct theoretical basis for developing of novel feed additives and advanced feeding method.

瘦素（leptin）是鱼类中非常有效的食欲抑制因子。研究表明在禁止进食（饥饿状态）下，多种鱼类瘦素的表达量却反常上升。为了解释这个问题，我们在鱼类摄食的模式物种金鱼中展开研究。本项目前期研究表明两个血糖调节的关键激素（胰岛素和胰高血糖素）分别对瘦素的表达起负调控和正调控作用。本研究后续工作中，拟在离体原代肝细胞中研究胰岛素和胰高血糖素对瘦素表达的调控及其受体识别和信号转导机制；在活体水平上，检测不同营养状态下胰岛素、胰高血糖素及瘦素的表达模式，并研究注射胰岛素和胰高血糖素对瘦素表达的影响；阐明金鱼中胰岛素和胰高血糖素对瘦素的调控机制。通过检测瘦素注射对血糖水平及胰岛素、胰高血糖素表达的影响，阐明瘦素的反馈调节作用。本研究首次对瘦素在鱼类能量代谢中的作用展开研究，为鱼类摄食及代谢内分泌调控添加新内容，为开发新型饲料添加剂和科学投喂方法和科学投喂方法提供理论依据。

瘦素（leptin）是鱼类中非常有效的食欲抑制因子。研究表明在禁止进食（饥饿状态）下，多种鱼类瘦素的表达量却反常上升。为了解释这个问题，我们在鱼类摄食的模式物种金鱼中展开研究。金鱼在禁止进食后，血液中具有降血糖作用的胰岛素（insulin）浓度会下降，而具有升血糖作用的胰高血糖素（glucagon）浓度会上升。本项目研究发现，insulin对金鱼肝脏中两个leptin基因（leptin-AI和leptin-II）的mRNA表达起抑制作用，而glucagon则对leptin-AI和leptin-AII的表达起促进作用。Insulin对leptin表达的负调控作用是由insulin受体介导，并经过PI3K/Akt/mTOR、MKK3/6/P38MAPK和MEK1/2/ERK1/2信号途径；而glucagon对leptin表达的正调控作用是由glucagon受体介导，并经过AC/cAMP/PKA/CREB信号途径。此外，金鱼leptin作用于脑区具有抑制摄食行为、降低摄食量和调节摄食肽表达的作用，作用于肝脏促进糖酵解和激活与糖酵解相关的信号通路如AMPK、ACC，作用于垂体则会影响一系列激素如催乳素（prolactin）的表达。本项目的研究结果表明，leptin在鱼类模型中是涉及食欲调节和能量代谢调节的一个多功能激素。在食物缺乏的情况下，变温动物鱼类更倾向于减少摄食行为从而节省能量支出，因此食欲抑制激素leptin的表达量会上升，而对leptin的调控，则是由对leptin表达有抑制作用的insulin下降、和对leptin表达有促进作用的glucagon上升所介导的。