新型似胰高血糖素(GCG2)及其特异性受体(GCG2R)基因在家鸡垂体中的作用机理研究

在哺乳类及鸟类中，胰高血糖素（glucagon，GCG）被认为是胰岛α细胞分泌的维持血糖平衡的关键多肽类激素。我们最新研究发现：家鸡及爪蟾中存在一个新型似胰高血糖素基因（命名为:GCG2）及其特异性受体基因(命名为:GCG2R)；GCG2高表达于家鸡下丘脑中，而GCG2R高表达于家鸡垂体中。该结果提示：新型似胰高血糖素可参与垂体功能调节。为验证该假说，作者拟用家鸡为模型，采用多种实验技术探究：1）GCG2及其特异受体在下丘脑-垂体轴上的细胞定位；2）GCG2对垂体功能的调节，包括其对垂体生长激素(GH)、催乳素 (PRL)等激素生成释放的影响；3）GCG2与其他促垂体因子（包括我们已分离到的GHRH等）间互作关系；4） GCG2对垂体发育的影响。本项目研究结果为阐明GCG2在家鸡垂体中的作用机制奠定基础；同时，亦期望从比较内分泌学角度发掘GCG2及其受体在非哺乳类脊椎动物中的重要生理功能。

胰高血糖素（GCG）是胰腺细胞分泌的一种多肽类激素, 该激素激活其受体（GCGR），对机体血糖平衡、脂质代谢等生理过程起关键调控作用。在家鸡及其它低等脊椎动物基因组中，除GCG外，我们在预实验中首次发现一个与GCG多肽高度相似的“新型似胰高血糖素多肽”（GCGL或GCG2）及其对应受体GCGLR（GCG2R）。针对GCGL及GCGLR，本项目以家鸡为模型，首次解析GCGL和GCGLR的基因结构、功能、 组织表达图谱以及其对家鸡垂体功能的调节。 我们的研究结果发现：1）GCGL多肽可高效、专一性激活GCGLR；相反，GCGL不能高效激活胰高血糖素受体家族其他成员, 如GCGR、GLP2R、GLP1R等。由此提出：“GCGLR是GCGL的专一性受体”概念。2）RT-PCR及定量PCR分析揭示，GCGL主在下丘脑高表达，而GCGL受体主在垂体中高表达，且其在小鸡出壳前后，两基因表达水平显著提升，由此提示：GCGL可调节家鸡垂体功能。3）在培养家鸡垂体细胞（或离体培养垂体）中， GCGL可刺激促甲状腺素（TSH）的生成释放；相反，GCGL对其他垂体激素（如GH、PRL、ACTH、FSH、LH等）无刺激效应。结合GCGLR定位于垂体TSH细胞中的事实，我们进一步明确：“下丘脑GCGL是一个新的垂体TSH释放因子”；4）个体水平实验表明：静脉注射GCGL，其可剂量依赖性提升家鸡血液甲状腺素(T4/T3)水平；同时，腹腔注射T3/T4，可显著抑制下丘脑GCGL和垂体GCGLR的表达。由此表明：作为 ‘下丘脑-垂体-甲状腺轴’上的新型调节因子， GCGL作用又受甲状腺素（T4/T3）的负反馈调控”。5）此外，GCGL还可刺激垂体CART肽表达；但其与其他激素(如Leptin, GHRH等)对垂体功能的协同调节作用不明显。 .基于上述研究结果，我们提出：“在家鸡中，下丘脑GCGL多肽是“下丘脑-垂体-甲状腺轴”上一个新的关键调节因子”。它可激活垂体中高表达的GCGLR，刺激垂体TSH生成和释放，提升家鸡血液甲状腺素T4/T3水平的提升，进而掌控家鸡生长发育、代谢、体温维持、个体存活等重要性状。我们的发现也为探究各类脊椎动物“下丘脑-垂体-甲状腺轴”的调节机制异同提供线索。