AMPK信号通路在应激影响家禽能量食欲中的作用

Increment in the secretion of glucocorticoids (GCs) is a major response of the chronic stress of animals. Recent studies suggest that the enhanced GCs alter energy balance and feeding behavior of chickens. AMP-activated protein kinase (AMPK) is a nutrient and energy sensor that maintains energy homeostasis in both cellular and whole body levels. Furthermore, AMPK plays a key role in appetite control in a hypothalamic level. The aim of the present proposal is to investigate the involvement of AMPK signaling pathway in the effects of GCs on appetite and energy balance of chicken. Therefore, the status of AMPK signaling pathway is studied in GCs challenged broilers to evaluate the impact of stress on the signaling pathway. The animal model of dietary GCs supplementation and hypothalamic cell culture are employed in this study. The effects of GCs are investigated in the condition of adrenal blocking, ATP depletion and at the presence of several stimulators or inhibitors of the target signaling factors. The functions of relevant signaling pathways are evaluated by the gene expression and protein phosphorylation of target molecules at the activation or inhibition status, respectively. The present project will provide useful knowledge to the stress physiology and the endocrine control of appetite and energy homeostasis of chickens.

应激导致糖皮质激素释放增加，致使家禽能量平衡发生改变，并对家禽食欲产生重要影响，但是内在分子机制不明。腺苷活化蛋白激酶（AMPK）能够感受和调节细胞及全身能量水平，中枢AMPK通过复杂的食欲调节通路调节采食量。本项目拟研究的科学问题是"AMPK及其信号通路是否参与了应激导致的家禽采食及能量平衡改变"。针对这一问题本项目拟开展以下两方面的研究：（1）研究确定AMPK信号通路是否参与了糖皮质激素对家禽能量采食的调控；（2）研究确定糖皮质激素如何影响家禽AMPK信号通路途径。在研究过程中将动物试验和下丘脑细胞体外培养相结合，分别利用皮质酮、应激轴阻断的方法建立试验模型，利用激活剂或阻断剂分别激活或阻断相关的信号途径，通过测定基因表达及蛋白磷酸化水平确定对信号通路功能的影响。该研究为深入了解应激反应机理、家禽能量代谢和食欲调控的神经内分泌机制提供科学依据。

规模化肉鸡生产模式中存在着各种应激源，如高温、拥挤、免疫激发和有害气体等。已有的研究表明，应激显著抑制肉仔鸡生长和饲料转化效率，改变食欲，降低生产性能（热应激，免疫应激，高密度饲养和拥挤）。应激导致糖皮质激素释放增加，致使家禽能量平衡发生改变，并对家禽食欲产生重要影响，但是内在分子机制不明。腺苷活化蛋白激酶(AMPK)能够感受和调节细胞及全身能量水平，中枢 AMPK 通过复杂的食欲调节通路调节采食量。本项目研究的科学问题是 “AMPK 及其信号通路是否参与了应激导致的家禽采食及能量平衡改变”。针对这一问题，本项目开展了两方面的研究：(1)研究确定了AMPK信号通路是否参与了糖皮质激素对家禽能量采食的调控；(2)研究确定了糖皮质激素影响家禽AMPK信号通路途径。.本课题研究表明，热应激和糖皮质激素都可以激活CB1受体和AMPK信号通路，从而调控了食欲、能量代谢和平衡。相对生长高峰期，DEX对LKB1-AMPK信号通路的影响不受日粮类型的影响，促食神经肽的表达受日粮类型的影响；绝对生长高峰期，DEX对LKB1-AMPK信号通路、ACC、促食神经肽的影响均受日粮类型的影响。应激反应通过提高促食神经肽NPY基因表达促进食欲，同时激活了中枢LKB1-AMPK-ACC信号通路，通过LKB1-AMPK-ACC信号通路调节体内能量代谢。应激激活下丘脑AMPK，但后期中枢注射Compound C明显抑制AMPK活性，并且通过AMPK-mTOR信号通路调控机体能量代谢；应激状态下中枢注射Compound C抑制食欲作用并不是通过降低促食神经肽的表达，可能是通过提高厌食神经肽的表达。糖皮质激素处理显著影响了家禽肝脏胆汁酸代谢和脂肪代谢，AMPK参与了应激对肝脏CYP7A1信号通路的功能调控。.研究结果证明，AMPK信号通路参与了糖皮质激素对家禽能量采食的调控；糖皮质激素主要通过CB1-AMPK、LKB1-AMPK、AMPK-mTOR以及AMPK-CYP7A1途径参与AMPK信号通路的调控。该研究结果为深入了解应激反应机理、家禽能量代谢和食欲调控的神经内分泌机制提供了科学依据。