神经内分泌因子生长抑素调控硬骨鱼类生长和糖脂代谢的协同机制研究

Somatostatin has been well known as a neuroendocrine factor playing pivotal role in the regulation of teleost growth. Based on the previous studies from our lab and other colleagues, somatostatin is highly expressed in both central nervous system and digestive systems. In the present study, we will put somatostatin as a new kind of gut-brain peptide. From a new angle, we will carry out the research focusing on the somatostatin effect on the regulation mechanism of fish glucolipid metabolism using grouper as a model. Meanwhile, the negative feedback of intermediate metabolites on gene expression of SS and its receptors will be illuminated. By in vitro and in vivo experiments, we will explore the effect of somatostatin on glucolipid mechanism from the molecular level, we hope the new data will give us new knowledge about fish molecular nutrition. It is suggested that there is a close inner link between neuroendocrine system and digestive system. We believe that the new findings about somatostatin synergy mechanism on regulating growth and glucolipid metabolism will provide new evidence to support the hypothesis. We also firmly believed that our results will provide new theories and ideas to improve the fish growth rate and feed efficiency in aquaculture.

本项目把传统的神经内分泌因子生长抑素作为一种新的脑肠肽，从一个全新的角度开展生长抑素对鱼类糖脂代谢的分子调控机制研究，特别是结合生长抑素在生长调控轴中的作用机制，进行生长和糖脂代谢的协同机制研究。通过离体和在体实验，从分子水平上探索生长抑素对鱼类糖脂代谢的调控机理，阐明鱼类糖脂代谢的分子机制，为鱼类神经内分泌学和分子营养学增添新的内容；同时，开展糖脂代谢中间产物对生长调控因子的反馈作用的研究，阐明生长抑素调控生长和糖脂代谢的协同机制。研究结果将为揭示神经内分泌系统和消化系统之间存在着密切的内在联系提供新证据，为进一步提高鱼体生长率和饲料利用效率，促进鱼类养殖业发展提供新的理论和思路。

石斑鱼主要产于我国南海和东海南部的一种具有较高经济价值和消费需求的水产养殖品种，但因其生长缓慢，对饲料中蛋白含量要求高等因素，严重制约着这个产业的发展。生长抑素（somatostatin，SS）作为一种神经内分泌因子在脊椎动物的摄食、消化，营养物质的运输和吸收，能量的分配与利用的调控中起到非常关键的作用。为了研究SS对石斑鱼生长和糖脂代谢的调控机制，我们通过短期腹腔注射、长期缓释以及离体实验这三种实验方案对生长代谢调控相关基因表达、酶活力以及代谢产物等不同层面进行探讨。研究首先发现长期缓释SS和短期注射 SS 对下丘脑和垂体中生长相关调控因子的表达产生不同的影响，并且 SS 前体的表达与血糖水平有着很强的关联性。对糖代谢的进一步研究发现：在离体情况下，SS 能直接抑制糖原分解和糖异生过程；在体条件下，长期缓释SS能刺激肝糖原的分解和糖异生过程，从而升高血糖，这些葡萄糖可能会通过血液转运到肌肉中通过糖酵解过程氧化分解；另外血糖的升高也能刺激 SS 基因的表达，抑制 SSTRs 的表达，这里 SS 系统与血糖之间存在一种正反馈调节的现象，这也可能是石斑鱼对葡萄糖不耐受的原因之一。在脂肪代谢研究方面发现：我们发现SS降低了内脏脂肪含量并显着增加血清游离脂肪酸含量，这是由肝脏和脂肪组织中储存的脂肪分解引起的。游离脂肪酸的升高也可以反馈作用于SS系统。另外，SS促进了脂肪酸的氧化，但对脂肪酸合成的作用在不同组织中有着不同的影响。深入研究发现SS 在肝脏中主要通过 ERK1/2 和 AKT信号通路来发挥生理功能，而JNK-MAPK和 PKC 信号通路的传导作用较弱。本研究的目的是通过对石斑鱼生长和糖脂代谢之间协同机制的研究，寻找调节生长更为深处的分子机制，为养殖产业和饲料产业提供一定的理论支持，也为鱼类糖脂代谢的研究提供了新的思路。