动物生长生理及活性调节物武鸣.ppt

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1、动物生长生理及活性调节物,动物生长的调控途径,遗传因素,营养因素,环境因素,生长轴,生长轴的调节机制,下丘脑,肝脏,垂体,GHRH/TRH,SS,促生长作用,GH,IGFs,生长轴的调节机制(续一),下丘脑,肝脏,垂体,GHRH/TRH,SS,促生长作用,GH,IGFs,GHRH/TRH,SS,促生长作用,GH,IGFs,GhrelinPACAPNPYGABA肾上腺素糖皮质激素,Leptin半胱胺,IGFBPs,NMDASerotoninGalanin,一、生长激素（GH）,GH是由动物的脑垂体前叶合成与分泌的一种蛋白类激素。1920年，Evans 和 Simpson首次证实其具有促生长作用。

2、GH具有明显的种属差异。猪的GH含有191个氨基酸残基，牛GH与猪GH有90%的氨基酸序列相同，但两者与人GH只有65%的同源性。,注射外源性GH可明显促进动物生长，增加瘦肉率，减少脂肪沉积、提高泌乳性能。20世纪80年代初，研究者们采用基因工程方法，将GH基因导入质粒，通过大肠杆菌表达重组生长激素（ST）。1982年，重组牛生长激素（bST）首次应用于奶牛，随后出现了大量bST与pST应用于家畜的报道。,在养猪生产中，由于重组生长激素需要连续注射给药，操作烦琐，因此，研究者们仍致力于利用GH寻找新的调控畜禽生长的方法。例如，通过免疫GH抗抗体，或免疫GH受体的抗体产生促生长效果。,二、生长激

3、素释放激素（GHRH）,GHRH是由下丘脑合成和分泌的单链多肽，已发现GHRH具有多种分子形式，不同动物的GHRH存在种属差异。猪下丘脑分泌的GHRH有三种，分别含37、40、44个氨基酸残基，其中以44肽的活性最高。,研究表明，给猪注射GHRH或其类似物，可以促进GH的分泌水平，从而显著提高猪的生长速度和瘦肉率。但是，直接注射GHRH的方法也存在成本高、操作繁琐等缺点，近年来有人尝试采用其它方法来促进猪下丘脑中GHRH的合成，从而达到促生长效果。,张永亮等报道，采用改造过的GHRH基因表达质粒在兔的肌肉细胞中表达，能够提高动物的GH水平。Rusandra等以-肌动蛋白启动子构建GHRH表达质

4、粒，通过肌肉注射，诱导GHRH的表达，2周内能使动物GH水平提高3-4倍。,三、生长抑素（SS）,SS也称为生长激素释放抑制激素（GIH）,最早于1973年由Brazeau从绵羊的下丘脑提取并命名。SS在体内分布十分广泛，属于典型的脑肠肽（brain-gut peptides）。体内SS主要以14肽（SS-14）和28肽（SS-28）两种形式存在，两者生物活性相似，但有一定差别。,天然SS的3位和14位半胱氨酸构成了分子内二硫键。迄今已研究过的哺乳动物SS没有种属差异。SS是体内作用最广泛的一种抑制性激素。在生长轴中，SS主要对垂体GH的释放有抑制作用。注射SS可抑制GH释放，注射SS抗血清则

5、可提高GH的基础分泌水平。,SS还广泛影响消化道功能：抑制胃排空、肠道运动和胆囊收缩、抑制胃酸、胰液等消化液的分泌，还可抑制胃泌素、胰泌素、胰岛素、胆囊收缩素（CCK）与血管活性肠肽（VIP）的释放。由于SS结构简单、作用独特，近二十年来一直成为调控动物生长的研究焦点。,目前，通过SS调控动物生长主要采用免疫学方法、基因工程疫苗以及能够改变SS结构及生物活性的一些特殊化学物质，如半胱胺。此外，SS卵黄抗体的应用也有报道。SS的免疫调控技术包括主动免疫技术与被动免疫技术。,由于SS分子较小，属于半抗原，因此必须与具有一定大小的其它载体分子偶联才能作为完全抗原。尽管SS主动免疫与被动免疫技术自80

6、年代至今国内外一直都有研究与应用的报道，但在动物生产中的应用仍存在一些问题。,近年来，许多研究者采用基因工程方法研制新型的生长调节疫苗。例如，重组SS大肠杆菌疫苗、以痘病毒为活载体的SS-HBsAg亚单位疫苗、SS的DNA疫苗等。国内近年来先后研制出“激生1号苗”、“激生2号苗”和“激生3号苗”。,另一项广泛研究和应用的SS调控技术是：采用半胱胺改变内源性SS的结构和生物活性，从而促进动物生长。,半胱胺（cysteamine,CS）又称为-巯基乙胺，在临床医学上曾被用于制备胃溃疡的实验模型。Szabo等（1981）在动物试验中发现，半胱胺可引起大鼠消化道及下丘脑SS的含量下降，由此引发了半胱胺

7、在动物生长领域的研究与应用。,大量的研究表明，半胱胺能够促进畜禽的生长、提高增重和饲料转化率，提高胴体品质，提高泌乳动物的生产性能。目前，对半胱胺的作用机理提出了两种主要途径（改变SS的结构、抑制多巴胺羟化酶的活性）。,四、类胰岛素生长因子（IGFs）,在生长轴中，GH的促生长作用主要是通过IGFs介导而实现的。已发现的IGFs有两种，即IGF-I和IGF-。IGFs 在结构上与胰岛素原相似，为单链多肽。,IGF-I的mRNA在许多组织中均有表达，但最主要的部位是肝脏。许多组织细胞也可产生IGF-I与IGF-，从而发挥自分泌、旁分泌作用。IGF-I对动物胚胎以及出生后的生长发育都具有重要的促进

8、作用。,IGFs不仅受GH和其他内分泌因子的调节,而且受IGF结合蛋白（IGF-binding proteins，IGFBPs）的调节。已经发现的IGFBPs 有6种（IGFBP-1至 IGFBP-6），其中以IGFBP-2和IGFBP-3的含量最高。,IGFBPs不但有一定的种属特异性，而且在同一动物的不同生长阶段也存在明显差异。胎儿及幼年动物血液中主要含有小分子量IGFBPs，而成年动物血液中主要为大分子量IGFBPs。,五、生长素(ghrelin),1976年，Bowers等发现一些阿片样肽的衍生物具有促进GH释放的作用，此后，合成了一种能够在体外促进GH释放的六肽（GHRP-6）。GH

9、RP-6能够显著促进GH的释放，但口服时活性较低，效应持续时间也较短。,为了寻找口服活性更高、半衰期更长的活性分子，多种GHRP相继被合成，包括GHRP-2、hexarelin等。此外，还合成了一些非肽类活性分子，如L-692,429和MK-0677等，被统称为GHS。1996年，GHS受体被克隆，并被称为孤儿受体（orphan receptor）。,1999年，日本学者Kojima等首次从大鼠和人的胃中提取并纯化了一种能够强烈刺激GH释放的肽类物质，并命名为ghrelin。Ghrelin的发现引起了生理学、营养学和药物学研究领域的极大关注。,Ghrelin是由28个氨基酸残基构成的多肽，其结

10、构在不同物种之间高度保守。Ghrelin结构上的一个显著特征是其肽链第3位上的丝氨酸残基被辛酰化。Ghrelin还具有强烈的诱食作用、促进体脂沉积、促进胃运动及胃酸分泌、调节葡萄糖代谢等。,六、垂体腺苷酸环化酶激活肽（PACAP）,1989年，Miyata等从羊的下丘脑中发现了一种神经肽，并称之为垂体腺苷酸环化酶激活肽（PACAP）。PACAP有两种分子形式（PACAP 38与PACAP 27）。,PACAP广泛存在于中枢神经系统，在下丘脑最为集中。PACAP对垂体前叶GH的分泌具有促进作用，还具有刺激胰腺的外分泌、抑制胃肠道运动以及降低血压等作用。PACAP作为一种有效的GH促释放素，其作用

11、机制仍有待于进一步研究。,七、瘦素(leptin),1994年美国洛克菲勒大学张继峰等首次从肥胖小鼠成功克隆了肥胖基因(ob 基因)。ob 基因的编码产物瘦素(leptin)是一种主要由白色脂肪组织分泌的蛋白质类激素,由146个氨基酸残基组成。,血液循环中的瘦素可以通过一种特定途径进入血脑屏障，发挥对中枢的调节作用。瘦素具有广泛的生物学效应，其中最突出的是对采食与能量平衡的调节作用。,动物体重增加时，脂肪组织分泌瘦素增多，作为一种饱感信号引起食欲降低；而当机体处于饥饿状态时，瘦素合成减少，使下丘脑神经肽Y合成增加，引起摄食增加。瘦素还增加交感神经活性，激活脂肪细胞膜上的肾上腺素能受体，减少体脂

12、含量，从而减轻体重。,作为一种代谢激素，瘦素还影响到一系列机体代谢过程，如胰岛素的释放、葡萄糖的产生、转运、代谢，脂肪的分解合成等。,八、神经肽Y（NPY）,神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)是1982年Tatemoto等首次从猪脑中分离提纯的一种多肽，含36 个氨基酸残基。NPY对动物采食具有强烈的刺激作用，是目前已知最有效的摄食促进剂。,NPY广泛分布于中枢神经系统和外周器官。在中枢，NPY主要在下丘脑弓状核合成，通过刺激摄食中枢引发动物采食。在脑室中注射NPY，可引起多种动物（鼠、猪）的食欲增强。注射NPY抗体则抑制采食（Stanley,1992)。在鱼类也有同样的报道。,NPY促进采食的作用与多种食欲调控物质有关。例如，开胃素（orexin）及一些单胺类物质（如去甲肾上腺素）能通过提高下丘脑NPY浓度而促进采食；瘦素及羟色胺则通过降低NPY 浓度而抑制采食。,NPY分子高度保守。NPY除作为食欲增强剂外，还可以刺激生长激素的分泌，减少能量消耗。长期在脑室中给予NPY，导致多食、体重增加，血中甘油三酯含量升高，脂肪组织的生脂活性增强（胖素）。,结束语,对动物生长的研究是一个永恒的主题。揭示动物生长的内在调节规律是实现动物生长调控的基础。随着人们对生长轴调控机制研究和认识的不断深入，动物生长调控新技术必将发挥越来越重要的作用。,