脂联素和褪黑激素在达乌尔黄鼠育肥和冬眠中的调节作用研究

As a species of typical hibernator who stores fat, Daurian ground squirrel can survival from harsh winter though seasonal fattening and hibernation. As a consequence, it become a significant model for the research of hibernation physiology and obesity pathology. Could surroundings like photoperiod influence on the year rhythm of ground squirrel? What’s the neuroendocrine mechanisms that regulate metabolism inside? Solutions of these problems have an important significance on ecology and medicine. Melatonin is a kind of hormone secreted mainly by pineal body. Photoperiod regulates weight and the metabolism of energy by melatonin, whose downstream signaling pathways has not yet been uncovered completely. As a potential target of melatonin and a kind of crucial protein hormone secreted by adipose tissue, adiponectin play an momentous role in regulating metabolism widely throughout the entire body. To test the hypothesis that both human and animals would use “pineal body-hypothalamus-adipocytes axis” for regulating seasonal change in body weight and energy balance, we selected Daurian ground squirrel, an excellent fattening hibernation model on the aspects of seasonal change in body mass and metabolism by natural selection, as our research subjects. We will focus on the role of Melatonin and Adiponectin in regulating body fat and energy metabolism, with methods of analysis of hormone and its receptors expression patterns during annual cycle and their relationship with energy balance, supplement of exogenous adiponectin, and function-blocking melatonin by long photoperiod.

达乌尔黄鼠为典型贮脂冬眠物种，通过年周期性育肥和冬眠，存活过冬季严酷环境，因而成为冬眠生理学和肥胖病理学研究的重要模型。达乌尔黄鼠体重和体温的年节律性变化，是否受到光周期等外界因素的影响，自身调控代谢的神经内分泌机制有哪些，这些问题的解决有重要的生态学和医学意义。光周期通过松果体分泌的褪黑激素调控动物的体重和能量代谢，但其下游信号通路尚未被完全揭示。脂联素是脂肪组织分泌的一种重要激素，广泛作用于中枢和外周并调控代谢，是褪黑激素的潜在靶标。为验证“松果体-下丘脑-脂肪细胞”可能是季节性体重和能量平衡调节的共有通路这一假说，以褪黑激素和脂联素为主要研究线索，用季节性体重和能量平衡调节的自然进化实验动物——贮脂类冬眠动物为研究对象，通过自然年周期中激素及其受体表达与能量平衡调节的相关分析、补充外源脂联素、长光照阻断内源褪黑激素等实验，探究达乌尔黄鼠年周期育肥与冬眠过程中能量平衡的调节机制。

达乌尔黄鼠（Spermophilus dauricus）为典型贮脂冬眠物种，通过年周期性育肥和冬眠，存活过冬季严酷环境，因而成为冬眠生理学和肥胖病理学研究的重要模型。本项目以达乌尔黄鼠为研究对象，通过自然年周期中6个阶段（育肥早期、育肥中期、育肥后期、冬眠早期、冬眠晚期和出眠期）激素水平及其受体表达与能量平衡调节的相关分析、中枢和外周补充外源脂联素、长光照阻断内源褪黑激素等一系列实验，开展了达乌尔黄鼠育肥和冬眠调节机理的研究。结果显示：1）达乌尔黄鼠育肥阶段循环中血糖水平高于出眠期，出眠期高于冬眠阶段；而育肥中期和后期循环中甘油三酯水平高于其他阶段。黄鼠在育肥过程中出现了肥胖和血清中甘油三酯升高的迹象，但肝脏和骨骼肌中的甘油三酯水平仍保持不变。2）血清脂联素水平在育肥过程中趋于下降，但显著高于冬眠期和出眠期；在脑脊液中，育肥早期动物脂联素水平高于育肥中期和育肥完成期，冬眠阶段脂联素水平趋于增高。脂联素的循环水平与瘦素、胰岛素负相关，提示脂联素、瘦素与胰岛素可能协同调节黄鼠育肥与入眠的能量代谢。3）骨骼肌中AdipoR1的表达在育肥期间保持较低水平，但在冬眠晚期达到高峰；肝脏中AdipoR2在育肥过程中稳定的增加并在相继的冬眠早期显著减少。表明，脂联素可能通过受体和器官特异性方式防止脂肪的异位堆积。4）脂联素作用于达乌尔黄鼠中枢促进体脂分解，这与瘦素的作用相同；但脂联素作用于中枢促进黄鼠摄食，这与瘦素的作用相反。外源脂联素没有改变其血糖水平，但脑室给药1μg/d的脂联素使胰腺的重量增加，提示达乌尔黄鼠在摄食增加的同时可能增强了胰腺的某些功能来保持血糖不变，进一步提示脂联素与胰岛素的协同作用关系。5）达乌尔黄鼠的冬眠在一定程度上受光周期的影响，长光照减少冬眠表达，增加能量消耗。达乌尔黄鼠的季节性肥胖基本符合“松果体-下丘脑-脂肪细胞”通路假说。6）生长抑素可能在入眠启动的摄食和代谢抑制中发挥重要作用。这些结果将为脂联素在医学上的应用奠定基础，对开发潜在的抗肥胖和代谢综合症药物具有一定的参考价值。