中脑TLR4信号通路对猪采食行为的调节作用及其机制

Feed intake is the key factor that affects the growth and reproductive performance of pigs. It is not only affected by the feed and environment, but also depends on the brain controlled feeding behavior. The hypothalamus is the regulation center of appetite formation, and the midbrain reward system plays an important role in the regulation of feeding behavior. Latest research suggested that Toll like receptor 4 (TLR4) may regulate the feeding behavior by regulating the release of midbrain dopamine, but its specific mechanism is not clear. On the basis of previous study, we would first definite the distribution of TLR4 in the midbrain, and its connection with dopamine neuron. Then, nucleus micro-injection, Cre-LoxP strategy, MN9D dopamine neuron cell lines and brain slices of pig will be applied to study the effect of TLR4 on release of dopamine and feeding behavior, to reveal the signal transduction pathway of TLR4 regulate feeding behavior through dopamine release intervention; Furthermore, the effect of natural ligand of TLR4, Astragalus polysaccharide and Ganoderma lucidum polysaccharide, on pig feeding behavior and growth performance were also investigated by the in vivo experiments of pig. The research results can not only clarify the mechanism of TLR4 involved in animal feeding behavior regulation, also provide scientific basis for the research and development of new regulation technology for pig feed.

采食量是影响猪生长与繁殖性能的关键因素。采食量不仅受到饲料及环境的影响，更取决于由大脑调控的食欲及采食行为（采食频率、持续采食时间）。下丘脑是食欲形成的调节中枢，而中脑奖赏系统则在采食行为的调节中发挥重要作用。新的研究提示，Toll样受体4（TLR4）可能通过调节中脑多巴胺的释放来调节采食行为，但其具体机制尚不清楚。本项目在前期基础上，首先确定TLR4 在中脑各核团的分布及其与多巴胺神经元的联系；采用中脑核团注射、Cre-LoxP 转基因动物、多巴胺神经元细胞系和猪脑片模型，研究TLR4 对中脑多巴胺分泌及采食行为的影响，揭示中脑TLR4通过干预多巴胺释放调控采食行为的信号通路；并通过猪活体试验，在日粮中添加黄芪多糖和灵芝多糖等TLR4天然配体，验证其对猪采食行为和生产性能的影响。研究结果不仅能阐明TLR4 对猪采食行为的调节作用及其机制，同时可为研发促进猪采食的新型调控技术提供科学依据。

采食量是影响猪生长与繁殖性能的关键因素。采食量不仅受到饲料及环境的影响，更取决于由大脑调控的食欲及采食行为（采食频率、持续采食时间）。下丘脑是食欲形成的调节中枢，而中脑奖赏系统则在采食行为的调节中发挥重要作用。新的研究提示，Toll样受体4（TLR4）可能通过调节中脑多巴胺的释放来调节采食行为，但其具体机制尚不清楚。经过本项目的研究，主要得出以下结论：. 通过组织和活体两个不同层面证明动物中脑腹侧被盖区的多巴胺神经元上有TLR4表达。通过使用转基因小鼠在多巴胺神经元上特异性敲除TLR4和通过病毒注射敲低中脑TLR4的研究均证明，中脑TLR4影响动物的生长代谢、食欲水平、愉悦采食行为和多巴胺神经元的兴奋性，对动物采食行为具有重要的调控作用。活体试验中，月桂酸作为TLR4的配体，在中枢可以显著增加动物的愉悦采食行为及多巴胺神经元的兴奋性。这个过程是通过激活中脑腹侧被盖区的TLR4信号通路和增加了伏隔核区域的多巴胺浓度而实现的；硬脂酸是一种饱和长链脂肪酸，能够激活TLR4。研究结果发现，与油酸相比，无油脂日粮中添加硬脂酸增加了小鼠的采食量和运动活性，但是对运动活性没有影响；同时硬脂酸增加了小鼠的愉悦采食和采食奖赏水平。进一步研究发现，硬脂酸可能是通过降低了血清中瘦素的含量以及影响力中脑边缘多巴胺信号通路来影响愉悦采食行为；在动物饮水中添加人参多糖能显著提高小鼠普通采食量和24h高脂的采食量，且能提高小鼠对高脂日粮的偏好性。离体试验中，月桂酸能够促进离体小鼠大脑组织TLR4炎症信号通路IKK和JNK的磷酸化及Myd88的表达，促进多巴胺的释放；促进初生仔猪离体大脑组织中IKK的磷酸化和Myd88蛋白的表达，促进多巴胺的释放。由此可见月桂酸通过TLR4兴奋多巴胺神经元从而调控采食作用机制在猪同样存在，具有一定的应用前景。. 本项目研究共发表文章11篇，其中SCI论文5篇，第一标注8篇，申请发明专利1项；培养博士生1名，硕士生3名，即将毕业博士生1名。..