文献解读：鱼类的下丘脑和脑垂体垂体分泌的生长和生殖激素以及能量平衡的控制（part1）

发表单位：维哥大学生物与海洋研究中心功能生物学与健康科学系动物生理学实验室，西班牙蓬特韦德拉维哥

发表期刊：GeneralandComparativeEndocrinology

第一作者：AyelénM.Blanco10./j.ygcen..

BlancoAM.Hypothalamic-andPituitary-DerivedGrowthandReproductiveHormonesandtheControlofEnergyBalanceinFish[J].GeneralandComparativeEndocrinology,,:.

摘要：

体内大多数内分泌系统都受到下丘脑-垂体轴的影响。下丘脑在该轴内向垂体传递精确的信号，垂体继而释放直接影响靶组织（包括肝脏，甲状腺，肾上腺和性腺）的激素。该作用调节了作用部位释放的额外激素，调节了关键的生理过程，包括生长，代谢，应激和繁殖。垂体激素由五种不同的产生激素的细胞类型释放：生长激素（产生生长激素），促甲状腺素（促甲状腺素），促肾上腺皮质激素（促肾上腺皮质激素），促乳素（催乳素）和促性腺激素（促卵泡激素和促黄体生成激素），每种激素均由特定的下丘脑信号调节。下丘脑-垂体轴的这种仔细而独特的组织经典地与负责控制不同生理过程的许多线性轴（例如，下丘脑-垂体-性腺轴）的存在有关。尽管这一传统概念是有效的，但逐渐明显的是，下丘脑-垂体轴产生的激素具有多种作用。例如，促性腺激素释放激素II与鱼类食物摄入的抑制作用有关。同样，生长激素已被证明会影响鱼类的食欲，游泳活动和攻击行为。这篇综述将侧重于参与调节生长和繁殖的下丘脑和垂体经典激素，并试图提供有关它们对鱼类能量平衡和食欲作用的当前知识的一般概述。它还将简要介绍其中一些肽在整合进食，代谢，生长和繁殖中的作用。

1.简介

脊椎动物的能量摄入和消耗受中枢神经系统（CNS）引导的复杂调节，该调节负责响应周围周围传入的短期和长期能量状态信号。在中枢神经系统内部，主要位于下丘脑的特定神经元专门控制这两个过程，包括神经肽Y（NPY）（Loh等人，）和黑皮质素（EllacottandCone，）系统，其中。然而，很明显，许多先于调节食欲和能量平衡的调节过程的神经内分泌系统或多或少地有助于调节这两个过程。这项综述将侧重于参与生长和生殖控制的下丘脑和垂体经典激素的代谢作用。因此，除了提供有关这些肽中某些肽如何整合其作用的现有知识的简要介绍之外，本报告将尝试概述有关生长和生殖激素对硬骨鱼食欲和能量稳态调节作用的最重要发现，以及增长与繁殖的能量平衡。

2.鱼类生长的内分泌调节

鱼的体细胞生长受到所谓的生长激素（Gh）/胰岛素样生长因子（Igf）轴的控制。在垂体中，由垂体生长激素合成和释放的Gh与其主要位于肝脏的受体结合，以刺激Igf-I和Igf-II的分泌，进而在多个组织中起作用，促进细胞增殖和增殖以及差异化。Gh的合成和分泌受到下丘脑控制的多因素网络的精细调节，该系统产生大量直接作用于促生长素的神经内分泌因子。这些因素包括释放Gh的激素（Ghrh），垂体腺苷酸环化酶激活肽（Pacap），生长抑素（Ss），Npy，促性腺激素释放激素（Gnrh），促肾上腺皮质激素释放激素（Crh）和促甲状腺激素释放激素（Trh）(Daietal.,;Gaheteetal.,;LiandLin,)。其他下丘脑衍生的神经肽，例如Kisspeptin(Changetal.,)，促性腺激素抑制激素（Gnih）(Shahjahanetal.,)nesfatin-1(未发表的数据)在调节鱼类生长激素分泌方面的作用也较小。此外，主要由胃肠道产生并在较低程度上由下丘脑产生的生长素释放肽是从垂体释放Gh的重要调节剂(UnniappanandPeter,)。除了主要的下丘脑控制外，Gh的释放还受到周围组织/器官释放的调节剂的调节，包括生长素释放肽（UnghappanandPeter，），甲状腺激素T3（LuoandMcKeown，）和皮质醇（Uchida等，）。最后，鱼的Gh分泌的反馈调节是通过启用Gh的垂体环（Wong等人，）和Igf-1介导的内分泌作用实现的（Blaise等人，）。

2.1下丘脑生长调节激素对食物摄入和能量平衡的作用

下面将简要介绍每种下丘脑生长调节内分泌调节剂，并简要概述有关它们在鱼类能量平衡调节中的作用的可用知识（表1）。从上述肽中，Npy，nesfatin-1和ghrelin将不被考虑，因为它们通常不被视为生长调节激素，而实际上被视为食欲调节剂。此外，与GH释放相比，鉴于Gnrh，kisseptin和Gnih在调节垂体生殖激素释放中起主要作用，因此将在2.1节中考虑。

2.1.1生长激素释放激素(GHRH)

从人胰腺肿瘤中分离GHRH为44氨基酸肽(Guilleminetal.,;Thorneretal.,)。在鱼类中，已在几种物种中检测到编码Ghrh和/或Ghrh免疫反应性的mRNA，包括红鲑鱼Oncorhynchusnerka（Parker等，），泰国鲶鱼Clariasmacrocephalus（McRory等，），金鱼Carassiusauratus（Rao等人，年），斑马鱼Daniorerio（Fradinger和Sherwood，年），斑点叉尾鮰Ictaluruspunctatus（Small和Nonneman，年），虹鳟Oncorhynchusmykiss（Krueckl和Sherwood，年），银汉鱼Odontesthesbonariensis（Miranda等，年），美国白鲟Asmontensertransmontanus，湖白鲑Coregonusclupeaformis，北极茴鱼Thymallusarcticus，黄尾黄盖鲽Pleuronectesferrugineus，大西洋大比目鱼Hippoglossushippoglossus，斜带石斑鱼Epinepheluscoioides，牙鲆Paralichthysolivaceus（Nam等人，年）和半滑舌鳎Cynoglossussemilaevis（Ma等人，年）。尽管在大脑中检测到Ghrh的主要水平，但是在鱼的垂体和一些外周组织（例如胃肠道，肝脏，性腺和肌肉等）中也检测到了编码该肽的mRNA的表达（Lee等，；Montero等，；Small和Nonneman，）。Ghrh受体是一种G蛋白偶联受体，已从某些鱼类中分离出来（例如，金鱼，Chan等，），并已在脑垂体和整个大脑中大量表达。

除了其对Gh分泌的刺激作用（Grey和Chang，；Qian等，）以外，鱼类中Ghrh的其他作用很少，特别是与能量摄入和消耗调节有关。在这方面，只有一项在虹鳟鱼中进行的研究表明，Ghrh1-29-酰胺的腹膜内给药可在注射后2小时和5小时显着增加食物摄入量（Shepherd等，）。Ghrh在增加虹鳟鱼能量摄入方面的作用与该物种以前的报道一致，该报道描述了腹膜内注射重组人GHRH后血浆葡萄糖和乳酸水平的增加（HernándezLlorente等，）。正如作者所指出的，血浆葡萄糖和乳酸的这种增加可能反映了Ghrh增加从肝脏输送葡萄糖的能力以及减少葡萄糖摄取以及骨骼肌产生乳酸的能力（HernándezLlorente等，）。

2.1.2脑垂体苷酸环化-活化肽（Pacap）

从绵羊下丘脑组织中分离出38个氨基酸的肽PACAP（Miyata等，）。与在哺乳动物中，PACAP和与PACAP相关的肽在不同的基因中编码的哺乳动物不同，在鱼类中的Pacap与Ghrh在相同的基因中编码（Montero等，）。迄今为止，Pacap基因和/或蛋白质的表达已在红鳟（Parker等人，），泰国鲶鱼（McRory等人，），瞻星鱼Uranoscopusjaponicus（Matsuda等人，），欧洲鳗鲡Anguillaanguilla（Montero等，），金鱼（Wong等，），斑马鱼（Fradinger和Sherwood，），斑点叉尾鮰（Small和Nonneman，），虹鳟（Krueckl和Sherwood，），湖白鲑，北极茴鱼，美洲黄盖鲽，大西洋大比目鱼（Adams等，），石斑鱼（Jiang等，），中国草鱼Ctenopharyngodonidellus（Sze等，），草鱼（Wang等，），罗非鱼（Huang等，），大西洋鳕鱼Gadusmorhua（Xu和Volkoff，），半滑舌鳎（Ma等，），瓦氏黄颡鱼Pelteobagrusvachelli（Xu等人，年）和牙鲆（Nam等人，年）。如上所述，鱼类中的Ghrh/Pacap前体cDNA主要存在于大脑以及各种外围组织中（Small和Nonneman，）。Pacap通过结合具有7个跨膜结构域经典结构的特定G蛋白偶联受体发挥其生物学作用。在金鱼中，已在垂体以及脑部各个区域发现了编码Pacap受体（Pac1和VPacI受体）的mRNA（Wong等，）。

PACAP主要因其在包括鱼类在内的脊椎动物中的促体质作用而闻名（Sze等，；Wong等，，），但是其他生理功能（包括在饮食调节中的作用）也归因于该肽。这种控制食欲的作用似乎是特定于物种的。因此，Pacap的外围和中央给药减少了金鱼的食物摄入（Matsuda等人，，b），可能是由Crh神经元途径介导的（Maruyama等人，），而罗非鱼外围给药的Pacap刺激了幼鱼的摄食（Lugoetal。，）。此外，Pacap通过直接作用于肠蠕动，抑制大西洋鳕鱼近端肠的收缩（Olsson和Holmgren，）和瞻星鱼的直肠（Matsudaa等，）来调节食物的摄入。饮食组成和喂养已被描述为pacap表达的调节剂，增强了该肽在食欲调节中的作用。因此，金鱼的过量摄食增加了pacap的表达（Matsuda等，a），尽管禁食并没有改变该物种（Matsuda等，a）和大西洋鳕（Xu和Volkoff，）。最后，研究表明，在银汉鱼高脂饮食时，pacap表达显着降低（Gómez-Requeni等，）。

2.1.3生长抑抑素（Ss）

SS，也被称为生长激素/生长激素抑制激素（S/GHIH），最初是从绵羊的下丘脑中分离出的14个氨基酸的肽（Brazeau等，），尽管后来发现SS是一种多基因一类结构多样的肽，长度在14至37个氨基酸之间（取决于物种），并在许多组织中广泛产生（Lin等人，；Tostivint等人，）。在鱼类中，首先鉴定了生长抑素，然后从安康鱼（Noe等人，）和斑点叉尾鮰（Taylor等人，）中克隆了它们的cDNA。从那时起，已经报道了来自多种鱼类的多种形式的SS（Lin等，；Nelson和Sheridan，）。这些肽已在许多不同的组织中发现，包括脑，胃肠道，胰腺和甲状腺等，尽管多种Ss形式的存在暗示着不同生长抑素的分布模式不同，无论是在组织上还是在组织上都如此。相对丰度的术语（Nelson和Sheridan，年）。Ss受体（Sstrs）属于G蛋白偶联受体的视紫红质超家族，几乎存在于每种细胞类型中（KleinandSheridan，;NelsonandSheridan，）。在鱼类中，已经在电鱼Apteronotusleptorhynchus（Zupanc等，），虹鳟鱼（Pesek和Sheridan，），金鱼（Cardenas等，；LinandPeter，），斜纹石斑鱼（Haiyan等人，），彩虹濑鱼Corisjulis（Madeo等人，）和美妊丽鱼（Trainor和Hofmann，）。

Ss家族最初因其对Gh释放的抑制作用而闻名（Brazeau等，），现在已知具有多种生理功能（有关综述，请参见Gahete等，）。一个例子是它在中间代谢中的作用（Klein和Sheridan，；Sheridan和Kittilson，）。在生长抑素的代谢作用中，这些肽已显示出促进脂质运动的作用。例如，用Ss-14（Sheridanetal。，）和虹鳟用Ss-14-I和Ss-25-II（EilertsonandSheridan，）体内处理银鲑Oncorhynchuskisutch酸水平（EilertsonandSheridan，）。虹鳟鱼的观察伴随着三酰甘油脂肪酶活性的刺激，表明刺激了肝脂质的消耗。同样，观察到Ss-14会导致6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性降低，从而可能影响脂质通量（Eilertson和Sheridan，）。生长抑素在碳水化合物的代谢中也起着重要的作用。结果表明，在鳗鱼中注射Ss-14（Epple等，）和银大马哈鱼（Sheridan等，），在虹鳟鱼中注射Ss-14-I和Ss-25-II（Eilertson和Sheridan，）。在显着的高血糖中，至少部分地由肝糖原分解的增加支持（Eilertson和Sheridan，；Sheridan等，）。还通过免疫中和方法研究了生长抑素对脂质和碳水化合物代谢的影响，这些研究表明，鲑鱼中Ss-25缺乏会导致肝糖原含量增加（Plisetskaya等人，）并减少肝脂解作用（Plisetskaya等人，年）。一些研究表明，生长抑素的代谢作用可能在体内通过其他激素（尤其是胰岛素）介导。生长抑素对血浆的抑制作用支持了这一观点。鲑鱼和鳟鱼中的胰岛素（Eilertson和Sheridan，；Sheridan等，；非常，）。通过阻止胰岛素的释放，这种激素的合成代谢作用糖原和三酰甘油的刺激（Plisetskaya和Duguay，）将被阻止，因此生长抑素所产生的分解代谢过程将占上风。然而，尽管生长抑素的某些作用可能是间接的，但体外研究也显示了直接的代谢作用。例如，在用Ss-14处理过的银鳕鲑鱼肝中以及在用Ss-14和Ss-15处理过的虹鳟鱼肝中观察到脂肪酸释放的增加和三酰甘油脂肪酶的活性（Eilertson和Sheridan，年）。同样，Ss-14和Ss-25刺激虹鳟肝中糖原的分解和葡萄糖的释放（Eilertson等，）。

就食欲调节而言，关于生长抑素在鱼类中作用的知识非常匮乏。只有一项关于虹鳟鱼的研究表明，用Ss-14-I植入鱼对食物摄入没有影响，但是会显着降低食物转化率（Very，）。已经发现，在喂食之前，金鱼Ss前体前列腺素II（ppss-II）mRNA的表达显着降低（Canosaetal。，）。此外，用食欲调节激素治疗可调节ppss表达。具体而言，当腹膜内给药时，食欲素生长素释放肽增加金鱼前脑中ppss-ImRNA的表达，同时降低ppss-IImRNA的水平（Canosa等，）。同样，对厌食症的Cck和蛙皮素的中央和外周给药可下调同一物种前脑中ppss-I的mRNA水平。蛙心菌素治疗可降低金鱼前脑中ppss-II的表达，但Cck处理可降低其表达（Canosa和Peter，年）。这些变化表明Ss在鱼类食欲中的间接作用尚待研究。

2.1.4促肾上腺皮质激素释放激素（Crh）

促肾上腺皮质激素释放因子/激素（CRF或CRH）是一种41氨基酸的神经肽，首先从绵羊下丘脑分离并鉴定（Vale等，），然后在非哺乳动物中被鉴定出来（Lovejoy和Balment，），包括鱼。（例如，白亚口鱼Catostomus