杜欣雨,張源淑
(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動物生理生化重點開放實驗室,江蘇南京 210095)
攝食是動物生存的本能,攝食過程也是體內(nèi)體外各種物理、化學(xué)信號相互交織、共同作用的一個復(fù)雜過程。它指機體為個體生存、保障身體各器官的功能和從事各種活動的能量需要進(jìn)行的取食活動[1]。1904年,Bayliss W M和 Starling E H[2]提出胃液的提前分泌是由食欲及口腔的反射性沖動所激發(fā)的。隨后伴隨著動物生理學(xué)與生物化學(xué)的誕生與不斷發(fā)展,20世紀(jì)40年代,下丘腦被公認(rèn)為食欲中樞。1994-1995年,瘦素和瘦素受體的發(fā)現(xiàn)引起了巨大的轟動,它成為解鎖食欲與肥胖的密碼。很快Tschop M等[3]于2000年指出胃腸道肽激素在下丘腦通過激活神經(jīng)元對食物攝取、代謝調(diào)控及肥胖產(chǎn)生發(fā)揮重要作用。2015年,Chambers E S等[4]發(fā)現(xiàn)結(jié)腸產(chǎn)生的短鏈脂肪酸增加可以刺激不同器官和組織部位的大量激素和神經(jīng)信號,從而累積抑制短期食欲和能量攝入。隨后的10年里,科技的迅速發(fā)展也推動了腦部生物學(xué)的進(jìn)步,伴隨著許多食欲相關(guān)神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)與研究,人們對腦腸軸的認(rèn)識逐漸顛覆,胃腸道微生物對食欲和能量的調(diào)控也迅速成為這幾年研究的熱點話題。2020年,Sun L J等[5]指出腸道微生物群與腸道激素之間的相互作用對腸腦串?dāng)_的影響巨大,同年,Mills J G等[6]發(fā)現(xiàn)外周多巴胺相關(guān)的交感神經(jīng)壓力改變可能導(dǎo)致抑郁癥患者食欲下降和提高抑郁癥患者患慢性病的風(fēng)險。2021年,Han H等[7]指出胃腸道微生物群衍生代謝物是調(diào)節(jié)食欲的關(guān)鍵因子。胃腸道微生物及其代謝產(chǎn)物、胃腸道激素、食欲之間的奧秘正在不斷地被揭開的同時,越來越多的食欲激素被發(fā)現(xiàn)并被廣泛運用到經(jīng)濟動物的代謝健康、營養(yǎng)調(diào)控、產(chǎn)能狀況的改善及飼料改良優(yōu)化中。
本文探究中樞系統(tǒng)主要食欲相關(guān)神經(jīng)元群及激素、外周系統(tǒng)各食欲相關(guān)器官分泌的激素、胃腸道微生物及飼料性狀對食欲調(diào)控的作用,主要從中樞、外周及其他因素三個方面對食欲的調(diào)控進(jìn)行了簡要討論總結(jié)。
食欲誘導(dǎo)著攝食行為的產(chǎn)生,食欲的研究也是解開動物攝食奧秘的鑰匙。食欲的產(chǎn)生受神經(jīng)、體液共同調(diào)節(jié),并與機體的營養(yǎng)狀況、能量代謝水平、消化道的狀況、飼料的性狀及品質(zhì)等息息相關(guān)。食欲產(chǎn)生與調(diào)節(jié)是一種長環(huán)機制,主要通過腦腸軸這一環(huán)形路線發(fā)揮作用,以迷走神經(jīng)、下丘腦和腦干為介質(zhì)和調(diào)節(jié)場所。當(dāng)機體營養(yǎng)狀況與能量代謝水平下降而不能滿足動物自身消耗時,由機體能量代謝相關(guān)各種激素和肽組成的信號分子承載著這一信號,經(jīng)機械感受器和化學(xué)感受器激活迷走神經(jīng),迷走神經(jīng)纖維將信號傳遞至腦干,再由腦干神經(jīng)元投射到下丘腦,這些信號分子部分與相應(yīng)受體結(jié)合,部分直接作用于食欲相關(guān)神經(jīng)元,激活食欲相關(guān)神經(jīng)元,產(chǎn)生食欲,大腦接收神經(jīng)元釋放的食欲信號后再通過迷走神經(jīng)和脊髓神經(jīng)元給外周各組織器官傳遞攝食信號,各組織器官做出相應(yīng)的攝食準(zhǔn)備,如分泌唾液、胃液、胰液等,同時機體執(zhí)行攝食行為,當(dāng)食物進(jìn)入胃腸道并開始被消化分解,機體能量代謝水平逐漸恢復(fù),反應(yīng)能量代謝狀態(tài)的信號再次通過腸腦軸傳遞到下丘腦食欲相關(guān)神經(jīng)元,神經(jīng)元產(chǎn)生厭食信號,大腦做出相應(yīng)停止攝食指令,以維持和不斷調(diào)整攝食行為,保證機體的能量與營養(yǎng)處于平衡狀態(tài)。
中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)是動物機體最重要的控制中心,它儲備和整合著機體各種各樣的信息,感知營養(yǎng)的攝入并調(diào)節(jié)能量的攝入和消耗,維持著機體的代謝平衡。對于食物攝入的短期調(diào)控主要是通過與饑餓感和飽腹感相關(guān)的外周和中樞感覺通路的整合來實現(xiàn)的,而維持長期的攝食能量平衡則通過神經(jīng)和體液系統(tǒng)的高度整合而實現(xiàn)。該控制系統(tǒng)的關(guān)鍵要素是代謝物和食欲相關(guān)激素,它們與動物的能量狀態(tài)和代謝儲備成比例關(guān)系,同樣的,它們作用的中樞神經(jīng)系統(tǒng)靶點也起著重要作用。
2.1.1 下丘腦各區(qū)域食欲相關(guān)神經(jīng)元對食欲的調(diào)節(jié) 下丘腦作為調(diào)節(jié)食欲的主要中樞,各區(qū)域分工明確、相互協(xié)調(diào)。下丘腦腹內(nèi)側(cè)區(qū)域為厭食中心,分布著少量神經(jīng)肽和豐富的受體,該區(qū)域是瘦素(leptin,LP)重要靶位點,LP主要由脂肪組織分泌,通過與下丘腦內(nèi)側(cè)區(qū)域作用來抑制食欲產(chǎn)生,同時還能刺激能量消耗,從而抑制攝食行為。而下丘腦外側(cè)區(qū)域為饑餓中心,擁有兩組神經(jīng)元,其中一組神經(jīng)元表達(dá)食欲素和下丘腦分泌素,食欲素也稱胖素(orexins,Ox),能夠刺激食欲產(chǎn)生,刺激進(jìn)食,它也存在于肝臟、心臟等外周器官中。食欲素神經(jīng)元的活動主要受進(jìn)食狀態(tài)的影響,它隨機體葡萄糖水平降低而變得活躍,一旦接觸到營養(yǎng)攝入信號又會變得安靜,另一組神經(jīng)元表達(dá)黑色素濃縮激素(melanin-concentrating hormone,MCH),MCH神經(jīng)元誘導(dǎo)食欲亢進(jìn)并且降低能量消耗,一旦該神經(jīng)元受到抑制,動物會食欲減退并身形瘦弱。LP與Ox都能抑制下丘腦阿黑皮素神經(jīng)肽原神經(jīng)元、激活神經(jīng)肽Y神經(jīng)元,它們表達(dá)水平受晝夜節(jié)律的影響。
下丘腦的弓狀核則擁有著與能量調(diào)節(jié)密切相關(guān)的食欲神經(jīng)元群,主要為神經(jīng)肽Y/刺豚鼠相關(guān)肽(neuropeptide Y/agouti-related peptide,NPY/AgRP)神經(jīng)元和阿黑皮素神經(jīng)肽原/可卡因-苯丙胺調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄肽(proopiomelanocortin/cocain-and amphetamine-regulated transcript,POMC/CART)神經(jīng)元[8]。NPY作為一種有效的食欲神經(jīng)肽,它在包括下丘腦及周圍神經(jīng)系統(tǒng)在內(nèi)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)廣泛分布[9]。NPY神經(jīng)元亞群能夠表達(dá)LP受體,特別是與循環(huán)LP水平變化相關(guān)的長亞型LP受體。除此之外,NPY神經(jīng)元還與其他維持能量平衡的神經(jīng)元群維持神經(jīng)信號通信,如POMC等。研究發(fā)現(xiàn),將NPY注入動物下丘腦室旁核,會引發(fā)食欲亢進(jìn)[10]。該信號沿著交感神經(jīng)傳到各組織,導(dǎo)致棕色脂肪組織和相關(guān)產(chǎn)熱組織處于抑制狀態(tài),從而降低能量消耗直至使能量轉(zhuǎn)向正平衡。AgRP是由NPY神經(jīng)元表達(dá)的另一種食欲神經(jīng)肽,AgRP的主要功能是通過拮抗下丘腦黑皮質(zhì)素受體(melanocortin receptor,MC),主要拮抗MC3和MC4來刺激攝食。它對機體隨意采食量(voluntary feed intake,VFI)有急性作用和長期作用,而VFI是動物攝食情況的最直觀指標(biāo)。服用阿片類藥物導(dǎo)致食欲減退的副作用就是由于阿片受體拮抗劑阻斷了急性AgRP誘導(dǎo)的食物攝入。Steculorum S M等[11]指出AgRP神經(jīng)元的化學(xué)遺傳學(xué)和光遺傳學(xué)激活都可以通過抑制棕色脂肪對經(jīng)胰島素刺激產(chǎn)生的葡萄糖的攝取來誘導(dǎo)急性外周胰島素抵抗。作為與NPY/AgRP有著同樣重要作用的神經(jīng)元,POMC神經(jīng)元通過投射到室旁核發(fā)揮抑制攝食作用,所以也稱厭食神經(jīng)元,POMC神經(jīng)元可激活參與能量調(diào)節(jié)平衡的MC3、MC4受體[12],從而抑制食物攝入。具有厭食特性的CART也是由POMC神經(jīng)元產(chǎn)生。2016年,Oh T S等[13]發(fā)現(xiàn)下丘腦蛋白激酶通過調(diào)節(jié)體外和體內(nèi)自噬活性來調(diào)節(jié)NPY和POMC,這為食欲神經(jīng)元的研究又打開了新的思路。近年,Qi Y等[14]指出NPY神經(jīng)元通過NPY1R信號控制進(jìn)食,通過NPY2R信號控制能量消耗和食物覓食行為。
2.1.2 中樞系統(tǒng)其他大分子物質(zhì)對食欲的調(diào)節(jié) 對于食欲的調(diào)節(jié),中樞系統(tǒng)除了一些重要的食欲調(diào)節(jié)神經(jīng)元,還有一些激素、神經(jīng)遞質(zhì)和氨基酸也發(fā)揮著不可替代的作用。5-羥色胺是主要的中樞血清素,它由腦中縫核神經(jīng)元產(chǎn)生,下丘腦是其對食欲起作用的主要部位,5-羥色胺增加會導(dǎo)致食欲降低、攝食減少,反之則會引起食欲亢進(jìn)甚至導(dǎo)致肥胖[15]。多巴胺是調(diào)節(jié)食物攝入的重要神經(jīng)遞質(zhì),多巴胺的缺乏導(dǎo)致小鼠無法進(jìn)食,研究發(fā)現(xiàn)紋狀體多巴胺還可以通過調(diào)節(jié)十二指腸糖感應(yīng)來改變食欲[16]。下丘腦突觸傳遞由γ-氨基丁酸和谷氨酸兩種介質(zhì)主導(dǎo)[17],下丘腦外側(cè)谷氨酸增加也會使MCH和Ox神經(jīng)元興奮,從而刺激攝食,而POMC神經(jīng)元也大量表達(dá)囊泡γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)運蛋白和谷氨酸脫羧酶的mRNA[18]。除此之外,參與能量代謝的葡萄糖、脂質(zhì)等也在下丘腦水平起著作用。它們通過促進(jìn)LP生成以及促進(jìn)脂肪代謝來向下丘腦發(fā)出信號,啟動CART、POMC/CART、NPY/AgRP等含有LP受體及其他受體的神經(jīng)元,觸發(fā)厭食信號級聯(lián)反應(yīng),來調(diào)節(jié)機體停止攝食。
中樞系統(tǒng)雖然在食欲調(diào)控中起到主要作用,但是食欲調(diào)控的長環(huán)機制還需要外周機制的參與才能完整運作,中樞系統(tǒng)響應(yīng)反應(yīng)機體能量代謝狀況的外周信號,并作出相關(guān)調(diào)整指令,才能維持穩(wěn)態(tài)。
2.2.1 脂肪組織激素——瘦素、脂聯(lián)素和抵抗素 脂肪組織是能量的后備資源庫,也是動物機體一種復(fù)雜的內(nèi)分泌器官。在反芻動物體內(nèi),脂肪組織更是類型多樣。脂肪組織能產(chǎn)生各種激素,其中LP是參與食欲調(diào)節(jié)最關(guān)鍵的信號,當(dāng)然還有脂聯(lián)素(adiponectin,ADPN)和抵抗素(adipose tissue-specific secretory factor,ADSF)等其他信號。LP是一種多功能肽激素,不僅由脂肪組織產(chǎn)生,還可由胎盤、乳腺組織等產(chǎn)生,血漿中,LP的濃度與脂肪組織的質(zhì)量成正比。LP受體在幾乎所有組織中的普遍分布是LP具有多效性的基礎(chǔ),LP參與著全身能量的攝入與消耗,它能穿越血腦屏障,與廣泛分布于下丘腦神經(jīng)元的LP受體相結(jié)合,發(fā)出飽腹信號。LP全長亞型受體(long form leptin receptor,LRb)通過非受體型酪氨酸蛋白激酶(janus kinase,JAK)通路和信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(signal transducer and activator of transcription,STAT)通路起主要作用,細(xì)胞因子信號抑制物3(suppressor of cytokine signaling,SOCS3)也受其影響,它介導(dǎo)JAK2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和STAT3-SOCS3通路抑制因子的激活,研究表明,LRb-STAT3通路信號同源靶向敲除小鼠食欲亢進(jìn)和能量消耗減少,LRb-STAT3通路信號靶向敲除小鼠下丘腦POMC神經(jīng)元mRNA水平降低而AgRP神經(jīng)元mRNA水平升高[19],因此,LRb-STAT3信號傳導(dǎo)是下丘腦NPY表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。瘦素通過刺激厭食神經(jīng)元的活動和降低食欲神經(jīng)元的活動來減少VFI[20]。此外,瘦素也抑制其他食欲肽如MCH和Ox,它們在嚙齒動物和綿羊的下丘腦外側(cè)區(qū)域表達(dá)[21]。目前,還有研究發(fā)現(xiàn)LP還與炎癥息息相關(guān),LP通過促進(jìn)促炎免疫表型表達(dá)在肥胖相關(guān)炎癥中起關(guān)鍵作用,如促進(jìn)正常T細(xì)胞功能所必需的糖酵解和氧化代謝等[22]。
A.PN為脂肪組織分泌的一種多肽,ADPN的血漿濃度與胰島素抵抗程度呈負(fù)相關(guān),它可間接調(diào)節(jié)VFI水平,脂聯(lián)素介導(dǎo)的胰島素抵抗和葡萄糖代謝的作用表明,ADPN通過改變循環(huán)葡萄糖和胰島素的濃度在VFI的調(diào)節(jié)中發(fā)揮間接作用。ADSF也是多肽,ADSF的mRNA已在下丘腦的弓狀核和腹內(nèi)側(cè)核中分離出來,表明ADSF可能在VFI的調(diào)節(jié)中起作用。脂肪組織中ADSF的mRNA的表達(dá)與喂食量呈正相關(guān),餐后增加,而循環(huán)ADSF濃度隨著體重下降而降低,在大鼠弓狀核中注射ADSF導(dǎo)致禁食大鼠VFI短暫快速降低[23-24],這些數(shù)據(jù)表明抵抗素具有飽腹作用。除此之外,ADSF增多也造成小鼠葡萄糖穩(wěn)態(tài)失衡和胰島素作用受損,而能量代謝同樣影響著食欲。
2.2.2 胃腸道肽與激素——膽囊收縮素、生長激素釋放肽、肽YY 胃腸道中存在的食物、各種營養(yǎng)素、胃腸激素及代謝物都是刺激進(jìn)食和抑制進(jìn)食的重要影響因素。它們在機體對食物進(jìn)行消化吸收前向中樞傳遞食物營養(yǎng)、能量信號。反芻動物瘤胃會對食物進(jìn)行發(fā)酵并由各種微生物進(jìn)行分解處理,這些發(fā)酵產(chǎn)物流經(jīng)胃腸道內(nèi)壁,與各種受體相互作用,不斷釋放特定的代謝物、單胺、肽等關(guān)于食物信息的信號以及胃腸道管壁機械收縮舒張的信號,這些信號通過迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)纖維傳到下丘腦,中樞接收到食物攝入相關(guān)信號后食欲神經(jīng)元分泌逐漸降低,隨著食物開始消化,消化道傳遞消化信號到中樞神經(jīng)元,中樞厭食神經(jīng)元激活釋放厭食信號,機體產(chǎn)生飽腹感。
胃腸道由于存在不同分泌腺,能分泌的調(diào)節(jié)肽激素達(dá)20多種,其中主要的有生長激素釋放肽[25](ghrelin)、膽囊收縮素(cholecystokinin,CCK)、肽YY[26](peptide YY,PYY)、胃泌素釋放肽[27](gastrin-releasing peptide,GRP)等。
Ghrelin是參與循環(huán)的由胃釋放的一種肽激素,與LP一樣,受體結(jié)合模式的Ghrelin能穿過血腦屏障。它有兩種形式,一種是酰基化的Ghrelin,一種是未?;腉hrelin。單胃動物中,酰基化的作為生長激素促分泌素受體(recombinant growth hormone secretagogue-receptor,GHS-R)的內(nèi)源性配體,它通過激活下丘腦弓狀核中GHS-Rs來刺激食欲神經(jīng)元,以促進(jìn)進(jìn)食,造成肥胖。Ghrelin特別激活NPY/AgRP神經(jīng)元,以進(jìn)一步產(chǎn)生促食欲、促進(jìn)脂質(zhì)形成作用,并且Ghrelin對中樞神經(jīng)元的影響并不會隨著時間增長而減弱,它的作用是長期累積的。循環(huán)Ghrelin的水平在動物禁食期間升高,而伴隨著進(jìn)食逐漸降低,研究表明中樞長期注入Ghrelin會促進(jìn)進(jìn)食并促進(jìn)生長激素釋放,并且導(dǎo)致體重增加,在眾多激素中,Ghrelin對攝食的影響是較強的,因此又稱饑餓素。Ghrelin除了刺激食欲神經(jīng)元,還能與大腦腹側(cè)被蓋區(qū)的多巴胺神經(jīng)元群的多巴胺細(xì)胞相結(jié)合并調(diào)節(jié)其活性,多巴胺分泌增加也會促進(jìn)進(jìn)食[28]。Ghrelin在給中樞傳遞信號的同時,也刺激腸胃蠕動、胃酸分泌以及刺激胰腺的外分泌,為進(jìn)食后運輸食物和加工分解食糜做準(zhǔn)備。又由于GHS-R在腦和外周組織廣泛分布,Ghrelin和機體各處的GHS-R充分結(jié)合,發(fā)揮多種生物學(xué)作用,尤其是對能量穩(wěn)態(tài)的維持發(fā)揮著重要作用[29]。
眾所周知,CCK也稱胰酶,它能誘導(dǎo)胰腺分泌胰液,促進(jìn)膽囊收縮和胃排空。研究發(fā)現(xiàn),外源性給予CCK能降低攝食量及縮短攝食持續(xù)時間,增強飽腹感,CCK也是腸道的厭食肽。當(dāng)腸腔和胃內(nèi)攝入食物時,CCK的含量會升高,胃腸內(nèi)的CCK通過延遲胃排空來提供飽腹感。CCK受體(cholecystokinin receptor,CCKR)有CCK1R和CCK2R兩種類型[30],迷走神經(jīng)纖維上主要為CCK1R,大腦中也存在CCK受體,主要為CCK2R,CCK對食欲的調(diào)節(jié)作用主要通過旁分泌,一部分CCK與CCK1R結(jié)合,沿著迷走神經(jīng)向后腦腹側(cè)被蓋區(qū)神經(jīng)元傳遞信號,并由該區(qū)域神經(jīng)元將信號投射到前腦,產(chǎn)生厭食信號,另一部分CCK與CCK2R結(jié)合,直接激活大腦食欲神經(jīng)元,兩部分CCK均與受體結(jié)合間接和直接作用于中樞降低食欲,而胃內(nèi)的CCK則通過作用于消化道內(nèi)壁肌肉增強飽腹感。
PYY主要由胃腸道L細(xì)胞分泌,是與NPY結(jié)構(gòu)相似的胃腸肽,并且在中樞系統(tǒng)中PYY通過NPY受體Y2發(fā)揮作用,PYY通過選擇性結(jié)合下丘腦Y2受體來阻斷NPY和AgRP的促食欲作用[31-32]。而在腸道內(nèi),PYY通過抑制小腸中液體和電解質(zhì)的分泌,來延遲食物的運輸,從而延緩胃排空,增加飽腹感。除此之外,PYY還能促進(jìn)犬和小鼠空腸葡萄糖的轉(zhuǎn)運活性,促進(jìn)葡萄糖的吸收從而降低食欲。
2.2.3 胰腺激素——胰島素、胰高血糖素和胰島淀粉樣蛋白 胰島素(insulin,INS)和胰高血糖素(glucagon,GLU)是調(diào)節(jié)血糖水平的重要激素,它們也在維持能量穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。INS不僅能夠通過改變機體葡萄糖水平來調(diào)節(jié)食欲,它還能促進(jìn)神經(jīng)組胺水平提高,而神經(jīng)組胺也能夠調(diào)節(jié)反芻動物的攝食活動。試驗證明,INS可以調(diào)節(jié)反芻動物的短期VFI,隨著INS濃度升高,短期VFI會逐漸降低。在大腦中,大部分游離的INS都來自于胰腺,INS受體分布于大腦邊緣系統(tǒng)和下丘腦各處,結(jié)合狀態(tài)的INS抑制弓形核中NPY神經(jīng)元的表達(dá)并促進(jìn)POMC神經(jīng)元表達(dá),從而起到降低食欲的作用。除此之外,INS對LP也有調(diào)節(jié)作用,由于INS和LP共用STAT3通路,INS通過調(diào)節(jié)LRb-STAT3通路來調(diào)節(jié)LP,使兩者濃度始終保持正相關(guān)[27],血漿INS濃度增高會使LP濃度升高,所以說INS是LP的積極調(diào)節(jié)因子。還有研究證明,增加中樞INS濃度導(dǎo)致CCK厭食作用增強,但CCK不影響INS[33]。
GLU對食欲的調(diào)節(jié)信號主要通過肝迷走神經(jīng)傳遞到大腦,作用于下丘腦腹內(nèi)側(cè)及大腦腹側(cè)被蓋區(qū)神經(jīng)元。對于反芻動物而言,飼料中的丙酸鹽可刺激GLU的釋放,GLU可作為VFI短期調(diào)節(jié)因子,起厭食作用。
胰島素淀粉樣蛋白(islet amyloid polypeptide,IAPP)是INS的補充激素,主要抑制GLU分泌和胃排空。IAPP通過抑制下丘腦MCH神經(jīng)元、降低Ox的表達(dá)來降低食欲,IAPP的增多也能促進(jìn)POMC和NPY的表達(dá),從而發(fā)揮厭食作用,直接影響動物短期VFI。IAPP也常常與INS協(xié)同作用。
2.2.4 肝臟代謝——丙酸鹽 在反芻動物肝臟代謝中,丙酸鹽是主要的飽腹感信號,在進(jìn)食時肝臟丙酸鹽的含量大大增加。丙酸鹽部分參與糖異生,部分在肝臟中氧化并促進(jìn)乙酰輔酶A氧化,雖然丙酸鹽被反芻動物肝臟廣泛代謝,但丙酸鹽或葡萄糖的凈代謝很少,因此丙酸鹽不能持續(xù)誘導(dǎo)反芻動物的低食欲。乳酸雖然也在肝臟中代謝,但對飽腹感的影響較小,因為攝食后乳酸需要較長的時間才進(jìn)入肝臟代謝,且參與肝臟代謝的乳酸含量也較少。肝臟中脂肪酸氧化減慢可能是由于饑餓感延遲了而不是飽腹感增加,因為丙酸鹽在攝食過程中抑制了β氧化。早期的泌乳奶牛肝臟中葡萄糖前體的缺乏和脂肪酸氧化的增加導(dǎo)致三羧酸循環(huán)中間體的缺乏,從而使得細(xì)胞內(nèi)乙酰輔酶A的積聚和酮體的輸出。在這種情況下,丙酸鹽的促食欲作用可能會增強,因為丙酸鹽進(jìn)入肝臟提供了允許乙酰輔酶A氧化的三羧酸循環(huán)中間體。氧化乙酰輔酶A積聚增加ATP的產(chǎn)生,并且導(dǎo)致飽腹感。
胃腸道微生物的變化也與食欲變化息息相關(guān)。胃腸道微生物對于動物尤其是反芻動物發(fā)揮著不可取代的作用,它們通過分解食糜獲取自身生存所需營養(yǎng)物質(zhì)的同時還會釋放各種酶與代謝物,幫助宿主降解難吸收的大分子物質(zhì)如纖維素、半纖維素、脂肪等,將其轉(zhuǎn)化為宿主可吸收的小分子物質(zhì)為宿主提供碳源及能量[34]。近年的研究發(fā)現(xiàn),循環(huán)LP的濃度影響著胃腸道微生物的豐度[35],胃腸道微生物通過參與LP信號的傳遞來間接調(diào)控著食欲,并且腸道微生物對該信號的傳遞受飲食狀況的影響[36-37]。除此之外,胃腸道微生物的代謝產(chǎn)物如短鏈脂肪酸、色氨酸、琥珀酸等以及胃腸道微生物分泌的細(xì)菌蛋白均參與著食欲的調(diào)控[45]。
飼料的性狀對于動物攝食狀況有著很大的影響。對于反芻動物而言,植物為最主要的能量來源,由于反芻動物瘤胃和網(wǎng)狀肌壁表面存在上皮受體,它能感知到食物纖維成分的含量多少,該受體也對酸度十分敏感。而在真胃與腸道中,也存在各種化學(xué)感受器和機械感受器。因此,隨著植物的營養(yǎng)價值、感官特性不同,動物的攝食量也會有所不同。植物的可攝取成分隨著植物年齡的增長會逐漸減少,但瘤胃填充效應(yīng)越高,即在瘤胃停留消化的時間越久,相反,新鮮的植物可攝取成分多,填充效應(yīng)越低,更容易產(chǎn)生饑餓感,提高食欲。植物的木質(zhì)化程度也決定著植物的降解速率,木質(zhì)化程度越高,降解速率越慢,延長胃排空,也會降低食欲。加工的植物飼料往往顆粒大小不等,顆粒越小,相同體積的飼料與瘤胃接觸面積越大,降解速率也越快,VFI便會增加。除此之外,飼料干物質(zhì)含量、抗斷裂性也會影響攝食。青貯飼料由于適口性低常常攝入量較低。飼料的研磨和制??梢蕴岣邚牧鑫钢腥コ乃俣然虼_保能量攝入恒定,以適應(yīng)組織利用或氨基酸氮的可用性。增加日糧中的氮含量也會增加飼料的攝入量。
經(jīng)本文整理討論后發(fā)現(xiàn),中樞系統(tǒng)中下丘腦各部位神經(jīng)元群各司其職,接收和傳遞著來自機體的各種食欲信號,其中發(fā)揮主要作用的有存在于腹內(nèi)側(cè)區(qū)的MCH神經(jīng)元、存在于弓狀核的NPY/AgRP和POMC/CART神經(jīng)元。除此之外,下丘腦也存在一些調(diào)控食欲的激素及神經(jīng)遞質(zhì),如刺激攝食的MCH、Ox、多巴胺、γ-氨基丁酸及抑制攝食的5-羥色胺。外周發(fā)揮食欲調(diào)控作用的激素主要分布在脂肪組織、胃腸道、胰腺及肝臟等與能量代謝相關(guān)的組織器官,其中,脂肪組織激素LP和胃腸道激素Ghrelin對食欲調(diào)節(jié)發(fā)揮著極其重要的作用,也是造成機體肥胖的重要因素,它們的受體廣泛分布于下丘腦,LP受體及Ghrelin受體的激活也會引起一系列神經(jīng)元的反應(yīng),LP和Ghrelin的作用相反,LP抑制食欲產(chǎn)生而Ghrelin促進(jìn)食欲,兩者密切配合,影響著食欲變化。另外,胰腺激素INS和GLU主要通過糖代謝影響著食欲,參與肝臟代謝的主要成分丙酸鹽則通過糖異生和脂肪酸氧化的代謝調(diào)控來降低食欲。當(dāng)然,胃腸道微生物及其代謝物的調(diào)控及飼料性狀在食欲中的作用也不容小覷。除了本文討論的因素外,還存在其他與攝食息息相關(guān)的尚未發(fā)掘的大分子物質(zhì)有待去發(fā)現(xiàn)和進(jìn)一步研究。