胆囊收缩素及其抗体对采食调节的机理与应用

文章编号:1008-3464(2006)04-0358-05
胆囊收缩素及其抗体对采食调节的机理与应用
姚康1,2,李铁军1,黄瑞林1,印遇龙1
(1　中国科学院亚热带农业生态研究所,湖南长沙410125;2　中国科学院研究生院,北京100039)
摘要:从动物采食的生理调节机制出发,分别对胃肠道分泌的食欲抑制因子胆囊收缩素(CCK )及其抗
体的作用机理进行了综述,旨在为开发新型的具有提高动物采食量的绿色添加剂提供理论基础。

关键词:胆囊收缩素;抗体;采食;生产性能
中图分类号:S816.7 文献标识码:A
Review on mechanisms of cholecystokinin (CC K )and anti -CCK
antibodies in modulating feed intake and utilization of
anti -CCK antibodies in practice
YAO Kang 1,2,LI Tie-jun 1,HUANG Rui-lin 1,YIN Yu-long 1
(1　Institute of Subtro pical A g ricultur e ,the Chinese A cademy of Sciences ,Changsha 410125,China ;
2　T he Graduat e U niv ersity of Chinese A cademy of Sciences ,Beijing 100039,China )
Abstract :Cholecy stokinin (CCK)can depress feed intake.T he mechanism s of CCK and anti-CCK antibodies in modulating feed intake w ere summarized ,and the further substitution of anti -CCK antibodies as the new green additive for antibiotic was also disscused .
Key words :cholecystokinin;antibodies;feed intake;perform ance
采食量是动物生产的基础,采食量不足会严重影响动物的生产性能,提高动物的采食量则可以充分发挥动物的遗传潜能;在特定时期,如疾病后,提高动物的采食量还有利于动物机体的快速恢复;母畜生产后提高其采食量,有利于提高母畜的生产性能,特别是在现代养猪生产中,母猪泌乳期的采食量将会影响产奶量、仔猪营养状况及母猪的再配性能[1～3]。

因此,对于动物采食量调控技术的研究,在现代化养猪生产中具有很重要的现实意义。

采食受中枢神经系统(CNS)的控制,下丘脑是控制采食的主要部位,对于下丘脑的破坏会导致动物采食行为的紊乱。

CNS 和外周神经可产生多种刺激食欲和抑制食欲的激素及神经递质,这些化合物结合并激活相应的CNS 受体,激活下游通道或调控子,导致摄食行为改变。

目前,研究比较多的刺激食欲的神经激素包括:神经肽Y (NPY)、神经肽(Orex in)、黑色素浓缩激素(M CH )、Agouti 相关蛋
第25卷　第4期V ol.25,N o.4
广西农业生物科学Journal of G uang xi Ag ric.and Biol.Science 2006年12月　Dec.,2006　
收稿日期:2005-09-01; 修回日期:2006-04-28。

基金项目:国家973项目(2004CB117502);国家自然科学基金项目(30371038);中国科学院知识创新工程重要方
向项目(K SCX 2-SW -323)。

作者简介:姚康(1981-),男,湖北襄樊人,博士研究生;Email:yao kang _king @yahoo.co m 。

通讯作者:印遇龙,研究员,博士生导师;Email:yiny ulo ng @ 。

白质(AGRP )、生长激素释放激素(grow th hormone releasing hormone ,GHRH )和 -氨基丁酸( -aminobutyric acid ,GABA );食欲负调控因子包括:瘦素(Leptin)、胰高血糖素样肽(GLP-1)、胆囊收缩素(CCK)、CART 和 -黑素细胞刺激素( -M SH)。

对于这些调控因子的了解,是研制食欲抑制因子卵黄抗体的基础。

目前从采食生理调控机制入手,探索和寻找有效调控动物采食量的新途径已成为人们研究的热点。

1　采食的短期调控和长期调控
在能量稳态(Homeostasis)假说的前提下,人们对摄食量的调解也有了新的认识,动物能量摄入的调控可分为短期调控和长期调控。

1.1　采食量的短期调控
采食的启动受到多种信号因子的作用,然后通过神经传入中枢,由下丘脑综合各方面的信息来决定是否采食,这些信号因子包括代谢产物(如葡萄糖、游离氨基酸),脑脊液离子(Ca 2+、Mg 2+等)以及激素(如瘦素、胰岛素)等,它们大都采用负反馈调节的机制,完成对采食量的短期调节。

在诸多因素中,血糖浓度的变化是启动采食的重要信号,当血糖浓度降低到一定的阈值,大脑便“监测”到这种变化,再根据其他外周神经传入的信号,如来自肝脏、胃及肠道的信息来决定启动采食[4];在采食进行过程中,随着食糜对胃肠道的机械作用,以及营养物质的化学作用,产生的某些具有强抑食作用的因子通过刺激外周神经,产生“饱感”信号,这些信号通过神经传入中枢,然后由下丘脑根据各方面的信息对“饱感”信号进行综合,最后决定是否终止摄食。

1.2　采食量的长期调控
长期调控主要基于对体脂储备和能量稳态的维持,参与长期调控的因子如瘦蛋白或瘦素和胰岛素,主要通过与CNS 中的受体结合,对位于中枢的其他神经递质直接产生影响,从而激活或抑制它们的下游通道,完成摄食调控[4]。

短期调节是调控采食量大小的决定因素[5],但其对体脂储备的影响则受到长期调控因素的限制[5],也就是说,长期调控通过对短期摄入调节机制产生影响,并维持动物体能量的平衡。

它们对摄食的影响如瘦素、胰岛素等参与长期的能量调控,而胆囊收缩素(CCK )等参与短期的摄食调控。

胆囊收缩素(CCK)具有很强的抑食作用,并在食欲调控中发挥着重要作用[6]。

通过对人体注射CCK,当剂量达到9.2ng/(kg h)时,其摄食量减少了50%,并成剂量效应,另外,动物在进食后血
液中CCK 的浓度达到最大,其中食糜中的脂肪是刺激CCK 释放的有效因子之一[7]。

目前,通过减少动
物血液中CCK 的浓度,来提高动物采食量已经成为人们研究的热点之一。

2　胆囊收缩素(Cholecystokinin,CCK )
胆囊收缩素(CCK )是1928年由Lvy 和Oldberg 发现并命名的,是一种由胃肠道粘膜I 细胞分泌的多肽类激素。

随后其结构和胃肠道功能不断被阐明。

1971年M utt 和Jorpes 首先从猪小肠上段分离纯化,并阐明了它是由33个氨基酸组成的多肽。

目前,利用分子克隆技术已弄清大部分哺乳动物CCK 的氨基酸序列,其中猪源CCK-33分子结构简式是[7]
:
　1　2　34　5　6　7　8　9　10　11　12　13　14　15　16
Lys-Ala-Pro-Ser -Gly-Arg-Val-Ser-M et-Ile-Lys-Asn-Leu-Gln-Ser -Leu-
17181920212223242526　27 28　29　30
Asp-Pro-Ser-His-Arg-Ile-Ser-Asp-Arg-Asp-T yr (SO 3H)-M et-Gly-Trp-
31 32 33
M et -Asp -Phe -NH 2
由于在不同的器官和组织中被减切和修饰的方式不同,CCK 还存在着多种分子形式(如CCK -58、CCK-39、CCK-8、CCK -5、CCK-4),它们均含具有生物学活性的C 端4肽和C 端氨化羧基端Gly -T rp-Met-Asp-Phe-NH 2,并广泛存在于中枢及外周系统,以神经递质和神经调质的形式发挥着重要的生理作359第4期姚康等:胆囊收缩素及其抗体对采食调节的机理与应用
360广西农业生物科学第25卷　
用[7,8]。

CCK生物活性所必需的结构是 -羧基酰胺化的C-末端4肽,而C-末端第7位酪氨酸(T yr)残基硫酸化的CCK-8具有天然CCK的全部生物学活性[6～10]。

用不同的CCK片段对小鼠的胰腺灌注实验也表明,CCK的C-末端的5～8位氨基酸及C-末端的酰胺化残基对CCK的生物学活性至关重要,而CCK-8是具有最高活性的最短片段[7]。

另外,虽然CCK存在种属的差异性,但决定生物学活性的C端并无区别。

2.1　胆囊收缩素抑制摄食的作用机理
胆囊收缩素(CCK)作为一种由胃肠道粘膜I细胞分泌的多肽激素,具有刺激胰酶分泌、胆囊收缩,促进欧迪氏(Oddi)括约肌舒张,参与胃肠运动功能的调节和引起饱感等生物作用。

另外,它还有抗休克作用及信号传递与记忆作用。

CCK广泛存在于中枢及外周神经系统,并表现出抑制采食的作用。

动物在摄食后,食糜进入小肠激发CCK的释放,并经血液循环直接或间接作用于迷走传入神经,或作用于中枢神经系统,CCK抑制动物的摄食行为,具有外周和中枢双重效应。

CCK的两种受体(CCK-A,CCK-B)中,CCK-A主要分布在外周十二指肠和空肠,CCK-B在中枢主要分布在下丘脑[8～10]。

目前CCK的三种抑制摄食的途径得到广泛的认同:
(1)CCK与在幽门上的受体(CCK-A)结合,并引发幽门扩约肌的环形肌收缩而延长胃的排空,使胃保持一定的张力,这种张力为胃壁上的机械感受器所感受并通过胃迷走神经传入下丘脑的饱中枢从而产生饱感。

在膈下切断迷走神经的胃支,可减弱CCK的抑食效应,说明CCK其他的作用方式也同时在发挥作用[6～10]。

(2)CCK可直接与在胃或肝脏中迷走神经上的受体结合,而达到抑食作用。

这可以解释为什么切除了幽门或安装了胃瘘管的大鼠,注射CCK后仍然表现抑食[7]。

(3)CCK可透过血-脑屏障,与在中枢的受体(CCK-B)结合,从而抑制采食。

这可能与血脑屏障的存在,使得外周肽进入脑内起作用的可能性很小,或者与第四脑室的血脑屏障可以允许像CCK这类小肽“漏过”,而发挥生物作用有关[5～10]。

另外,CCK可能通过抑制胃的排空,减缓肠道的蠕动以及通过激发其他胃肠激素释放而增强其饱效应。

CCK可促进降钙素的分泌,降钙素可引起大鼠、小鼠、猴和人的强烈厌食反应,其强度远远超过CCK[7]。

3　免疫胆囊收缩素对家畜生产性能的影响
动物的采食量与血液中CCK的浓度呈线性负相关[7]。

CCK作为抑制动物采食的重要限制因素,通过减少血液中CCK浓度来提高动物采食量的研究已受到了人们的重视。

通过对75日龄的阉公猪用未被硫酸化(Nonsulfated)的CCK-8和人血浆球蛋白(HpG)进行免疫,并用人血浆球蛋白免疫作对照,结果表明(表1),用CCK免疫后的猪,其对动物体重、胴体重的影响为免疫后的猪在抗体效价最高的35 d中,采食量和增长速度分别提高了8.2%与10.6%,免疫猪胴体长增加2.4%,胴体重增加8.7%,蛋白质/脂肪比、瘦肉/脂肪比没有明显差异,但与对照组相比,CCK免疫后猪的胴体瘦肉及脂肪重增加,而生长速度、胴体重的增加则是采食量增加的结果[11]。

另外,分别用CCK与人血清蛋白的复合物组成的抗原和人血清蛋白抗原作为两种处理,免疫平均日龄为73d的阉公猪和后备母猪,其试验结果表明,免疫后的阉公猪和后备母猪比对照组有较快的体增重和较大的采食量,生长速度分别提高了7.5%和9.3%[11～14]。

表1　主动免疫胆囊收缩素对猪胴体组成的影响[11]
Tab .1　Eff ect of chol ecystokinin immunization on carcass composition of swine
指标
I ndex 处理T reatment 人血浆球蛋白组
Human plasma g lobulin (HpG )
CCK 组
标准差(SEM )结果Results (CCK 组与人血浆球蛋白HpG 组之差)显著性水平(P <0.01)末重F inal bo dy weig ht /kg 88.50
94.70 1.30+6.200.01皮重Skin weig ht /kg 6.48
6.660.10+0.180.38胴体重Carcass weig ht /kg 55.80
60.700.90+4.90<0.01胴体长Carcass leng th /cm 74.60
76.300.40+1.70<0.01屠宰率Dr essing percentage/%72.40
73.000.40+0.600.42瘦肉重M uscle w eight/kg 37.80
40.500.80+2.700.09体脂重Body fat weight/kg 11.30
13.100.40+1.800.04骨重Bone w eight /kg
6.73
7.080.11+0.350.134　CCK 卵黄抗体的作用机制
卵黄抗体(IgY )能通过经口被动免疫途径,有效地发挥其免疫学活性或生物学活性。

CCK 在分泌后大部分直接进入血液,只有少部分分泌到肠腔,这提示CCK 卵黄抗体在肠道发挥的作用是有限的。

抗CCK 卵黄抗体能被胃肠道吸收进入血液,从而发挥其免疫学效应和生物学效应[15]。

应用SDS-PAGE 电泳、ELISA 和Westernblot 方法,检测灌胃CCK 卵黄抗体后大鼠十二指肠静脉血液中CCK 卵黄抗体的免疫活性及存在形式。

结果表明,试验组灌胃后第二及第三小时的血浆中,均检测到CCK 卵黄抗体效价,可达1 128以上。

同时,Westernblot 分析发现,试验组第二及第三小时的血浆中存在完整分子形式的卵黄抗体。

研究结果提示,CCK 卵黄抗体能被大鼠十二指肠段吸收或部分吸收进入血液,发挥其免
疫学活性[15]。

5　CCK 卵黄抗体对动物生产性能的影响
CCK 主要由肠道分泌,通过在饲料中添加抗CCK 的抗体作为减少其在动物血液中浓度的策略之一,已受到越来越多研究者的注意;而卵黄抗体因其具有化学性质稳定、产量高,成本低且卵黄抗体不会激发补体系统,不与抗哺乳动物抗原的抗体发生反应,不与哺乳动物和细菌的Fc 受体结合等优点,使得两者的结合倍受人们青睐。

母鸡主动免疫CCK 后,会产生CCK 的抗体,并沉积在鸡蛋中,卵黄抗体作为一种具有生物活性的免疫球蛋白,有效剂量的CCK 抗体可以减轻CCK 对采食的抑制或作用于消化及饱感相关的机制而改善生产性能。

据有关报道给饲鸡含CCK 抗体的干燥鸡蛋粉可显著改善饲料转化率。

1996年,美国禽类研究中心用杆菌肽甲叉二水杨酸(50g/t)+诺克沙星(45.5g/t)与和含CCK 抗体的干燥鸡蛋粉(70
g /t )作为两种处理,研究在肉鸡饲料中的应用效果。

结果发现,CCK 抗体组的体重介于抗生素组与对照组之间,饲料利用率得到显著改善。

1997年,美国佐治亚州肉鸡研究中心进行的CCK 抗体鸡蛋粉单独或与不同抗生素结合使用饲喂肉鸡的效果表明,添加CCK 抗体鸡蛋粉组鸡的平均增重,显著高于杆菌肽甲叉二水杨酸+斑贝霉素组或连续使用斑贝霉素组,而饲料利用率与抗生素组相当。

1998年,美国ACBC 在对0～48日龄的肉鸡进行三种处理,研究CCK 抗体加入肉鸡日粮对生产性能的影响,结果发现在加入70g /t CCK 抗体作为处理的组与诺克沙星+杆菌肽甲叉二水杨酸或斑贝霉素处理组相比,肉鸡的生产性能无差异,并优于对照组。

另外,日粮中添加70g /t CCK 抗体干燥鸡蛋粉使肉鸡饲料转化率提
高2.34%,体重提高1.67%[16]。

6　小结
目前,虽然尚未有在饲料中添加CCK 抗体对家畜生产性能影响的研究报道,但一些近似的有关卵黄抗体对家畜生产性能影响的报道表明,卵黄抗体能够进一步的提高家畜生长速度和饲料转化率。

随着2005年欧盟全面停止抗生素在饲料中的应用,寻找抗生素的替代品已成为人们所关注的话题,抗CCK 卵黄抗体作为提高家畜采食量的新型绿色添加剂,必将具有广阔的市场前景。

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362广西农业生物科学第25卷　
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(责任编辑　梁健)
“第二届全国动物生物技术学术研讨会”在广西大学召开2006年10月13～15日,由中国农业生物技术学会动物生物技术分会主办,广西大学承办,广西畜牧兽医学会协办的“第二届全国动物生物技术学术研讨会”在广西大学隆重召开。

广西大学校长唐纪良出席开幕式并致辞。

来自全国的有关高校、科研院所、医院等生物技术研究领域内的专家、学者共100多人出席了研讨会。

会上,中国科学院吴常信院士以及窦忠英、孙青原、谭景和、卢克焕、李宁、桑润滋、石德顺、施振旦等国内动物生物技术相关领域的著名专家学者及与会代表,分别围绕动物遗传资源与我国畜牧业的可持续发展、胰腺干细胞与糖尿病治疗、M APK在猪卵母细胞减数分裂恢复中的作用、山羊克隆技术研究、水牛性别控制的研究、鸡小分子RNA和克隆及发育表达调控、我国牛胚胎工程现状及“十一 五”重点研究领域、动物克隆的现状及问题与对策、提高奶牛胚胎移植效率等动物生物技术前沿领域的新成果、新方法、新经验进行了交流。

大会精选出56篇论文,分入“遗传育种与繁殖”“兽医与防疫”“营养与饲料”“专论与综述”以及“研究摘要”等栏目,以《广西农业生物科学》增刊形式正式出版。

在15日上午举行的闭幕会上,向获得“壮牛杯”优秀论文奖的20名作者进行了颁奖。

(谭世俭)。