雜志：Front Endocrinol (Lausanne)
影響因子：5.2（2022）
年份：2023
通訊作者：Xiang Gao1 and Xi Li2
通訊作者單位：1.Central Laboratory, Scientific Research Department, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan, Hubei, China. 2.The Affiliated Kangning Hospital of Wenzhou Medical University, Zhejiang Provincial Clinical Research Center for Mental Disorder, Wenzhou, Zhejiang, China.
摘要
背景：胃饑餓素最初被認(rèn)為是生長激素促分泌受體（GHSR）的內(nèi)源性配體，部分通過刺激生長激素（GH）的釋放發(fā)揮作用。我們之前的研究已經(jīng)確定了CHRELIN是一種新的人類注意缺陷多動障礙（ADHD）易感基因，而ghrelin缺失斑馬魚（Danio rerio）表現(xiàn)出ADHD樣行為。然而，胃饑餓素如何調(diào)節(jié)多動癥樣行為的潛在分子機制尚不清楚。
結(jié)果：在這里，我們使用成年ghrelinΔ/Δ斑馬魚大腦進(jìn)行了RNA測序分析，以研究其潛在的分子機制。我們發(fā)現(xiàn)gh1 mRNA和與gh信號通路相關(guān)的基因在轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平上顯著降低。采用定量聚合酶鏈反應(yīng)（qPCR），證實了ghrelinΔ/Δ斑馬魚幼魚和成年ghrelinΔ/Δ斑馬魚大腦中g(shù)h信號通路相關(guān)基因的表達(dá)下調(diào)。此外，ghrelinΔ/Δ斑馬魚表現(xiàn)出高活躍和高反應(yīng)的表型，如游泳測試中的運動活動增加和光/暗周期刺激下的高反應(yīng)表型，模仿人類的ADHD癥狀。腹腔注射重組人生長激素（rhGH）部分挽救了ghrelin突變斑馬魚的過度活躍和高反應(yīng)性類行為。
結(jié)論：我們的研究結(jié)果表明，胃饑餓素可能通過介導(dǎo)gh信號通路來調(diào)節(jié)斑馬魚的多動樣行為。rhGH對ghrelinΔ/Δ斑馬魚多動行為的保護(hù)作用為ADHD患者提供了新的治療線索。
關(guān)鍵詞：ghrelin，生長激素（GH），斑馬魚，行為障礙，ADHD
前言
注意缺陷多動障礙（ADHD）是兒童和青少年中一種常見的且高度遺傳相關(guān)的神經(jīng)發(fā)育障礙，以注意力不集中、多動和沖動為特征，全球兒童和青少年的患病率為5.29%。超過一半的ADHD癥狀可能會持續(xù)到成年期，在19-45歲的成年人中，患病率為2.5%。ADHD患者的身體健康、學(xué)術(shù)、社會和職業(yè)功能的損害可持續(xù)到整個壽命周期，給家庭和社會造成嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。
各種遺傳、神經(jīng)內(nèi)分泌和環(huán)境因素已被認(rèn)為在ADHD的易感性中發(fā)揮作用。在ADHD的病理過程中，嚴(yán)重的生長問題和大腦成熟遲緩正受到越來越多的關(guān)注，特別是在身高和體重指數(shù)方面。捷克的一項研究發(fā)現(xiàn)，與非ADHD患者相比，ADHD患者的身高更低，頭圍更小。最近發(fā)表的一項基于以色列的全國人口的研究表明，輕度或重度ADHD青少年的身高比無ADHD青少年低，但有統(tǒng)計學(xué)意義顯著，這表明ADHD患者可能有輕微的生長受限。Faraone，S.V等人也報道了ADHD患者的生長失調(diào)。另一方面，長期的興奮劑治療與青少年ADHD患者的身高抑制有關(guān)，并且通常在成年期得到緩解。ADHD本身與生長之間存在聯(lián)系的原因尚不清楚。因此，許多研究人員一直在關(guān)注神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)在ADHD的病因?qū)W中的作用。
生長激素（GH）是一種由腦垂體前葉分泌的多肽類激素，與激活生長激素受體（GHR）共同起著關(guān)鍵作用。GHR在大腦中幾乎所有的細(xì)胞類型中都有表達(dá)，包括額葉、海馬體和下丘腦中的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。生長激素不僅局限于促進(jìn)生長，還參與損傷后的大腦修復(fù)、神經(jīng)元細(xì)胞生長、分化、神經(jīng)保護(hù)和突觸發(fā)生。生長激素還強烈促進(jìn)胰島素樣生長因子-1（IGF-1）的產(chǎn)生，并調(diào)節(jié)IGF結(jié)合蛋白（稱為GH-IGF-1軸），該蛋白參與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和維持。此外，據(jù)報道，生長激素還會影響大腦神經(jīng)遞質(zhì)，包括5-羥色胺、去甲腎上腺素和多巴胺能活性（，并介導(dǎo)各種大腦功能，如睡眠、學(xué)習(xí)和記憶。此外，外周性生長激素治療已被證明可以調(diào)節(jié)動物的幾種行為，包括進(jìn)食、運動活動和攻擊行為。先前的研究表明，患有和沒有ADHD的兒童之間的生長激素水平?jīng)]有差異。但是，考慮到生長激素分泌是波動的，受多種因素的影響，隨機生長激素水平不能診斷生長激素缺乏，IGF-1和生長激素刺激試驗對生長激素狀態(tài)更敏感。王等發(fā)現(xiàn)ADHD患者的血清IGF-1明顯低于健康對照，雖然身高和體重沒有顯著差異，進(jìn)一步的研究表明IGF-1水平與ADHD患者癥狀的嚴(yán)重程度和認(rèn)知缺陷呈負(fù)相關(guān)。ADHD患兒在運動刺激、右旋安非他明刺激和可樂定刺激后生長激素反應(yīng)降低。以上證據(jù)提示生長激素通路可能參與了過度活躍的病理過程。
我們之前的研究通過對248名ADHD患者和208名健康兒童的PREPROGHRELIN/GHRELIN基因進(jìn)行測序，確定了GHRELIN是一種針對人類ADHD患者的新的易感基因。ghrelin缺乏斑馬魚明顯表現(xiàn)出類似ADHD行為，如多動、注意力不集中、學(xué)習(xí)和記憶缺陷以及沖動樣受損，多巴胺能系統(tǒng)功能障礙。GHRELIN是一種腦腸肽，作為生長激素促分泌受體1a型（GHSR1a）的內(nèi)源性配體，介導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)的各種功能，如記憶形成、海馬神經(jīng)發(fā)生肥胖、能量穩(wěn)態(tài)、睡眠和抗焦慮。胃饑餓素最顯著的作用是刺激生長激素的分泌，然而，生長激素信號是否在ghrelin缺乏導(dǎo)致ADHD樣癥狀中發(fā)揮作用尚不清楚。
在這項研究中，基于我們之前生成的ADHD斑馬魚模型ghrelinΔ/Δ斑馬魚，我們使用RNA測序技術(shù)對斑馬魚的大腦進(jìn)行了比較轉(zhuǎn)錄組分析。我們的研究表明，ghrelinΔ/Δ斑馬魚的gh相關(guān)基因mRNA水平顯著降低。此外，重組人生長激素（rhGH）可以挽救ghrelinΔ/Δ斑馬魚的過度活躍。簡而言之，我們的研究結(jié)果為饑餓素如何調(diào)節(jié)過度活躍行為提供了新的線索，并為治療提供了新的潛在治療靶點
所有實驗均采用6-8個月大的成年雄性斑馬魚（體重300至400毫克/條魚）和受精后5天（dpf）斑馬魚幼魚。斑馬魚野生型AB菌株（Danio rerio）來自美國國家斑馬魚資源中心。幼蟲在E3培養(yǎng)基中保存28.5°C，至受精后第5天。成年斑馬魚飼養(yǎng)在10 L的水箱中，每天在14小時光照下發(fā)生水分變化：在28.5°C下進(jìn)行10小時黑暗循環(huán)。所有動物實驗均由溫州醫(yī)科大學(xué)動物護(hù)理和使用委員會在標(biāo)準(zhǔn)條件下批準(zhǔn)，符合相關(guān)協(xié)議和倫理法規(guī)。
ghrelinΔ/Δ斑馬魚基因型驗證
從尾部組織中提取基因組DNA，然后進(jìn)行PCR，退火溫度為58°C，擴(kuò)增35個周期。PCR產(chǎn)物用限制性內(nèi)切酶XhoI（新英格蘭生物實驗室，北京，中國）酶切，用2%瓊脂糖凝膠分離。在ghrelinΔ/Δ斑馬魚中，有一個XhoI酶的切割位點，可以被切割成206和207 bp的兩個片段，而ghrelin+/+片段不能被消化。sanger測序用于基因型的再驗證。
轉(zhuǎn)錄組測序
本研究采用6個月大的男性成年ghrelinΔ/Δ和ghrelin+/+斑馬魚（每組包含6個大腦）的全腦樣本。解剖后立即用液氮冷凍，在?80°C保存至使用。在解剖前，魚被禁食過夜12小時，并如前所述，被過量的0.1%（w/v）的魚麻醉劑三卡因殺死。根據(jù)GENEWIZ’s標(biāo)準(zhǔn)制備方案，使用Trizol試劑（Invitrogen，美國）提取總mRNA，生成測序文庫。然后，文庫在Illumina HiSeq儀器上進(jìn)行測序，在基因研究公司（蘇州，中國）的2×150 bp配對末端。對測序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸納繪制，便于分析?；虮磉_(dá)計算采用Rsem軟件（V1.2.6），該軟件采用FPKM（片段每千堿基每百萬reads）方法計算基因表達(dá)。具有|log2倍變化的|≥1和P值小于0.05的基因被劃分為顯著差異表達(dá)基因（DEGs）。采用基因本體論（GO）和京都基因和基因組百科全書（KEGG）進(jìn)行富集分析，以確定這些基因的功能和代謝途徑。
實時定量PCR
總RNA的提取按照制造商的說明進(jìn)行。采用Trizol試劑（美國）提取6個月齡雄性成年斑馬魚（每組5只魚腦）和5 dpf斑馬魚（每組20只幼蟲）的全腦總RNA。通過使用NanoDrop2000/2000c分光光度計（Thermo Fisher科學(xué)公司，美國）測量A260/A280比值（1.8 - 2.0）來評估RNA的質(zhì)量。使用?RT Master Mix（TaKaRa，東京，日本）逆轉(zhuǎn)錄cDNA。采用2×SYBR GreenqPcerMasterMix（Bimake，上海，中國）進(jìn)行實時熒光定量PCR，每個反應(yīng)進(jìn)行3個重復(fù)。相對基因表達(dá)與管家基因ef1-a歸一化，并采用比較2?ΔΔCT法進(jìn)行分析。每組有三個技術(shù)重復(fù)。
運動活動測定
使用斑馬牛成像系統(tǒng)（視點生命科學(xué)，法國）監(jiān)測6個月大的雄性斑馬魚的行為，通過紅外光持續(xù)照明，并使用視頻跟蹤系統(tǒng)（視頻跟蹤，視點行為技術(shù)，法國）進(jìn)行跟蹤。實驗開始前，將動物轉(zhuǎn)移到實驗室1小時適應(yīng)。每條魚被逐個放在一個1升的水箱中（尺寸：20厘米長×8.5厘米寬×6厘米高）。所有實驗均在上午8點到晚上15點之間進(jìn)行。運動活動和光/暗測試方案包括在黑暗中5分鐘，在光照下5分鐘，然后是刺激（光/暗周期，作為對閃光的驚嚇反應(yīng)），在黑暗中5分鐘，在光下5分鐘。我們追蹤了游泳的總距離，以及刺激誘發(fā)的游泳對從光明到黑暗的快速變化的反應(yīng)。
成年斑馬魚腹腔注射rhGH
重組人生長激素（國家醫(yī)療許可號：S20000001，中國遺傳科學(xué)制藥有限公司）在-20°C保存，按照制造商的方案用0.9%生理鹽水稀釋，使用前新鮮配制。所有斑馬魚以雙盲方式隨機分配，接受1.2 IU/0.2 mg/kg rhGH或相同體積的載體（0.9%生理鹽水），向成年斑馬魚腹腔注射rhGH。簡單地說，在注射前，所有的魚都禁食至少24小時，飼養(yǎng)斑馬魚的水溫從17°C下降到12°C。當(dāng)魚被麻醉后，用冰冷的手指輕輕地把魚轉(zhuǎn)移到海綿的凹槽里，把魚的肚子向上，把鰓放在水槽里。快速將手術(shù)臺轉(zhuǎn)移到顯微鏡臺，然后將針插入魚的腹鰭之間的中線。注射后，立即將魚轉(zhuǎn)移回其溫水（~28.5°C）水箱進(jìn)行回收。
統(tǒng)計
所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)均采用GraphPadPrism7（圣地亞哥，CA，USA）進(jìn)行。雙向方差分析與Bonferoni事后測試，和未配對Student’s檢驗被用于分析。所有數(shù)據(jù)均以平均±SEM表示。P值<0.05有統(tǒng)計學(xué)意義。
ghrelinΔ/Δ斑馬魚表現(xiàn)出類似多動癥的行為
為了驗證成年ghrelinΔ/Δ斑馬魚的多動樣表型，我們通過視頻跟蹤實驗來量化運動行為。與ghrelin+/+斑馬魚相比，ghrelinΔ/Δ斑馬魚的游泳距離在20分鐘內(nèi)顯著增加，這與之前的研究是一致的（圖1A-C）。此外，我們還分析了不同光照條件下斑馬魚的游泳距離。結(jié)果顯示，ghrelinΔ/Δ斑馬魚在黑暗/光照條件下的運動活動顯著增加（圖1D-F）和比ghrelin+/+斑馬魚快速的光/暗變化刺激，表明ghrelinΔ/Δ斑馬魚對外界刺激更敏感，更容易表現(xiàn)出多動和超反應(yīng)性行為，這與我們之前的研究一致。
圖1 ghrelinΔ/Δ斑馬魚表現(xiàn)出多動樣行為。(A)斑馬魚游泳路徑的代表性圖像。（B，C）斑馬魚自發(fā)游動距離的量化。測量了斑馬魚（ghrelin+/+斑馬魚、n=18，ghrelinΔ/Δ斑馬魚、n=15）在黑暗(D)、光刺激(E)和光(F)條件下的游泳距離。*P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001,****P<0.0001
ghrelinΔ/Δ成年斑馬魚大腦轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析
為了探討ghrelin調(diào)節(jié)多動樣行為的潛在分子機制，采用高通量轉(zhuǎn)錄組法比較了ghrelin+/+和ghrelinΔ/Δ斑馬魚大腦mRNA表達(dá)譜。FPKM分析顯示，在ghrelinΔ/Δ和ghrelin+/+中共3381個基因（P值<0.05和FC>2）表達(dá)不同。和ghrelin+/+相比，ghrelinΔ/Δ斑馬魚中有1644個基因上調(diào)，1737個基因下調(diào)（圖2A）。
為了確定DEGs被富集的代謝途徑，我們進(jìn)行了基因本體論（GO）分類（圖2B）。GO分析表明，這些deg主要分為分子功能、細(xì)胞成分和生物過程三個本體。大多數(shù)富集的基因涉及催化活性的分子功能(例如，內(nèi)切酶活性；解旋酶活性；鞘磷脂磷酸二酯酶活性；水解酶活性，作用于酸酐，在含酸酐磷、肌酸激酶活性、鞘磷脂磷酸二酯酶D活性）和結(jié)合（例如，鋅離子結(jié)合、ATP結(jié)合、DNA結(jié)合；金屬離子結(jié)合；類固醇結(jié)合；2個鐵，2個硫簇結(jié)合）。在生物過程類別中，鈣離子轉(zhuǎn)運、細(xì)胞遷移、生物過程調(diào)控和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)占主要地位。
為了進(jìn)一步了解胃饑餓素的直接垂體功能，我們使用京都基因和基因組百科全書（KEGG）數(shù)據(jù)庫分析了DEGs的注釋通路（圖2C）。結(jié)果表明，DEGs主要富集于代謝中（如玉米蛋白生物合成、磷酸戊糖途徑、硫胺素代謝等）。以及細(xì)胞的生長和死亡（例如，壞死、細(xì)胞周期-少桿菌）。
圖2 成年ghrelinΔ/Δ斑馬魚的大腦轉(zhuǎn)錄組圖譜。（A）ghrelinΔ/Δ和ghrelin+/+斑馬魚DEGs火山圖。斑點代表不同的基因，灰色斑點表示沒有顯著差異的基因。紅色斑點表示ghrelinΔ/Δ中基因顯著上調(diào)，藍(lán)色斑點ghrelinΔ/Δ基因顯著下調(diào)。（B）GO富集直方圖，縱坐標(biāo)為富集的GO項，橫坐標(biāo)為P值。點的大小表示差異的數(shù)量。不同的顏色被用來區(qū)分生物過程、細(xì)胞成分和分子功能。(C)差異基因KEGG富集散點圖，縱軸代表路徑的名稱，橫軸代表豐富的因素，點的大小表示差異表達(dá)基因的數(shù)量，和點的顏色對應(yīng)不同的Q值范圍。
ghrelinΔ/Δ斑馬魚中生長激素相關(guān)基因的mRNA水平降低
胃饑餓素最重要的功能是刺激生長激素的分泌，被稱為最強的生長激素分泌素之一。在RNA測序分析確定的標(biāo)記中，我們聚焦于7個參與生長激素分泌、合成和作用途徑的降級基因（表2），如信號傳感器和轉(zhuǎn)錄激活因子5b（stat5b）、絲裂原活化蛋白激酶激酶2b（map2k2b）、腺苷酸環(huán)化酶1a（adcy1a）、生長激素1（gh1）、激活轉(zhuǎn)錄因子2（atf2）、肌醇1、4、5-三磷酸受體、1b型（itpr1b）、肌醇1、4、5-三磷酸受體、2型（itpr2）。
為了進(jìn)一步證實轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果，我們通過qPCR檢測了6個月大的成年ghrelin+/+斑馬魚和ghrelinΔ/Δ斑馬魚大腦中基因mRNA水平。我們的結(jié)果顯示，成年ghrelinΔ/Δ斑馬魚大腦中7個下調(diào)的基因顯著減少，與轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果一致（圖3A-G）。同時，在5 dpf時，ghrelinΔ/Δ斑馬魚幼蟲中表達(dá)的大部分基因與成魚中表達(dá)的基因一致（圖4A，D-G）。但在5 dpf時，map2k2b和adcy1a兩個基因在ghrelinΔ/Δ斑馬魚幼魚中的表達(dá)呈下降趨勢，盡管這一趨勢沒有統(tǒng)計學(xué)意義（圖4B，C）。
圖3 成年ghrelinΔ/Δ斑馬魚大腦中候選基因的實時熒光定量PCR分析。（A-G）所研究的基因依次為stat5b、map2k2b、adcy1a、gh1、atf2、itpr1b、itpr2。N= 3, *P < 0.05, **P < 0.01, ****P < 0.0001。
圖4 5 dpf ghrelinΔ/Δ斑馬魚幼魚實時熒光定量PCR候選基因分析。（A-G）所研究的基因依次為stat5b、map2k2b、adcy1a、gh1、atf2、itpr1b、itpr2。N= 3, *P < 0.05, **P < 0.01, ****P < 0.0001。
重組人生長激素可緩解胃饑餓素介導(dǎo)的過度活躍樣行為
rhGH已被批準(zhǔn)用于治療與生長激素缺乏癥密切相關(guān)的身材矮小癥。為了研究rhGH對ghrelinΔ/Δ斑馬魚多動樣行為的影響，我們采用視點系統(tǒng)監(jiān)測了斑馬魚在不同光照環(huán)境下的游泳距離。我們的結(jié)果顯示，rhGH注射對ghrelin+/+斑馬魚的運動活動沒有顯著影響，但它可以顯著減輕胃饑餓素缺乏誘導(dǎo)的ghrelinΔ/Δ斑馬魚的多動樣行為（圖5A-C）。在黑暗條件下也發(fā)生了同樣的結(jié)果（圖5D）。此外，當(dāng)我們分析斑馬魚在光/暗周期刺激下的游泳距離時，給予rhGH后，ghrelinΔ/Δ斑馬魚的游泳距離恢復(fù)到正常水平（圖5E）。最重要的是rhGH對ghrelinΔ/Δ斑馬魚過度活躍行為的保護(hù)作用不受黑暗或光/暗周期刺激環(huán)境的影響（圖5C-F）。綜上所述，注射rhGH可部分改善ghrelinΔ/Δ斑馬魚的多動-反應(yīng)性表型。
圖5 rhGH的治療減輕了ghrelinΔ/Δ斑馬魚的多動樣表型。（A）斑馬魚游泳軌跡的代表性圖像。（B）斑馬魚在20 min以上的自發(fā)運動距離的量化。（C）記錄的活動是光照變化條件下成年ghrelinΔ/Δ和成年ghrelin+/+斑馬魚在20 min內(nèi)的平均平均游泳距離（首先先5 min黑暗，然后5 min光刺激，再5 min黑暗，最后5 min光照）。（D）斑馬魚在黑暗中的游泳距離。（E）斑馬魚在光刺激下的游泳距離。（F）斑馬魚在光下游泳的距離。*P < 0.05, **P < 0.01, ****P < 0.0001。
討論
在本研究中，我們通過RNA-seq分析和qPCR驗證，發(fā)現(xiàn)斑馬魚中g(shù)hrelin缺失導(dǎo)致gh信號通路受損。我們發(fā)現(xiàn)gh1 mRNA及其信號通路相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)明顯降低。在成年斑馬魚腹腔注射rhGH的第4天，ghrelinΔ/Δ斑馬魚的過度活躍行為得到了部分改善。
考慮到ghrelinΔ/Δ斑馬魚的gh水平顯著降低，以及ghrelinΔ/Δ斑馬魚對rhGH治療的積極反應(yīng)，這表明ghrelinΔ/Δ斑馬魚的異常gh信號可能是導(dǎo)致多動行為的原因。對環(huán)境刺激的適當(dāng)過濾是注意力的一個關(guān)鍵組成部分，過度活躍通常會分心，對外部刺激敏感，更有可能產(chǎn)生行為反應(yīng)。為了進(jìn)一步評估這一點，我們評估了對快速光/暗周期刺激的驚嚇反應(yīng)，而rhGH治療似乎對高反應(yīng)性有效，這意味著ghrelinΔ/Δ斑馬魚的這種分散行為可能是通過gh信號介導(dǎo)的。此外，在其他動物中，之前在腹腔注射生長激素后的大鼠中已經(jīng)觀察到生長激素誘導(dǎo)的游泳活動下降，但在虹鱒魚和gh轉(zhuǎn)基因魚大腦和周圍生長素處理后的游泳活動增加。在我們的研究中，沒有觀察到rhGH對野生型斑馬魚行為的影響，這可能與rhGH治療的劑量有關(guān)。我們使用的劑量是用于臨床兒童生長激素缺乏的劑量，使用這個劑量沒有報道有行為異常。
先前的研究表明，饑餓素是必要的啟動生長激素表達(dá)，我們的結(jié)果也證實了饑餓素與GHSR增加生長激素釋放，除了生長激素分泌部分激活GHRHR-PKA-GH信號通路（涉及基因包括adcy1a和atf2）。一旦生長激素被釋放到循環(huán)中，生長激素與大腦、骨骼、肝臟和肌肉等靶組織中的GHR結(jié)合，導(dǎo)致JAK2的激活，進(jìn)而觸發(fā)一系列下游信號通路，包括鈣信號通路、MAPK信號通路和JAK-STAT信號通路。其中，肌醇-1、4,5-三磷酸受體（IP3Rs）調(diào)節(jié)Ca2+的釋放，增加GH的含量，GH的增加也反饋到IP3Rs。MAPK信號（map2k2b）被GH-JAK激活，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和代謝。STATs（stat5b）被酪氨酸激酶JAK家族成員激活后，二聚并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)。在我們的研究中，與ghrelin+/+斑馬魚相比，缺乏ghrelin斑馬魚gh1 mRNA的表達(dá)水平降低。與此，轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和qPCR進(jìn)一步證實adcy1a，atf2，itpr1b和itpr2 mRNA的水平在ghrelinΔ/Δ斑馬魚中顯著降低，這表明ghrelin敲除影響cAMP信號通路和鈣信號通路，從而影響gh1 mRNA的生成。gh1的減少導(dǎo)致下游信號如stat5b和map2k2b的顯著減少，表明ghrelinΔ/Δ斑馬魚中g(shù)h的減少影響了MAPK信號通路和JAK-STAT信號通路，這是神經(jīng)元細(xì)胞生長和代謝所必需的。越來越多的證據(jù)表明，生長激素在一些模型中的神經(jīng)保護(hù)作用，特別是在野生型虹鱒魚中，生長激素治療可以改變大腦多巴胺能系統(tǒng)，刺激多巴胺能活性，增加多巴胺向DOPAC的轉(zhuǎn)換。我們之前的研究也顯示，ghrelinΔ/Δ幼蟲的多巴胺能神經(jīng)元數(shù)量顯著減少，且組織紊亂。在生長激素產(chǎn)生過程中，cFos作為MAPK信號通路和cAMP信號通路的下游。研究表明，在限制性喂養(yǎng)范式下，Ghrelin缺陷小鼠的中邊緣多巴胺通路中cFos表達(dá)減少。這些結(jié)果強烈暗示了gh在多動癥中潛在的神經(jīng)生物學(xué)作用。
哌醋甲酯（MPH）作為ADHD的一線治療方法，有顯著的副作用并且治療效果有限。一項為期16年的運動軌跡分析顯示，使用興奮劑藥物治療多動癥與成人身高降低、BMI和體重增加有關(guān)。其他臨床試驗也發(fā)現(xiàn)，多動癥患者會長期接受MPH治療導(dǎo)致體重、BMI和身高有輕微但顯著的下降。生長失調(diào)的一個原因可能是食欲下降，另一個原因可能是MPH對多巴胺的再攝取有負(fù)面影響，多巴胺是一種參與調(diào)節(jié)生長激素分泌的單胺。轉(zhuǎn)錄組測序和qPCR顯示，ghrelinΔ/Δ斑馬魚的gh信號通路失調(diào)，而rhGH處理挽救了ghrelin突變體的多活躍行為。rhGH被廣泛用于恢復(fù)生長緩慢的兒童的生長速度。我們的研究提供了一個潛在的假設(shè)，即rhGH可能是一種新興的治療多動癥的輔助藥物，特別是與傳統(tǒng)的興奮劑藥物聯(lián)合使用，這可能會改善其生長限制。
然而，我們的研究也有其局限性。在未來，我們需要測試多動癥患者在日常生活中是否會經(jīng)歷微妙的生長激素缺乏。越來越多的證據(jù)表明，生長激素對神經(jīng)系統(tǒng)有有益的神經(jīng)保護(hù)作用。有必要充分了解大腦中生長激素在改善多動行為中起作用的具體位置。
綜上所述，本研究首次發(fā)現(xiàn)，胃饑餓素缺乏導(dǎo)致斑馬魚的多動樣癥狀是由于生長激素信號通路的下調(diào)所致。這項研究可能為那些攜帶胃饑餓素風(fēng)險等位基因的人提供新的治療線索。
原文:Guan, K., Shan, C., Guo, A., Gao, X., and Li, X. Ghrelin regulates hyperactivity-like behaviors via growth hormone signaling pathway in zebrafish (Danio rerio). Frontiers in Endocrinology, 2023,14:1163263.
詳細(xì)網(wǎng)址：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fendo.2023.1163263/full
蘇州木芮生物科技有限公司
Suzhou Murui Biotech Co.，Ltd.
服務(wù)熱線：0512-8957 3668
地址：江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)東富路45號聯(lián)創(chuàng)產(chǎn)業(yè)園7幢
手機：18013764755（微信同號）
郵箱：muruibio@sina.com
