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1、生理心理學(xué)第十一章 飲食控制的生理心理第十一章 飲食控制的生理(shngl)心理 學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握:1引起滲透性渴與容量性渴的基本途徑。2影響攝食行為的主要腦區(qū)。3主要的增食及厭食信號(hào)物質(zhì)。熟悉:1鹽欲有關(guān)的神經(jīng)內(nèi)分泌機(jī)制。了解:1攝食障礙的表現(xiàn)。近年來(lái),不良生活方式成為個(gè)體患病的主要病因之一,據(jù)調(diào)查,僅癌癥的發(fā)生40%都跟生活方式改變緊密相關(guān)。這其中,飲食(ynsh)不當(dāng)(如暴飲暴食,飲食不規(guī)律,營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩,鹽、糖、脂肪攝取過(guò)多等)又是很多慢性病(如冠心病、高血壓、糖尿?。┌l(fā)病的源頭,據(jù)世界銀行發(fā)布的一份報(bào)告稱:“慢性病已成為中國(guó)(zhn u)的頭號(hào)健康威脅”,因此,合理的飲食已經(jīng)成為個(gè)體維護(hù)健康

2、的重要手段,而弄清飲食控制的基本原理也愈來(lái)愈被人們所關(guān)注。第一節(jié) 飲水行為的生理心理水是生命之源,機(jī)體組織的代謝依賴于血液循環(huán)來(lái)供給養(yǎng)料,運(yùn)送代謝產(chǎn)物。因此,溶液濃度的維持(即滲透壓的穩(wěn)態(tài))和體液容量的調(diào)節(jié)(即容量的穩(wěn)態(tài))是機(jī)體基本生命活動(dòng)的保障。當(dāng)滲透壓和體液容量的穩(wěn)態(tài)失衡,機(jī)體就會(huì)調(diào)動(dòng)各種反應(yīng)來(lái)恢復(fù)穩(wěn)態(tài),如缺水時(shí),動(dòng)物能減少水的排出,增加水的攝入;失血時(shí),機(jī)體尿量減少以保存水、鈉,同時(shí)還增加水、鈉的攝入。水、鈉的儲(chǔ)存是抗利尿激素和醛固酮的作用,而水鈉的攝入則是通過(guò)引發(fā)口渴和鹽欲來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些代償性反應(yīng)是大腦對(duì)相關(guān)信號(hào)處理協(xié)調(diào)的結(jié)果。一、體液平衡的一些問(wèn)題(一)體內(nèi)(t ni)水的分布水是機(jī)

3、體(jt)的主要組份。動(dòng)物體內(nèi)的水約占體重的5565左右,這個(gè)比例與體脂含量有關(guān)。體水分布在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外,大致可分隔為一個(gè)細(xì)胞內(nèi)液區(qū)間和3個(gè)細(xì)胞外液區(qū)間:細(xì)胞(xbo)間液(組織液)、血液、腦脊液(圖11-1)。圖11-1體液的分布及其相互關(guān)系用第一版圖10-2由于分隔體液區(qū)間的生物膜通透性不同,故造成各區(qū)間體液成分的差異。如毛細(xì)血管壁分隔血液與組織液;細(xì)胞膜分隔組織液及細(xì)胞內(nèi)液。細(xì)胞內(nèi)液的容量受組織液的滲透壓(取決于其溶質(zhì)濃度)所控制。正常時(shí),組織液與細(xì)胞內(nèi)液是等張(isotonic)的,也就是說(shuō)組織液中的溶質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)的濃度是平衡的,即兩個(gè)區(qū)間的水分進(jìn)出平衡。如果組織液因水分丟失而濃縮

4、,則形成高張(hypertonic),而使細(xì)胞內(nèi)液的水分?jǐn)U散出細(xì)胞;若組織液因水分增加而稀釋,則稱為低張(hypotonic),水就擴(kuò)散入細(xì)胞。以上兩種情況都會(huì)危及細(xì)胞的功能,缺水使細(xì)胞不能完成多種反應(yīng);水過(guò)多則形成腫脹,可導(dǎo)致細(xì)胞破裂。組織液與細(xì)胞內(nèi)液之間的液體平衡,取決于由離子濃度決定的晶體滲透壓。血漿容量也必須精確調(diào)節(jié),因?yàn)樗苯佑绊懷萘康姆€(wěn)定。這是由于毛細(xì)血管壁對(duì)水與電解質(zhì)有較大的通透性,所以晶體滲透壓無(wú)法保持血漿容量(血管內(nèi)水溶液)的穩(wěn)定。血漿容量的保持則有賴于毛細(xì)血管的通透性和血管內(nèi)、外的有效濾過(guò)壓;其關(guān)鍵因素是血漿蛋白濃度及毛細(xì)血管靜脈端的血壓。有效濾過(guò)壓 (毛細(xì)血管血壓 組織

5、液膠體滲透壓)(血漿膠體滲透壓 組織液靜水壓)(二)腎臟在體液平衡中的作用人的腎臟通過(guò)腎單位(每側(cè)腎臟約有100萬(wàn)個(gè))的濾過(guò)-重吸收-分泌機(jī)制調(diào)節(jié)體液中的水和溶質(zhì)(主要是鈉)的排出以維持滲透壓的穩(wěn)定,并控制細(xì)胞外液的容量和濃度(張力)。如果大量飲水,腎臟排出低滲尿來(lái)平衡;若因出汗、腹瀉、失血等丟失大量體液,則腎臟排出極少量的高滲尿以保存水。這就是腎臟的稀釋-濃縮機(jī)制。腎臟(shnzng)主要通過(guò)醛固酮(aldosterone,ALD)、精氨酸升壓(shn y)素(arginine vasopressin,AVP)控制水、鈉的排泄。ALD促進(jìn)(cjn)遠(yuǎn)曲小管及集合管重吸收Na+,通過(guò)Na+K+

6、及Na+H+交換保留鈉,同時(shí)增加Cl和H2O的重吸收。AVP又稱抗利尿激素(anti-diuretic hormone,ADH),由下丘腦的視上核(supraoptic nucleus,SON)及室旁核(paraventricular nucleus,PVN)產(chǎn)生,經(jīng)軸突輸送到垂體后葉貯存,并由此釋放入血,作用于集合管上皮的V2受體,增強(qiáng)對(duì)水的通透性,促進(jìn)水的重吸收,形成量少、高滲的終尿。如果大量飲水,則可使ADH分泌減少,使集合管重吸收水分減少,使尿量增多,滲透壓降低。(三)飲水行為“渴”(thirst)是體內(nèi)滲透壓或細(xì)胞外液穩(wěn)態(tài)失衡時(shí)的一種特殊知覺(jué)。又是調(diào)節(jié)體液容量和滲透壓的啟動(dòng)因子。它驅(qū)

7、動(dòng)個(gè)體選擇并進(jìn)行飲水,以補(bǔ)足體內(nèi)水的不足;飲水行為就是這些活動(dòng)的綜合。從進(jìn)化角度看,水生的鰻類已具備吞咽水的結(jié)構(gòu)(可能其他魚類也有);但在動(dòng)物陸棲后,“渴”覺(jué)才得到發(fā)展。飲水行為分為自然飲水及水剝奪引起的飲水。前者是接近水的動(dòng)物的自然行為(如理毛、啄食一樣),與體內(nèi)缺水無(wú)關(guān);后者是由體內(nèi)缺水所驅(qū)動(dòng)的?!翱曙嫛笔撬畡儕Z引起的飲水行為,具有可測(cè)量與可控制的生理基礎(chǔ),因此了解得比較清楚。(圖11-2)圖11-2剝奪飲水引起渴覺(jué)的兩種途徑AV3A:第三腦室前腹側(cè)區(qū); OVLT:終板血管區(qū)用第一版圖10-1二、滲透性渴與容量性渴渴覺(jué)因引起的原因不同,可分為滲透性渴(osmometric thirst)和

8、容量性渴(volumetric thirst)。兩者引起不同的行為。(一)滲透性渴滲透壓是指溶質(zhì)分子(fnz)通過(guò)半透膜的一種吸水力量,其大小取決于溶質(zhì)顆粒數(shù)的多少,而與溶質(zhì)的分子量、半徑等特性無(wú)關(guān)。由于體液(ty)中的溶質(zhì)(rngzh)有晶體與膠體物質(zhì),所以有晶體滲透壓與膠體滲透壓之分。滲透壓的高低直接影響飲水行為。滲透壓升高意味著機(jī)體需水量增多,常見(jiàn)于禁食、脫水、或鹽攝入過(guò)多。脫水時(shí)細(xì)胞內(nèi)液及細(xì)胞外液的滲透壓都升高;而鹽攝入過(guò)多引起的血漿晶體滲透壓升高只引起細(xì)胞性脫水。哺乳動(dòng)物體液的溶質(zhì)濃度大致恒定于0.15M(克分子),這是一個(gè)調(diào)定點(diǎn)。任何偏離調(diào)定點(diǎn)的情況,都會(huì)啟動(dòng)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制,使溶質(zhì)濃

9、度恢復(fù)到調(diào)定點(diǎn)水平。當(dāng)血漿晶體滲透壓增高時(shí),全身所有細(xì)胞都會(huì)脫水,因此,中樞的滲透感受性細(xì)胞感受滲透壓的變化,引起AVP分泌和口渴,通過(guò)增加水?dāng)z入、減少尿液排出外,血漿滲透壓增高還可產(chǎn)生內(nèi)源性的利鈉因子,從而通過(guò)增加NaCl排出、減少溶質(zhì)攝入來(lái)調(diào)節(jié)滲透壓平衡。1AVP分泌是生理性的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié),它的分泌受滲透壓的變化影響,血漿滲透壓增高到280mOsm/KgH2O時(shí),血液中AVP開始升高,血漿滲透壓每升高1mOsm/KgH2O,血液中AVP增加0.5pg/ml。通過(guò)作用于遠(yuǎn)球小管與集合管,促進(jìn)原尿中水分的重吸收,使尿量減少。2口渴引起飲水行為:與AVP分泌相比,飲水行為的調(diào)節(jié)更為直接、快速和無(wú)限度

10、。動(dòng)物及人體實(shí)驗(yàn)表明,血漿滲透壓在正?;A(chǔ)上增加1%4%,可引起口渴,這個(gè)閾值比引起AVP分泌的閾值高??诳食霈F(xiàn)在生理調(diào)節(jié)不能完成代償時(shí),可以通過(guò)動(dòng)機(jī)行為來(lái)矯正。如尿崩癥時(shí),生理調(diào)節(jié)能力喪失,口渴是患者維持體液平衡的主要因素。關(guān)于終止飲水的機(jī)制迄今不明,可能與兩種信號(hào)有關(guān):飲水后滲透壓改變的信號(hào)反饋抑制;但通常滲透壓改變要在飲水后15分鐘呈現(xiàn),但有些實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在5分鐘就終止飲水,提示還有其它機(jī)制參與。與飲水相關(guān)的條件信號(hào)(環(huán)境)及非條件信號(hào)(吞咽、口腔感受、胃擴(kuò)張等)的作用。3利鈉因子作用:血漿滲透壓升高可促使內(nèi)源性利鈉因子分泌,增加NaCl的排出。主要有:心房鈉尿肽(atrial natriu

11、retic peptide,ANP)在血容量增加引起心房擴(kuò)張時(shí),由心房合成分泌;催產(chǎn)素(oxytocin,OXT)由下丘腦PVN和SON合成,經(jīng)神經(jīng)垂體分泌入血。腎臟對(duì)催產(chǎn)素的利鈉作用的敏感程度類似于腎臟對(duì)AVP的抗利尿作用。4與滲透壓有關(guān)的物質(zhì)鹽攝入減少。此抑制機(jī)制可能與肝臟(gnzng)有關(guān)。因?yàn)楦渭?xì)胞和門脈系統(tǒng)中存在滲透壓感受器,能感受攝食引起的滲透壓變化,可能在此機(jī)制中起作用,(二)容量(rngling)性渴當(dāng)機(jī)體(jt)由于失血、腹瀉、出汗而使體液大量喪失導(dǎo)致血容量的減少時(shí),雖然滲透壓沒(méi)有明顯改變,但低血容量對(duì)心臟的泵血功能有影響。也需要啟動(dòng)水保持和尿液濃縮的生理反應(yīng)來(lái)調(diào)整。1AVP

12、:與滲透壓改變一樣,血容量降低也可引起AVP分泌,但傳入途徑是通過(guò)心血管的反射,血容量降低首先被與右心房相連的大靜脈上的低壓力感受器所檢出,通過(guò)迷走神經(jīng)傳入孤束核(nucleus solitarius tractus,NST)。當(dāng)血容量降低使血壓下降時(shí),頸動(dòng)脈竇和主動(dòng)脈弓壓力感受器的信號(hào)也傳入到NST,這些傳入經(jīng)整合,通過(guò)去甲腎上腺能神經(jīng)作用于SON和PVN,并結(jié)合其他機(jī)制共同影響AVP的分泌。另外,這一反應(yīng)不如細(xì)胞外液高滲敏感,因?yàn)槭а砍^(guò)總血量的10才會(huì)出現(xiàn)AVP分泌。但兩種不同的刺激因素能相互疊加。例如,低血容量狀態(tài)下,細(xì)胞外液高滲(如腹瀉或大量出汗而喪失水分)刺激引起AVP分泌的量要

13、高于正常對(duì)照組。2腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotesin-aldosteron system,R-A-A):血容量降低通過(guò)神經(jīng)反射機(jī)制引起交感神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng),使近球細(xì)胞分泌腎素(renin)。腎素通過(guò)級(jí)聯(lián)反應(yīng)使血管緊張素II(angiotensin II,AngII)增高。AngII在外周是一種強(qiáng)烈的縮血管物質(zhì),還可刺激腎上腺皮質(zhì)釋放ALD,通過(guò)腎臟遠(yuǎn)曲小管保鈉排鉀,以減少水分的流失。在中樞能作用于穹窿下器官(subfornical organ, SFO),刺激AVP分泌;也能作用于終板血管器(organum vasculusum lamina terminalis,OV

14、LT),后者和SFO以及其他一些腦區(qū)之間存在相互的神經(jīng)聯(lián)系,這些聯(lián)系可能是整合滲透壓變化和低血容量信號(hào),共同調(diào)節(jié)AVP分泌以及其他生理反應(yīng)的基礎(chǔ)。3飲水:血容量降低(jingd)通過(guò)口渴引起的水?dāng)z入量增加。血容量降低和滲透壓變化之間的致渴效應(yīng)能相互疊加。和AVP分泌一樣,口渴也是心血管壓力感受性神經(jīng)反射和內(nèi)分泌機(jī)制相互作用的結(jié)果。兩種信號(hào)的作用具有獨(dú)立性,損毀大鼠NST使壓力感受性傳入信號(hào)減少,低血容量引起的飲水并不消失,同樣,損毀感受血源性信號(hào)物質(zhì)的部位SFO也不能消除低血容量誘發(fā)的飲水。但也有研究表明,兩者相互影響。解除血管壓力感受的傳入(chun r)信號(hào),能使致渴刺激引起的飲水量增加,

15、而損毀SFO能使血源性致渴物質(zhì)誘發(fā)的飲水降低。似乎后一種觀點(diǎn)更為人所接受。飲水對(duì)容量(rngling)性渴與滲透性渴調(diào)節(jié)的效應(yīng)不盡相同。單純飲水對(duì)血容量改善作用不大,因?yàn)榻^大部分?jǐn)z入的水份由于降低滲透壓而通過(guò)組織液進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,而留在血管內(nèi)的很少。而且飲水引起的血漿滲透壓降低反饋性抑制AVP分泌和口渴。由于血容量減少,降低了動(dòng)脈血壓使腎小球?yàn)V過(guò)率降低,難以通過(guò)增加尿量排出水份,結(jié)果是血容量尚未改善,而飲水停止。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,滲透壓降低4%7足以消除血漿容量下降30%40誘發(fā)的飲水,看來(lái)滲透壓感受機(jī)制在調(diào)節(jié)飲水的作用中占優(yōu)勢(shì)。飲水對(duì)AVP分泌的抑制作用也是如此。(三)食物相關(guān)的攝水飲水生理學(xué)關(guān)注

16、的是由需要所引起的飲水(如低血容量或細(xì)胞脫水),但日常進(jìn)餐時(shí)攝取大部分的水,這是由于胃、腸道吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需要水的參與;另一方面則是養(yǎng)料吸收引起血液中溶質(zhì)增多(特別是食物中含有的鹽和蛋白質(zhì))使?jié)B透壓增加,引起滲透性渴而促進(jìn)飲水。但動(dòng)物并不等待需要時(shí)才飲水,有研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)將大鼠飼料從高碳水合物改為高蛋白時(shí),它們的水?dāng)z取增加。一開始它們?cè)诓秃蟠罅匡嬎?,這是滲透性的需要;但數(shù)天后,它們顯然習(xí)得新食物與隨后的渴覺(jué)之間的聯(lián)系(條件反射性學(xué)習(xí)),在渴覺(jué)前就飲水。有研究發(fā)現(xiàn),血管緊張素參與食物相關(guān)的攝水。因?yàn)檫M(jìn)餐后,水(消化液)進(jìn)入胃腸道而致血容量降低,刺激腎臟分泌腎素,引起血漿中Ang II增加。若用藥物阻

17、斷Ang II的產(chǎn)生,大鼠就餐飲水量減少。組胺(histamine)也參與食物相關(guān)攝水。餐前用藥物阻斷組胺受體,大鼠的進(jìn)餐飲水量大減。有人認(rèn)為組胺參與進(jìn)餐時(shí)的Ang II分泌。皮下注射組胺可引起大鼠飲水,因?yàn)槟I素分泌受腎臟細(xì)胞中組胺受體所控制。三、渴與鹽欲的神經(jīng)(shnjng)內(nèi)分泌控制細(xì)胞內(nèi)液與細(xì)胞外液間的協(xié)調(diào)是穩(wěn)態(tài)維持的必要條件。人們?nèi)粘5乃?、鈉攝取常多于機(jī)體所需,多余部分就由腎臟(shnzng)排出。若體內(nèi)水、鈉的水平太低,則會(huì)啟動(dòng)校正機(jī)制飲水(ynshu)或攝取鈉(鹽欲,salt appetite)??诳适侨怂熘模}欲則很少體會(huì),這是因?yàn)槿藗兒苌贂?huì)發(fā)生進(jìn)餐中缺鈉。盡管如此,體內(nèi)確

18、實(shí)存在增加鈉攝取的機(jī)制。室周系統(tǒng)(circumventricular system)是指第三腦室前腹側(cè)周圍的相關(guān)腦區(qū)(包括OVLT),它們包含有滲透壓感受器,可刺激渴覺(jué)與AVP分泌。第三腦室前部(背側(cè)與腹側(cè))是腦內(nèi)整合滲透性與容量性信號(hào)和控制飲水、鹽欲及ANP分泌的部位。(一)渴的神經(jīng)機(jī)制“渴”(thirst)的原意是指人們?cè)V說(shuō)缺水時(shí)的一種主觀感覺(jué)。由于不知道動(dòng)物的感受,因此就將其簡(jiǎn)單地描述為“找水喝”的傾向。當(dāng)血漿晶體滲透壓增高時(shí),全身所有細(xì)胞都會(huì)脫水,因此,滲透感受性細(xì)胞對(duì)滲透壓變化的感受機(jī)制沒(méi)有什么特殊之處,所不同之處在于,這些細(xì)胞具有特殊的神經(jīng)聯(lián)系,這些聯(lián)系是引起AVP分泌和引起口渴的

19、基礎(chǔ)。這類神經(jīng)元主要分布在下丘腦前部第三腦室前腹側(cè)壁區(qū)域(anterior venterial III ventricle area,AV3V)。其中OVLT及其鄰近區(qū)域似乎是感受血漿滲透壓的主要部位。研究表明,多種致渴刺激(脫水、高滲鹽水灌注、低血容量、中樞和外周注射Ang II)都能使前腦和后腦的一些部位Fos表達(dá)發(fā)生變化,包括AV3V的OVLT、正中視前核(median preoptic nucleus,MPON)【注意:切勿與內(nèi)側(cè)視前核(medial preoptic nucleus)混淆】,第三腦室背側(cè)部的SFO、下丘腦的SON、PVN及后腦的NST、外側(cè)臂旁核(lateral pa

20、rabrachial nucleus,LPBN)、極后區(qū)(area postrema,AP)。不同性質(zhì)的致渴刺激誘導(dǎo)的表達(dá)方式有所不同,提示這些部位介導(dǎo)的誘飲機(jī)制不同。研究(ynji)表明,SON和PVN還同時(shí)受到來(lái)自后腦的傳入神經(jīng)(chunr-shnjng)的支配。后腦NST、LPBN和AP主要(zhyo)接受內(nèi)臟傳入信號(hào),其投射到前腦的神經(jīng)支配是渴抑制信號(hào)。這些中樞部位之間存在相互的神經(jīng)聯(lián)系,其作用機(jī)制尚未完全明了。已知包括血管緊張素能通路、膽堿能通路和腎上腺能通路在內(nèi)的多種通路與中樞渴機(jī)制有關(guān)。1OVLT主要和滲透壓感受有關(guān),早期實(shí)驗(yàn)表明,往OVLT及其臨近部位灌注高滲鹽水能引起AVP分

21、泌;損毀這些部位只影響高滲刺激引起的AVP分泌和口渴,但不影響其他致渴刺激的效應(yīng)。2SFO因其解剖位置和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),能監(jiān)測(cè)外周血液循環(huán)和腦脊液中致渴物質(zhì) (如血管緊張素II、胃腸激素、降鈣素基因相關(guān)肽等)的變化;雖然所有室周器官都有Ang II受體,但是Ang II引起渴覺(jué)的作用點(diǎn)在SFO。只要直接刺激或注射極少量的Ang II到SFO就可引起飲水;而毀損或注射saralasin(Ang II受體阻滯劑)就可取消注射Ang II到血液引起的飲水。SFO的重要作用是檢出血液中Ang II的存在,而很少有神經(jīng)輸入,但是通過(guò)腹側(cè)柄發(fā)出軸突到相關(guān)腦區(qū),實(shí)現(xiàn)內(nèi)分泌性、自主性及行為性效應(yīng)。SFO的內(nèi)分泌效

22、應(yīng)是發(fā)出軸突到SON及PVN,引起AVP及催產(chǎn)素(OXY)分泌。其自主性輸出包括投射到PVN及下丘腦的其他部分的細(xì)胞,它們?cè)偻ㄟ^(guò)軸突影響腦干中控制交感、副交感神經(jīng)系統(tǒng)的核團(tuán)。最重要的行為性輸出是控制飲水。3MPON在血腦屏障的腦側(cè)(見(jiàn)圖11-3),接受室周器官以及后腦傳入的信號(hào),傳出纖維投射到SON和PVN,調(diào)節(jié)AVP和OXY的分泌。外周產(chǎn)生的Ang不能通過(guò)血腦屏障,MPON的Ang受體只有當(dāng)Ang直接注射到第三腦室時(shí)才能發(fā)揮作用。那么Ang如何與Ang受體結(jié)合呢?Lind及Johnson(1982)解答如下:當(dāng)SFO內(nèi)神經(jīng)元受到含有Ang的血液刺激時(shí),就有信息經(jīng)軸突下傳到正中視前核;這些軸突

23、釋放Ang作為遞質(zhì)。因此正中視前核的Ang受體不是檢出存在的激素,而是肽類遞質(zhì)的突觸后膜受體。這一假說(shuō)得到了一些實(shí)驗(yàn)支持。圖113 大鼠腦矢狀切面示室周器官的位置切面;放大圖示SFO與MPON之間的假設(shè)神經(jīng)聯(lián)系引自N.R Carlson:physiology of Behavior 6thed,1998用第一版圖10-34AV3V區(qū)引起滲透性渴及容量性渴的大部分或全部刺激(cj)起整合作用。例如,OVLT含有滲透感受器,SFO含有檢出血液中Ang的受體。這兩個(gè)室周器官都與正中視前核有交往。此外,正中視前核還接受來(lái)自心房壓力感受器經(jīng)孤束核傳入的信息。這個(gè)核整合信息,并通過(guò)其傳出纖維與其他腦區(qū)聯(lián)系

24、,控制飲水及AVP分泌。這可能對(duì)人類體液調(diào)節(jié)起關(guān)鍵作用,因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)包括這一區(qū)域在內(nèi)的腦損傷可引起尿崩癥及不飲癥(adipsia,無(wú)渴感),即使患者(hunzh)注射高滲鹽溶液也不感到渴,為保其存活,每天必須數(shù)次定期強(qiáng)制性飲水。但是,對(duì)室周器官的各種損傷并不能完全(wnqun)取消飲水,因此不能將所有的飲水信息都?xì)w到正中視前核。5外側(cè)下丘腦(lateral hypothalamus,LH)具有飲水、攝食及其它行為的功能。研究發(fā)現(xiàn)LH受損的動(dòng)物,可消除飲水(還有攝食等)行為。但隨后,經(jīng)過(guò)仔細(xì)的護(hù)理,動(dòng)物又開始再次飲水,但只發(fā)生于進(jìn)餐時(shí)。也就是說(shuō),下丘腦受損阻斷滲透性及容量性渴,但不阻斷進(jìn)餐相關(guān)的

25、飲水。6未定帶(zona incerta)是另一個(gè)參與滲透性飲水的結(jié)構(gòu)。這個(gè)腦區(qū)是中腦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的延伸區(qū);其后端在中腦黑質(zhì)與腹側(cè)被蓋區(qū)之間,前端伸到間腦,其背外側(cè)到下丘腦的室旁核。接受來(lái)自幾處前腦區(qū)域的傳入,還有外側(cè)下丘腦。電刺激嘴側(cè)未定帶引起大鼠飲水,提示該區(qū)與飲水行為的運(yùn)動(dòng)機(jī)制有聯(lián)系。也有人發(fā)現(xiàn),毀損未定帶明顯損害滲透性飲水;即使注射高滲鹽水也不引起飲水。此外,對(duì)此種毀損的大鼠,注射Ag也不飲水,但注射聚乙烯乙醇(polyethylene glycol)就飲水。因此,毀損未定帶也阻斷容量性渴的激素性刺激,但不影響源于心房壓力感受器的神經(jīng)影響。單細(xì)胞放電記錄發(fā)現(xiàn),注射高滲鹽水、高張蔗糖水或蒸餾

26、水到第三腦室前方的基底前腦可改變其單位放電率。注射Ag到腦室可使包括LH及未定帶在內(nèi)的一些腦區(qū)代謝活動(dòng)增加。當(dāng)動(dòng)物開始飲水時(shí),這些腦區(qū)的代謝活動(dòng)恢復(fù)到正常水平。未定帶發(fā)出軸突到運(yùn)動(dòng)相關(guān)的腦區(qū),包括基底節(jié)、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、紅核、導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)及脊髓前角。顯然,未定帶是影響飲水行為的重要部位。圖11-4 關(guān)于飲水控制的部分神經(jīng)回路(二)鹽欲的神經(jīng)(shnjng)內(nèi)分泌機(jī)制鹽欲(salt appetite或sodium-specific hungry)是鈉缺乏引起的對(duì)鹽的需求欲,是補(bǔ)充體液貯備的重要行為。但對(duì)引起這一欲望的感覺(jué)機(jī)制(jzh)及腦內(nèi)環(huán)路仍了解不多。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),滲透性渴的動(dòng)物偏好純水;而

27、低容量渴的動(dòng)物不能通過(guò)飲純水來(lái)稀釋體液和改變滲透壓,動(dòng)物會(huì)偏好飲用淡鹽水。如果為動(dòng)物提供純水和食鹽,他就會(huì)交替選用兩者,形成適當(dāng)?shù)幕旌稀H绻麤](méi)有足夠的鹽供應(yīng),動(dòng)物就有對(duì)咸味的強(qiáng)烈渴求。有人認(rèn)為這是由于血容量降低引起醛固酮分泌所誘發(fā)的,是幼小動(dòng)物就具備的,隨需要自主發(fā)生(Richter,1936;Leshem,1999)。目前的認(rèn)識(shí)是,體內(nèi)(t ni)鈉缺乏引起的低容量(rngling)血癥(hypovolemia)可刺激(cj)腎臟分泌腎素,啟動(dòng)腎素-血管緊張素-醛固酮(renin-angiotensim-aldsterone,R-A-A)系統(tǒng),引起鹽欲。因?yàn)椋?ALD的作用。這種激素通過(guò)刺激

28、杏仁中央核產(chǎn)生行為效應(yīng)。杏仁中央核含有ALD受體;毀損杏仁中央核,特異性消除ALD在鹽攝取中的效應(yīng)。但實(shí)驗(yàn)性缺鈉研究發(fā)現(xiàn),予以無(wú)鈉餐或注射速尿(furosemide,可排鈉、鉀的利尿劑),大鼠仍能攝取正常量的氯化鈉溶液。因此ALD不是唯一的鹽欲刺激物。2Ang II可直接刺激室周器官中SFO及OVLT的Ang II受體參與鹽欲。3未定帶也在Ang II引起的鹽欲中起作用。研究發(fā)現(xiàn),向毀損未定帶剝奪鈉的大鼠呈現(xiàn)高張NaCl 溶液,動(dòng)物消耗的鹽要較正常大鼠少得多。反之,電刺激未定帶將引起鹽攝取。因此,刺激杏仁內(nèi)側(cè)核中的ALD受體必須與未定帶中的神經(jīng)元溝通。研究發(fā)現(xiàn),與杏仁核有聯(lián)系的NTS的尾側(cè)存在

29、獨(dú)特的ALD敏感性神經(jīng)元的亞群,這些神經(jīng)元表達(dá)2型11-羥固醇脫氫酶(11-hydroxysteroid dehydrogenase type 2,HSD2),并為鈉剝奪所激活。通過(guò)順、逆向示蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)杏仁中央核的內(nèi)側(cè)區(qū)有下行投射通向NTS中HSD2神經(jīng)元;而HSD2神經(jīng)元有到達(dá)杏仁中央核外側(cè)區(qū)的投射;這種雙向投射可形成HSD2神經(jīng)元及杏仁中央核之間的功能性環(huán)路,這個(gè)環(huán)路可能為杏仁中央核調(diào)制鹽攝取提供神經(jīng)解剖基礎(chǔ)(Geerling JC 及 Loewy AD,2006)。用高敏的軸突示蹤劑(neural tracer)及共聚焦(confocal)顯微鏡觀察到迷走神經(jīng)與HSD2神經(jīng)元有廣泛(約8

30、0%)而稀疏(接觸點(diǎn)不廣)的聯(lián)系;結(jié)論是NTS中的ALD敏感性HSD2神經(jīng)元接受少量來(lái)自迷走神經(jīng)的直接內(nèi)臟感覺(jué)輸入。但這種投射的功能意義仍不清楚,結(jié)合以往已經(jīng)證實(shí)的到達(dá)這些神經(jīng)元的中樞性輸入,提示HSD2神經(jīng)元對(duì)來(lái)自中樞與外周的信息起整合作用(Shin JW等,2009)。第二節(jié) 攝食行為的生理心理從“功能定位”的觀點(diǎn)(gundin)出發(fā),早年(zonin)研究是通過(guò)毀損、刺激(cj)的傳統(tǒng)手段發(fā)現(xiàn)下丘腦外側(cè)區(qū)(LH)與腹內(nèi)側(cè)下丘腦(ventromedial hypothalamus,VMH)分別與攝食及“飽足”(satiety)有關(guān)。后來(lái)用微電極記錄下丘腦外側(cè)區(qū)和腹內(nèi)側(cè)核的神經(jīng)元放電,觀察到

31、兩者具有相互制約的關(guān)系。這些神經(jīng)元對(duì)血糖敏感,提示血糖水平可能調(diào)節(jié)著攝食中樞和飽足中樞的活動(dòng);后來(lái)Steller(1954)提出腦內(nèi)存在著興奮性的“饑餓中樞”與抑制性的“飽足中樞” (satiety center)這種成對(duì)拮抗中樞的觀點(diǎn)。稍后,一些研究者又從“自穩(wěn)態(tài)”(homeostasis)角度提出體重是由能量的攝入與消耗被生理機(jī)制穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)在某一調(diào)定點(diǎn)范圍(Nisbett,1972;Keesey & Powley,1986)。這個(gè)調(diào)定點(diǎn)就是身體的真實(shí)重量,防止偏高、偏低。但從自動(dòng)控制的角度看,攝食行為不是理想的伺服系統(tǒng),因?yàn)橛绊懻{(diào)定點(diǎn)的變量太多?,F(xiàn)在看來(lái),對(duì)攝食行為影響,不僅取決于一餐饑、飽

32、的短時(shí)調(diào)節(jié)(short-term regulation),還涉及以能量貯備為基礎(chǔ)的長(zhǎng)期調(diào)節(jié)(long-term regulation)。而影響因素也不僅是定位于CNS的一些核團(tuán),還包括存在于胃腸道壁內(nèi)的腸神經(jīng)系統(tǒng)(enteric nervous system,ENS)以及在CNS與ENS傳遞信息的神經(jīng)、體液因素。如自主神經(jīng)的傳入、傳出徑路;神經(jīng)化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)的許多傳遞增食(orexigenic)及厭食(anorexigenic)信號(hào)作用的激素和神經(jīng)調(diào)/遞質(zhì)(表11-1)形成了攝食調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)路。而且還應(yīng)該考慮到人類特有的社交與文化對(duì)飲食的影響。(圖11-5)表11-1 傳送增食與厭食信號(hào)的化學(xué)物

33、質(zhì)增 食 信 號(hào) 物 質(zhì)厭 食 信 號(hào) 物 質(zhì)神經(jīng)肽Y(NPY)瘦素(Leptin)增食因子A及B(Orexin A & B)縮膽囊素(CCK)胃促生長(zhǎng)素Ghrelin5-羥色胺(5-HT)刺鼠相關(guān)肽(Agoutigene related Peptide, AgRP)促皮質(zhì)素釋放激素(CRH)去甲腎上腺素(NE,作用于2受體)NE(作用于1受體)黑色素濃縮激素(melanin-concentrating hormon,MCG)等。-黑素細(xì)胞刺激素(-MSH)生素激素釋放激素(GHRH)高糖素樣肽1(GLP-1)甘丙肽(Galanin,GAL)蛙皮素及相關(guān)肽GABA雌激素阿片肽類(強(qiáng)啡肽及-內(nèi)啡

34、肽)胰島素圖11-5 影響攝食行為的生理、心理社會(huì)因素一、與攝食有關(guān)的中樞(zhngsh)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代(xindi)的生理心理學(xué)觀點(diǎn)已經(jīng)超越了傳統(tǒng)生理學(xué)的“功能定位”觀點(diǎn),而從整合的角度考慮,攝食行為是下丘腦的有關(guān)中樞在根據(jù)食物的色、香、味,胃腸道的容量,體細(xì)胞對(duì)葡萄糖的利用度,體脂的存量以及體溫等整體的健康狀況來(lái)統(tǒng)一(tngy)調(diào)度(圖11-6)。超出了經(jīng)典的“饑” 、“飽”中樞的拮抗。圖11-6 進(jìn)食有關(guān)的腦區(qū)與遞質(zhì)饑餓信號(hào)通過(guò)抑制對(duì)外側(cè)下丘腦(LH)有抑制作用的室旁核(PVN)而增加進(jìn)食【仿Kalat,JW ,2007】(一)下丘腦對(duì)攝食(shsh)的調(diào)控早年的毀損、刺激、電生理結(jié)合(j

35、ih)行為觀察發(fā)現(xiàn)電刺激(cj)LH可引發(fā)攝食反應(yīng),而剌激VMH可抑制攝食。這些研究奠定了下丘腦是攝食行為調(diào)控中樞的地位。后來(lái)的順、逆向示蹤、組織化學(xué)、免疫組化以及酶與遞質(zhì)測(cè)定技術(shù)的運(yùn)用,發(fā)現(xiàn)在這些調(diào)控?cái)z食及飽足的神經(jīng)過(guò)程中有許多神經(jīng)內(nèi)分泌活性因子,如神經(jīng)肽Y(NPY)、前阿黑皮素(POMC)、瘦素(leptin)、增食因子(orexin,OX)等及相關(guān)受體的參與;而且認(rèn)識(shí)到食物攝取的意義不僅是解決一餐饑飽的短期效應(yīng),還有調(diào)控能量平衡的長(zhǎng)期效應(yīng)。這些實(shí)驗(yàn)研究的成果及理論觀念的演變,形成當(dāng)前以下丘腦為中心的攝食調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)環(huán)路的概念。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)路的神經(jīng)元群具有生成和接受增食信號(hào)(orexinenic

36、 signal)和厭食信號(hào)(anorexinenic signal)的能力,成為中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)與近年受到關(guān)注的“腸神經(jīng)系統(tǒng)”(enteric nervous system,ENS)調(diào)控?cái)z食和能量平衡的重要中轉(zhuǎn)站。 1下丘腦調(diào)節(jié)攝食的網(wǎng)絡(luò)環(huán)路,主要的腦區(qū)為:(1)外側(cè)下丘腦(LH):包括許多神經(jīng)元群和過(guò)路纖維,有如中心城市的交通樞紐站。有葡萄糖敏感和非葡萄糖敏感神經(jīng)元,前者按血糖水平調(diào)節(jié)胰島素分泌及改變味覺(jué)的反應(yīng)性;后者與覓食和尋水動(dòng)機(jī)有關(guān)。刺激LH可促進(jìn)攝食及覓食行為。在美食前,LH神經(jīng)元活性增加。LH還能生成orexin,并在長(zhǎng)期食物剝奪后釋放,以驅(qū)動(dòng)饑餓動(dòng)物覓食;但對(duì)正常攝食的作用

37、有限。有許多DA能神經(jīng)纖維路過(guò)LH,毀損時(shí)可阻斷這些纖維。研究者用6-羥多巴胺(6-OHDA,只損傷含DA的細(xì)胞和纖維的一種工具藥)損傷過(guò)路的DA能纖維,使動(dòng)物活動(dòng)(hu dng)減少、反應(yīng)遲鈍,將食物放在嘴邊它也不吃。因此,過(guò)路纖維并不調(diào)節(jié)饑餓;損傷它們引起的停止攝食只是由于阻斷了所有活動(dòng)。用工具藥損害LH的細(xì)胞體或?qū)τg大鼠在DA能軸突到達(dá)前毀損LH,則攝食(shsh)受損而不影響喚醒和活動(dòng)。(2)內(nèi)側(cè)下丘腦:以此為中心的較大損傷可導(dǎo)致貪食和超重。該區(qū)有腫瘤的患者可以每月增加10kg體重。有類似損傷的大鼠有時(shí)(yush)超重可達(dá)23倍。最終體重水平穩(wěn)定在高調(diào)定點(diǎn),攝入食物降至接近正常水平。

38、主要的腦區(qū)有:下丘腦腹內(nèi)側(cè)區(qū)(VMH),或稱腹內(nèi)側(cè)核(ventromedial nucleus,VMN),其作用是度量食物攝取量并在養(yǎng)料足夠時(shí)抑制進(jìn)食,這種行為被認(rèn)為是飽感的體驗(yàn);毀損將引起嚴(yán)重過(guò)食。下丘腦背內(nèi)側(cè)核(dorsomedial nucleus,DMN):微量注射多種增食信號(hào)物質(zhì)可引起進(jìn)食。ARC傳入的神經(jīng)元釋放NPY到DMN,刺激攝食;瘦素可抑制這一作用。雖然這些癥狀已被稱為“腹內(nèi)側(cè)下丘腦綜合征”(VMH syndrome),但局限于VMH的損傷并不一定有進(jìn)食與體重的增加;要引起明顯的效應(yīng),損傷必須擴(kuò)展到VMN之外的鄰近軸突,特別是腹側(cè)的NE能神經(jīng)束。VMH及周圍受損的大鼠食欲加強(qiáng)

39、;在體重增加后,變得“挑食”遇美食多吃;味道不佳則比正常者吃得少。與PVN受損的大鼠每餐進(jìn)食量增大不同,VMH受損者每餐食量正常,但餐次增加(頻繁地進(jìn)食)。對(duì)此的解釋:胃運(yùn)動(dòng)及分泌增加,且排空加快,故餐次增加。損害使胰島素分泌增加,使每次進(jìn)食的養(yǎng)料都轉(zhuǎn)為脂肪儲(chǔ)存(因高胰島素水平下,即使血糖水平低時(shí),也促使葡萄糖儲(chǔ)存。(3)弓狀核(arcuate nucleus,ARC):是整合攝食(shsh)的重要部位,位于下丘腦底部第三腦室(nosh)兩側(cè),含有(hn yu)多種神經(jīng)元;由于其血腦屏障不完整,易受外周信號(hào)如瘦素、胰島素和ghrelin的影響。這些神經(jīng)元與VMN、PVN、DMN)、穹窿周區(qū)(p

40、erifronical area,PFA)和視前區(qū)(preoptic area)等腦區(qū)都有突觸聯(lián)系,微量注射信號(hào)物質(zhì)可影響攝食行為。有的神經(jīng)元能生成增食信號(hào),如NPY和谷氨酸(glutamic acid,Glu)等,同組的各神經(jīng)元間有突觸聯(lián)系,起協(xié)同作用。另一些神經(jīng)元生成厭食信號(hào),如-黑色素細(xì)胞刺激素(-melanocyte stimulating hormone,-MSH)、POMC等。在弓狀核內(nèi),94NPY神經(jīng)元表達(dá)GHS-R,中樞和外周給予ghrelin都能導(dǎo)致ARC內(nèi)的NPY或刺鼠相關(guān)肽(agouti-related peptide,AgRP)神經(jīng)元的激活。輸入到弓狀核中飽足-敏感細(xì)胞

41、的飽足信號(hào)有短時(shí)信號(hào)(如胃腸擴(kuò)張觸發(fā)釋放的遞質(zhì)CCK)及長(zhǎng)時(shí)信號(hào)(如脂肪組織釋放,反映體脂貯備的瘦素)。血糖增加胰島素分泌,也有些神經(jīng)元釋放一些胰島素作為遞質(zhì),由于兼有長(zhǎng)、短信號(hào)的意義,有人稱其為中時(shí)信號(hào)。弓狀核有傳出纖維投射到PVN,PVN可抑制LH。因此,PVN對(duì)飽足很重要。毀損PVN的大鼠因不能感受終止進(jìn)食的信號(hào)而致進(jìn)食量超常。弓狀核饑餓敏感神經(jīng)元對(duì)PVN以及弓狀核自身的飽足-敏感細(xì)胞的影響都是抑制性的。其遞質(zhì)群為GABA及NPY和AgRP,能阻斷PVN的飽足作用,引起動(dòng)物極度過(guò)食。(4)室旁核(PVN)及穹窿周區(qū)(PFA):損毀PVN導(dǎo)致多食與增加體重。在PVN中微量注射NPY、OX、

42、甘丙肽(Galanin,GAL)、GABA、阿片肽、NE等增食信號(hào)物質(zhì)可引起進(jìn)食;注射CRH、瘦素等厭食信號(hào)物質(zhì)則減弱饑餓引起的攝食行為。微量注射NPY、NE、OX-A等物質(zhì)到PFA,其增食效應(yīng)大于PVN。(二)邊緣系統(tǒng)對(duì)攝食行為的調(diào)控杏仁核是邊緣前腦的重要組成部分,參與調(diào)節(jié)機(jī)體情感、動(dòng)機(jī)、攝食和味覺(jué)(wiju)等多種功能。破壞(phui)杏仁核的動(dòng)物(dngw)因過(guò)食而肥胖;埋藏電極刺激杏仁基底外側(cè)核群(basolateralis nuclei amygdale,BLNA)抑制攝食活動(dòng);同步記錄BLNA與LH的神經(jīng)放電,顯示交互抑制;毀損BLNA的大鼠攝食量及體重增加均大于對(duì)照組;提示BLA

43、N可抑制攝食行為。杏仁中央核(central nucleus amygdala,CeA)也對(duì)攝食和體重控制具有一定的作用,和BLNA的調(diào)控作用有所不同;CeA對(duì)攝食中樞進(jìn)行正調(diào)控,可增進(jìn)攝入量。與下丘腦相比,杏仁核對(duì)攝食和體重的調(diào)控作用比較弱。杏仁核涉及情感與動(dòng)機(jī)等功能,在調(diào)控?cái)z食行為中,可能也部分通過(guò)對(duì)食物的好、惡來(lái)啟動(dòng)或抑制攝食行為。其中CeA則更多地參與食物引起的可口感,進(jìn)而引起攝食的動(dòng)機(jī)。在嚙齒類動(dòng)物,CeA與作為味覺(jué)二級(jí)中繼核團(tuán)的腦橋臂旁核(parabrachial nucleus,PBN)存在交互纖維聯(lián)系,并且對(duì)PBN味覺(jué)神經(jīng)元的功能具有調(diào)控作用,說(shuō)明CeA影響攝食行為也包括對(duì)味覺(jué)

44、感受的調(diào)控。(三)孤束核孤束核(nucleus tractus solitarius,NTS)位于背迷走復(fù)合體(dorsal vagal complex,DVC)區(qū)內(nèi)的迷走神經(jīng)背運(yùn)動(dòng)核(dorsal motor nucleus,DMN)附近,經(jīng)中間神經(jīng)元連接到DMN細(xì)胞體,完成控制消化系統(tǒng)各種功能的迷走-迷走反射途徑,是調(diào)節(jié)攝食行為的重要核團(tuán)。因?yàn)榻K止于這里的迷走傳入纖維帶來(lái)胃腸道的各種信息,是腸神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)傳入CNS信息的重要中轉(zhuǎn)站。大部分傳入的迷走纖維通過(guò)結(jié)狀神經(jīng)節(jié)終止于NTS,來(lái)自食道及胃的終止于NTS的中央與嘴側(cè)部,來(lái)自大部分胃的終止于尾-內(nèi)側(cè)部,來(lái)自小腸的終止于NTS的中央與嘴

45、側(cè)部。來(lái)自腸道的有關(guān)信號(hào),經(jīng)過(guò)NTS發(fā)出的上行束到達(dá)下丘腦(LH、DMH、PVN、ARC、)及邊緣系統(tǒng)的CeA、終紋床核(bed nucleus stria teminalis,BNST)以影響食欲行為的高級(jí)自主中樞。(四)大腦皮質(zhì)(d no p zh)研究(ynji)發(fā)現(xiàn),ghrelin的神經(jīng)元不僅(bjn)局限于下丘腦,皮層神經(jīng)元也可以合成 ghrelin。但下丘腦ghrelin神經(jīng)元可以直接投射到腦干DVC,而皮層中的ghrelin神經(jīng)元?jiǎng)t不直接投射到DVC。說(shuō)明大腦皮層的ghrelin 神經(jīng)元不能以直接方式作用于DVC上的GHS-R。因此推測(cè)大腦皮層中的ghrelin神經(jīng)元參與更復(fù)雜的

46、生理功能(侯忠赤等,2011)。二、影響攝食行為的化學(xué)因素(一)葡萄糖、胰島素、高糖素餐后血糖升高促使胰島素分泌,使葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞,使食欲降低。進(jìn)入腦內(nèi)的胰島素,起著饜足激素的作用,進(jìn)一步減輕饑餓。當(dāng)血糖降低,感受器檢出其下降,機(jī)體的促進(jìn)機(jī)制增加葡萄糖的利用度。這種機(jī)制之一就是胰臟釋放更多的高糖素使葡萄糖進(jìn)入血液(圖117)。另一種機(jī)制就是增加饑餓感。圖11-7 胰島素與高糖素的反饋系統(tǒng) 用第一版圖10-5仿Kalat,JW (2007)如胰島素水平長(zhǎng)期居高,機(jī)體不斷使葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞,包括儲(chǔ)存糖的脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞;結(jié)果血糖水平降低。例如,到了深秋,一些遷移或冬眠的動(dòng)物就有恒定的高胰島素水平,它

47、們迅速地積累脂肪和糖元;不斷產(chǎn)生饑餓感,通過(guò)覓食增加體重,為無(wú)食物的季節(jié)作準(zhǔn)備。(圖118)圖11-8 穩(wěn)定高胰島素水平的攝食的影響 用第一版圖10-6仿Kalat,JW (2007)胰島素分泌增多不是始于進(jìn)食時(shí),而且發(fā)生于準(zhǔn)備就餐時(shí)。這樣,可以使較多的葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞,并轉(zhuǎn)為脂肪儲(chǔ)存。肥胖者要比體重正常者產(chǎn)生更多的胰島素,高水平的胰島素使他們會(huì)儲(chǔ)存更多的脂肪,所以,食欲恢復(fù)也快。(二)傳送增食與厭食信號(hào)的化學(xué)物質(zhì)1促進(jìn)攝食的化學(xué)因素(1)神經(jīng)肽Y(NPY):NPY是一種廣泛分布在CNS和外周組織的36肽,具有多種功能,主要功能是刺激進(jìn)食。因?yàn)镻VN限制進(jìn)餐量,弓狀核釋放到PVN的NPY抑制它對(duì)

48、進(jìn)餐量的限制,因此增加了進(jìn)餐量。其刺激進(jìn)食的效應(yīng)為NE的500倍。NPY在下丘腦弓狀核中合成,分泌到PVN,在這里含量最豐富。在遺傳性及過(guò)量進(jìn)食性肥胖的動(dòng)物模型身上均可發(fā)現(xiàn)NPY生成增加。NPY在CNS水平調(diào)節(jié)采食(特別是碳水化合物),無(wú)論饑、飽動(dòng)物,腦室或PVN內(nèi)注射均可引起采食、飲水量提高;同時(shí)胰島素分泌增加。還發(fā)現(xiàn),禁食使大鼠下丘腦的NPY濃度增加3倍;PVN內(nèi)的NPY含量在采食前大量增加,采食后下降。動(dòng)物的食欲能夠被NPY的反義核苷酸或NPY的抗體所抑制。上述結(jié)果說(shuō)明,NPY是一種很強(qiáng)的增食因子。最初認(rèn)為,其促攝食作用可能與NE相關(guān),后來(lái)證明,促攝食作用過(guò)程是通過(guò)PVN中的NPY受體Y

49、1或Y5(已知NPY受體有6種亞型Y16)結(jié)合,引發(fā)傳出信號(hào),抑制交感神經(jīng)、興奮副交感神經(jīng),增加食欲和采食,促進(jìn)消化,加強(qiáng)同化作用。在分子水平上,棕色脂肪中的解偶聯(lián)蛋白水平下降,白色脂肪組織中的生脂作用增強(qiáng),增加體脂含量。在這個(gè)過(guò)程中,NPY也間接促進(jìn)胰島素的分泌,從而增加肝糖原、甘油三酯的合成,增加葡萄糖和脂肪酸在脂肪中的沉積。此外,還伴有體溫下降,脈搏和血壓降低等癥狀。整個(gè)過(guò)程都有利于恢復(fù)能量在體內(nèi)的貯存,對(duì)于恢復(fù)能量平衡和生存都具有重要的意義。(2)增食因子(ynz)(orexins,希臘語(yǔ)orexis意為食欲(shy))1998年發(fā)現(xiàn)(fxin)的下丘腦神經(jīng)肽有A、B兩類,orexin

50、 A為33肽,orexim B為28肽,也有稱為hypocertin1及2的。與廣泛分布的NPY不同,增食因子的分布僅限于下丘腦的攝食中樞,尤其是在LH。orexin的增食效應(yīng)低于NPY。實(shí)驗(yàn)表明orexin B的增食效應(yīng)稍強(qiáng)但持續(xù)時(shí)間短于orexin A;提示兩者的CNS功能不同。近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)Orexins對(duì)胃腸活動(dòng)本身亦有重要的調(diào)節(jié)作用。 Orexin及其受體的發(fā)現(xiàn)使我們對(duì)機(jī)體能量平衡的機(jī)制有了更深入的認(rèn)識(shí)。然而,要全面了解orexin的生理作用尚需進(jìn)行大量的藥理及分子遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)。但orexin的臨床前景決不是僅僅用于增加惡質(zhì)病、神經(jīng)性厭食等消瘦病人的食欲,它的受體拮抗劑可能為治療肥胖、糖

51、尿病等能量代謝失衡性疾病提供有效手段。(3)胃促生長(zhǎng)素(ghrelin),是一種含28個(gè)氨基酸,為生長(zhǎng)激素促分泌素受體(GHSR)的內(nèi)源性配體,除有效促進(jìn)生長(zhǎng)激素(GH)分泌外還能刺激攝食,具有調(diào)節(jié)胃酸分泌和促胃腸動(dòng)力等作用。ghrelin與GHSR在胃腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)均有分布,是一種內(nèi)源性腦腸肽。約20%源于胃,由胃體黏膜泌酸腺體中的X/A樣細(xì)胞產(chǎn)生,分布于從胃到結(jié)腸的整個(gè)胃腸道。此外,在胰腺、腎臟、胎盤、睪丸、下丘腦、腦垂體等組織中也有分布。GHSR廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)及外周組織,胃腸道GHSR活性最高。CNS、腎臟、睪丸及生長(zhǎng)激素瘤等神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤內(nèi)也有GHSR的表達(dá)。ghrelin

52、可提高食欲、增加動(dòng)物的攝食量,引起增重和肥胖。還有調(diào)節(jié)胃酸分泌和促胃腸動(dòng)力等作用。雖然它不能通過(guò)血腦屏障,但可在腦內(nèi)作為遞質(zhì)釋放。由此可見(jiàn),進(jìn)化同源的CNS及ENS在外周及中樞運(yùn)用一種化學(xué)物質(zhì)起作用。人和嚙齒類動(dòng)物血漿ghrelin水平在餐前12 h平均升高78 %,在餐后的1 h 內(nèi)下降(xijing)至低谷。嚙齒類動(dòng)物進(jìn)食或灌注營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后,血漿ghrelin 水平被抑制,如僅飲水(ynshu)則沒(méi)有變化,正常人餐后血漿ghrelin水平的抑制程度與進(jìn)餐的熱卡成正比。血漿ghrelin水平餐前升高和餐后的抑制提示ghrelin在啟動(dòng)進(jìn)食中的作用。ghrelin在下丘腦弓狀核與GHSR結(jié)合(j

53、ih)后刺激NPY/AgRP神經(jīng)元合成NPY和刺鼠基因相關(guān)肽(AgRP),從而發(fā)揮促進(jìn)食欲、加強(qiáng)胃動(dòng)力、增加體重等生物學(xué)效應(yīng)。有研究表明ghrelin還可能通過(guò)腦干機(jī)制發(fā)揮作用。(4)甘丙肽(Galauim):為29肽,分散在弓狀核、PVN及背正中核。注射到這些腦區(qū)可促進(jìn)攝食,但作用不強(qiáng),持續(xù)注射不引起多食及肥胖。研究認(rèn)為其促進(jìn)食作用可能有-END及NE的參加。(5)刺鼠相關(guān)肽(AgRP):132肽,用這個(gè)名稱是因?yàn)樗幕蛐蛄信c決定毛色的刺鼠基因一致。通常此基因僅在皮毛生長(zhǎng)的特定時(shí)間表達(dá);但此基因在黃色刺鼠身上持續(xù)表達(dá),產(chǎn)生多種效應(yīng),包括黃色皮毛、肥胖、身長(zhǎng)增加、胰島素抵抗及高血糖等。在弓狀

54、核表達(dá),并伴有NPY表達(dá),且與下丘腦及下丘腦外有廣泛聯(lián)系。在瘦素不足而致肥胖的動(dòng)物腦內(nèi)與NPY一樣表達(dá)增加。2抑制攝食的化學(xué)因素(1)瘦素(leptin)是脂肪細(xì)胞合成分泌的一種多肽。近期發(fā)現(xiàn)在胃黏膜主細(xì)胞也分泌瘦素,其功能是控制攝食量。瘦素的功能是多方面的,主要表現(xiàn)在對(duì)脂肪及體重的調(diào)控:抑制食欲:使攝食明顯減少,體重和體脂含量下降;增加能量消耗:作用于中樞,增加交感活性,使貯存的能量轉(zhuǎn)為熱能釋放;影響脂肪代謝:抑制脂肪合成,促其分解,也認(rèn)為可促進(jìn)脂肪細(xì)胞成熟;影響內(nèi)分泌:胰島素促進(jìn)瘦素分泌,而瘦素對(duì)胰島素的合成、分泌起負(fù)反饋調(diào)節(jié)。血中瘦素水平不僅與體脂量相關(guān),還與進(jìn)食狀態(tài)有關(guān)。高瘦素水平時(shí),

55、動(dòng)物行為就像有豐富的營(yíng)養(yǎng),它們吃得很少,變得很活躍,免疫系統(tǒng)活性增加。限食或饑餓可明顯降低瘦素水平,其降低程度遠(yuǎn)較體脂減少(jinsho)時(shí)明顯。從這一點(diǎn)來(lái)看,通過(guò)節(jié)食減肥是“得不償失(d b chng sh)”的,生活(shnghu)中有因過(guò)度節(jié)食瘦身而致代謝綜合征及免疫功能低下者。瘦素受體是細(xì)胞因子1類受體家族的成員,根據(jù)氨基酸長(zhǎng)短可分為6種亞型(5短,1長(zhǎng))。分布在腦脈絡(luò)叢(短型)、下丘腦(長(zhǎng)型)。此外,在海馬回及其外圍組織均有表達(dá)。目前認(rèn)為,瘦素是通過(guò)脈絡(luò)叢上短型受體轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)血腦屏障,從而與神經(jīng)元上的長(zhǎng)型受體結(jié)合而起作用。其效應(yīng)是抑制進(jìn)食,增加能量消耗,并能刺激抑制進(jìn)食的激素釋放(當(dāng)個(gè)體

56、有足夠的脂肪供應(yīng)時(shí))。瘦素是啟動(dòng)消化期胃運(yùn)動(dòng)的激素,現(xiàn)已證明,消化間期的移行性復(fù)合運(yùn)動(dòng)(migrating motor complex,MMCs)是尋找食物的啟動(dòng)因子,而消化期胃運(yùn)動(dòng)則是終止進(jìn)食的閘門,兩者都是CNS通過(guò)迷走神經(jīng)和激素下達(dá)指令調(diào)節(jié)的。已知瘦素的作用部位在下丘腦,但迄今為止仍不清楚下丘腦的瘦素是否能抑制MMC并引起飽食后胃運(yùn)動(dòng)的模式。瘦素與CCK共同調(diào)控長(zhǎng)時(shí)程飽感信號(hào)。目前認(rèn)為,食物攝入后,對(duì)胃的充脹刺激主細(xì)胞釋放的瘦素,向CNS傳遞信號(hào)的通路有二:是瘦素進(jìn)入血循環(huán),通過(guò)延髓極后區(qū)(area posterna)直接到達(dá)下丘腦的LH、VMH以及ARC,抑制胃運(yùn)動(dòng)及排空和攝食;是瘦素

57、通過(guò)迷走神經(jīng)到達(dá)延髓NTS,再作用于LH、VMH和ARC抑制胃運(yùn)動(dòng)及排空和攝食。這一過(guò)程啟動(dòng)了短時(shí)程的飽感信號(hào),當(dāng)食物抵達(dá)十二指腸刺激十二指腸黏膜I細(xì)胞釋放CCK,后者與瘦素一起協(xié)同維持長(zhǎng)時(shí)程的飽感信號(hào)?!局R(shí)鏈接11-1】移行性復(fù)合運(yùn)動(dòng)(MMCs)MMCs是胃、小腸、結(jié)腸的平滑肌層的一種周期性收縮,并可傳播到胃腸道的較大區(qū)域。早在1920年俄國(guó)生理學(xué)家就發(fā)現(xiàn)胃在清醒、空腹?fàn)顟B(tài)下有靜息及收縮交替的周期運(yùn)動(dòng),并可被進(jìn)食所中斷;1969年美國(guó)生理學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合移動(dòng)性可擴(kuò)展到十二指腸、空腸、回腸。以后學(xué)者們逐漸認(rèn)識(shí)到MMCs與激素、腸神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)系,從而成為研究的熱點(diǎn)。 MMCs分為4個(gè)時(shí)相:I相

58、為靜息期,間斷產(chǎn)生無(wú)傳遞性的胃蠕動(dòng);II相是胃腸平滑肌不規(guī)則的、有推進(jìn)性、并逐步增強(qiáng)的蠕動(dòng);III相是胃腸規(guī)則的強(qiáng)烈收縮,其頻率:胃約3次/分,十二指腸為12次/分;IV相為收縮消退期,逐步過(guò)渡到I相。 III相的蠕動(dòng)波以510cm/分的速度從胃體向遠(yuǎn)端擴(kuò)布,約90分鐘到達(dá)回腸末端時(shí),在胃或十二指腸又出現(xiàn)另一收縮波。有時(shí)收縮波在近段小腸就消失。 Senger等(2011)將 MMCs的作用歸結(jié)為以下5點(diǎn):胃腸“清道夫”,清除大塊食物、膽汁等;協(xié)調(diào)胃、腸、膽道運(yùn)動(dòng);聯(lián)系機(jī)械與化學(xué)消化過(guò)程;防止胃腸道內(nèi)細(xì)菌過(guò)度增長(zhǎng);發(fā)出饑餓信號(hào)。 關(guān)于MMCs的啟動(dòng)因素認(rèn)為是胃動(dòng)素,因?yàn)槲竸?dòng)素的釋放峰值與III相

59、出現(xiàn)一致。胃動(dòng)素直接作用于胃肌間神經(jīng)元的胃動(dòng)素受體;后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了胃動(dòng)素神經(jīng)元及神經(jīng)纖維。(2)膽囊(dnnng)收縮素(cholecystokinin,CCK):十二指腸(sh rzhchng)、空腸(kngchng)分泌的經(jīng)典胃腸激素,現(xiàn)在知道腸壁神經(jīng)元與中樞神經(jīng)系統(tǒng)也能合成分泌。合成的前CCK經(jīng)酶解后的分子形式從大分子的CCK-58、CCK-33到小分子的CCK5、CCK4等十余種,都具有生物特性必需的C端4肽,區(qū)別的只是氨基端延伸長(zhǎng)度。大腦皮層中含量為全身最高,主要是小分子,以CCk-8最多。CCK有2型受體:CCK-A和CCK-B(都具有高、中、低三種不同的親和力狀態(tài);對(duì)不同配體有特異

60、的作用方式)。另外,由于其C端5肽與5肽胃泌素相同,所以它還可作用與胃泌素受體。關(guān)于CCK抑制食物攝取的作用的當(dāng)前認(rèn)識(shí)是:低劑量時(shí)與迷走傳入纖維上的低親和力CCKA受體結(jié)合,將飽足感信號(hào)傳到中樞抑制攝食;高劑量時(shí)作用與幽門括約肌的低親和力CCKA受體結(jié)合,使括約肌收縮,抑制排空,從而間接刺激迷走傳入,抑制攝食。(Schwartz,GJ等,1998;Rayner ,CK等,2000 )迷走神經(jīng)的傳入纖維是“腦腸軸”的信號(hào)傳導(dǎo)通路。厭食信號(hào)是通過(guò)刺激胃竇CCK-A受體,經(jīng)腹部迷走傳入神經(jīng)至延髓的NTS、下丘腦的PVN、LH抑制攝食。(Zittel,TT 等,1999)。在延髓(yn su)NTS、

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