“饥饿激素”新作用:改善学习和记忆
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日前,美国耶鲁大学医学院Diano等报告了“饥饿激素”——ghrelin的一个新作用:通过对海马产生直接、快速和强效的作用而影响学习和记忆。
这是一项在啮齿类动物中进行的研究。其结果显示,ghrelin可与海马的神经元结合,并在那里促进树突棘突触的形成,且这类棘突触的改变与空间学习和记忆能力的增强相平行。
Ghrelin主要由胃排空时的胃黏膜上皮细胞分泌,与位于身体多个部位(主要是垂体)的受体相结合。Ghrelin的主要作用是刺激垂体释放生长激素,并可作用于下丘脑摄食中枢,增加饥饿感。事实上,在大脑的其他部位,包括海马,也都发现了ghrelin受体。
Diano等首先证实,外周循环中的ghrelin可穿过血脑屏障,到达海马。他们又进一步发现,与未注射ghrelin的对照小鼠相比,注射ghrelin小鼠海马的树突棘突触密度(与学习和空间记忆相关的突触可塑性的指标)显著增高;与野生型同窝小鼠相比,ghrelin基因敲除小鼠海马的棘突触密度显著降低,而当给ghrelin 敲除小鼠注射ghrelin后,棘突触密度又会增加。研究者还发现,ghrelin治疗可使海马的长时程增强(LTP,被认为与学习和记忆相关)延长。
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在其后的研究中,Diano等应用一些学习和记忆实验,对ghrelin疗效进行了测试。结果显示,给小鼠静脉注射ghrelin 或ghrelin 受体激动剂后,小鼠在一项依赖海马功能的迷宫实验中的表现得到了改善;无论是野生型小鼠还是已经显示出阿尔茨海默病症状及病理学改变的小鼠,脑室注射ghrelin都使其在逃避实验中的表现得到了改善;ghrelin 基因敲除小鼠在客观识别实验中的表现比野生型小鼠差,而当其静脉注射ghrelin后表现亦得以改善。
Diano认为,在食物被剥夺的时候,高ghrelin水平之所以会导致学习和记忆能力的增强,是因为动物此时需要更高的认知技能来追踪食物源。
在正常的生理情况下,外周循环中ghrelin的浓度在白天空腹时为最高。这就提示,饭前即饥饿时的学习效率可能最高。[Nat Neurosci 2006, 9(3): 381]
相关评论
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◆美国乔治亚大学的Shrestha 说,之前虽然也已有研究指出,ghrelin与空间记忆之间存在相关性,而Diano等通过对解剖学和电生理学改变的研究,将两者之间的关系描述得更为详尽。
◆美国俄勒冈健康与科学大学的Cowley认为,该研究结果“相当令人惊讶”。该研究显示,即使是野生型动物,补充ghrelin也可改善其学习和记忆能力。这就提示,正常动物的学习和记忆能力在空腹即饥饿时可以增强。
◆瑞典卡洛琳斯卡研究院的Broberger认为,大脑也可产生ghrelin,因此ghrelin基因敲除小鼠所表现出来的与野生型小鼠的差异可能与大脑中ghrelin表达的异常相关,而不是胃。
◆美国华盛顿大学的Cummings说,当他看到ghrelin对学习和记忆有正性作用的时候,他感到有点诧异:因为胰岛素已经被证明对学习和记忆有改善作用,而目前已经知道的ghrelin的作用通常都是与胰岛素的作用相反。
◆美国华盛顿大学的Steiner提醒说,该研究并未证实,循环中正常水平的ghrelin可以控制学习和记忆,因为实验小鼠在注射ghrelin后,其ghrelin水平要比外周循环中正常存在的ghrelin高出好几个数量级。这就意味着,生理情况下因饥饿而引起的正常ghrelin波动可能与学习和记忆都没有关系。
但他同时认为,“ghrelin 可以调节海马功能和记忆能力”不失为一个有趣的观点,该观点“为进行进一步研究提供了一个很好的平台,尤其在药理学领域”。即使生理情况下的ghrelin波动不会影响记忆,大剂量ghrelin或ghrelin受体激动剂还是可以成为治疗年龄相关性记忆问题的很好的候选药物。他比较看好该研究所带来的药理学和药物治疗学意义。, 百拇医药