褪黑素對(duì)反芻動(dòng)物胃腸道生理功能的影響

許悅雯 邱曉媛 郭廣振 尹福泉

(廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)學(xué)院，湛江 524088)

褪黑素(melatonin，MT)其化學(xué)名稱為N-乙?；?5甲氧基色胺，又稱松果體素，是一種由松果體合成的吲哚雜環(huán)類色氨酸衍生物。MT可與其受體結(jié)合發(fā)揮其生物學(xué)作用，具有調(diào)節(jié)動(dòng)物生物節(jié)律、免疫等作用[1]。存在于松果體內(nèi)的MT可以通過神經(jīng)元受體和激素對(duì)胃腸道運(yùn)動(dòng)節(jié)律和生理功能進(jìn)行調(diào)控，從而對(duì)動(dòng)物的攝食行為和生產(chǎn)性能產(chǎn)生影響[2]；MT不僅存在于松果體內(nèi)，近期研究還發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物胃腸道中也廣泛存在，由于其很強(qiáng)的抗氧化能力和清除自由基的能力，對(duì)胃腸道具有一定的保護(hù)作用，可以防止胃腸道黏膜受損，增強(qiáng)胃腸道菌群豐度等[3]。因此，本文旨在概述MT通過神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)對(duì)反芻動(dòng)物胃腸道生理功能發(fā)揮的積極影響，以期闡明MT對(duì)反芻動(dòng)物胃腸道的作用機(jī)制以及為調(diào)控胃腸道健康提供一定的參考。

1 MT的合成分泌及其作用機(jī)制

胃腸道黏膜中腸嗜鉻細(xì)胞是產(chǎn)生MT的主要來源，其主要通過色氨酸羥化酶(tryptophan hydroxylase，TPH)、芳香族L-氨基酸脫羧酸(aromaticL-aminoacid decarboxylase，AADC)、5-羥色胺-N-乙酰基轉(zhuǎn)移酶(serotonin-N-acetyltransferase，AA-NAT)、乙酰血清素甲基轉(zhuǎn)移酶(acetylserotonin O-methyltransferase，ASMT)4種酶依次合成5-羥基色氨酸(5-hydroxytryptophan,5-HTP)、5-羥色胺(serotonin，5-HT)、N-乙?；?5-羥色胺(N-acetylserotonin，aHT)和MT[4]，此外，胃腸道MT的分泌可能還會(huì)受到營養(yǎng)因素的影響[5]。而松果體的MT不僅受酶活性影響還受光影響[6]，當(dāng)視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞受光刺激產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)下丘腦纖維束傳遞至視交叉上核(suprachiasmatic nucleus，SCN)，SCN調(diào)節(jié)下丘腦神經(jīng)末梢釋放去甲腎上腺素(norepinephrine，NE)，并與松果體中的腎上腺素能β1受體結(jié)合，促使交感神經(jīng)興奮，增加了環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)產(chǎn)生，進(jìn)一步激活了AA-NAT合成，從而節(jié)律性地調(diào)節(jié)MT合成與分泌，一旦分泌，就會(huì)迅速分泌到腦脊液和血液中[7-8]。

MT在體內(nèi)有2種作用機(jī)制：受體介導(dǎo)與非受體介導(dǎo)。非受體介導(dǎo)是允許MT自由穿過細(xì)胞和核膜，其與鈣調(diào)蛋白以及鈣網(wǎng)蛋白進(jìn)行結(jié)合，從而調(diào)控信號(hào)通路；也可直接調(diào)節(jié)抗氧化還原過程或清除自由基(圖1)[9]。受體介導(dǎo)主要有G蛋白偶聯(lián)受體家族MT1、MT2及孤核受體RZR/RORα，MT可調(diào)節(jié)ROR轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)ROR靶基因的轉(zhuǎn)錄，而MT3是醌還原酶家族，它與細(xì)胞的異種生物代謝有關(guān)，并不完全符合MT受體的標(biāo)準(zhǔn)[10]。此外，MT受體在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)主要是通過改變腺苷酸環(huán)狀細(xì)胞、磷脂酶C(phospholipase C，PLC)、鳥苷酸環(huán)化酶以及鈣和鉀通道的活性來發(fā)揮作用[11]。

Tryptophan:色氨酸；5-hydroxytryptophan:5-羥基色氨酸；Serotonin:5-羥色胺；N-acetylserotonin：N-乙?；?5-羥色胺；TPH：色氨酸羥化酶 tryptophan hydroxylase；AADC：芳香族L-氨基酸脫羧酶 aromatic L-amino acid decarboxylase；ASMT:乙酰血清素甲基轉(zhuǎn)移酶 N-acetylserotonin O-methyltransferase；AA-NAT:N-乙?；?5-羥色胺 serotonin-N-acetyltransferase；Melatonin:褪黑素。圖1 MT的合成途徑和作用Fig.1 Synthesis pathway and function of melatonin[12]

2 反芻動(dòng)物中MT的來源與分布

反芻動(dòng)物中MT的來源可能有3種：1)通過胃腸道黏膜的腸嗜鉻細(xì)胞分泌的MT。由于MT有更高的親脂性，可以通過固有層和黏膜下層中的血管移動(dòng)到更深層，作用于肌間神經(jīng)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)[13]。而對(duì)于MT的分布，起初發(fā)現(xiàn)奶牛的瘤胃肌層和瘤胃液中有MT，并且在瘤胃肌層MT的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在瘤胃液中的MT含量[14]；Bubenik等[15]繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，在瘤胃的黏膜層上MT含量最高，但明顯低于回腸、盲腸。不同的是蔣玉婷等[16]研究發(fā)現(xiàn)，合成MT的關(guān)鍵合成酶AA-NAT和ASMT在羊的皺胃上蛋白表達(dá)量最高，且主要合成部位在黏膜層，說明綿羊各胃中不僅具有自主合成MT途徑而且MT在胃腸道中的分布具有種屬差異性。2)還有一部分MT可能來源于血液循環(huán)。歐陽佳良[17]進(jìn)行了對(duì)泌乳奶牛瘤胃MT含量晝夜節(jié)律變化的研究，發(fā)現(xiàn)了瘤胃內(nèi)不僅存在具有晝夜節(jié)律性的MT，而且瘤胃液中的MT含量與血清中的MT含量呈正相關(guān)。3)此外，瘤胃內(nèi)的MT也可能來源于反芻動(dòng)物的唾液。因?yàn)榱鑫竷?nèi)幾乎有100 L左右的唾液，而唾液中含有大量的激素，比如MT和催乳素(prolactin，PRL)[18]。

3 MT通過神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)胃腸運(yùn)動(dòng)的調(diào)控

在哺乳動(dòng)物胃腸道中含有多種神經(jīng)元受體，如5-HT受體、膽堿能受體、多巴胺(dopamine，DA)受體、γ-氨基丁酸神經(jīng)元受體、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素受體和腎上腺素受體等，從而對(duì)胃腸道的運(yùn)動(dòng)和生理功能產(chǎn)生影響[19]。

3.1 5-HT受體和MT受體

在神經(jīng)調(diào)節(jié)中，反芻動(dòng)物胃腸道運(yùn)動(dòng)主要是通過迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)進(jìn)行調(diào)控，其中迷走神經(jīng)中的蛋白偶聯(lián)受體65(G protein-coupled receptor 65，GPR65)和胰高糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)受體神經(jīng)元可能是引起反芻行為的主要原因，由于GPR65和GLP-1神經(jīng)元雖參與不同的神經(jīng)回路，但最終都投射到孤束核，因此，孤束核可能是連接大腦與瘤網(wǎng)胃的重要器官，并受MT前體物質(zhì)5-HT的調(diào)節(jié)[20]。有研究報(bào)道，在山羊中發(fā)現(xiàn)5-HT受體激動(dòng)劑對(duì)前胃收縮的抑制作用是由于與外周和中樞5-HT受體的相互作用，使平滑肌舒張導(dǎo)致通過迷走神經(jīng)傳入傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生變化[21]。而5-HT和MT之間存在動(dòng)態(tài)平衡，在胃腸道中，高劑量的MT抑制胃腸道肌肉的自發(fā)性收縮或血清素誘導(dǎo)的收縮。相反，低劑量的MT刺激腸收縮主要與迷走神經(jīng)傳入纖維上的5-HT3受體相互作用，引起胃腸道肌肉收縮[22]。此外，MT2受體作為迷走神經(jīng)信號(hào)與MT結(jié)合，可以增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子(Ca2+)含量從而刺激一氧化氮(nitric oxide，NO)、降鈣素基因相關(guān)肽等介質(zhì)的產(chǎn)生介導(dǎo)胃血流量增加、清除活性氧代謝物和抑制胃酸分泌，對(duì)胃腸道進(jìn)行保護(hù)[23-24]，而MT1受體可以偶聯(lián)蛋白介導(dǎo)磷酸肌醇特異性磷脂酶活性和刺激細(xì)胞內(nèi)Ca2+的水平并引起肌肉收縮[25]。

3.2 膽堿能受體和腎上腺素能受體

乙酰膽堿作為神經(jīng)與肌肉之間的主要神經(jīng)遞質(zhì)，可以激活瘤胃神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)平滑肌細(xì)胞或神經(jīng)細(xì)胞上的受體引起平滑肌的收縮[26]。其中在牛的松果體細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，選擇性刺激煙堿型乙酰膽堿受體可以誘導(dǎo)電壓依賴性鈣通道(voltage dependent calcium channel，VDCC)使Ca2+內(nèi)流，釋放谷氨酸(glutamic acid，Glu)激活胃腸蛋白偶聯(lián)的代謝型谷氨酸受體，但與大鼠松果體細(xì)胞相反，膽堿能和谷氨酸能刺激并不抑制NE誘導(dǎo)的牛松果體細(xì)胞MT產(chǎn)生的增加(圖2)[27-28]。且MT可以和Ca2+激活的鉀離子(K+)通道之間相互作用，阻斷煙堿通道從而引起胃腸舒張。Jo等[29]研究發(fā)現(xiàn)，MT還可以直接抑制煙堿型乙酰膽堿受體(nicotine acetylcholine receptor，nAChR)，因?yàn)镸T對(duì)去甲腎上腺素能神經(jīng)末梢和肌下神經(jīng)叢中的nAChR具有直接的結(jié)合親和力，說明MT可能是胃腸道煙堿通道的局部調(diào)節(jié)劑。

3.3 DA受體

反芻動(dòng)物的獎(jiǎng)賞系統(tǒng)受中腦邊緣的DA能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控,系統(tǒng)中MT相關(guān)cAMP的增加表明了MT對(duì)DA具有一定的調(diào)節(jié)作用。此外，已有研究表明，MT可以抑制下丘腦和視網(wǎng)膜中的DA釋放，MT的抗興奮作用可能是由于其抗氧化作用并顯示出與谷氨酸相反的效果[30]。MT對(duì)下丘腦-垂體-腎上腺軸(hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA)的日常節(jié)律在大多數(shù)哺乳動(dòng)物物種中都有明顯的晝夜節(jié)律，但在反芻動(dòng)物中只有綿羊較為明顯，且MT對(duì)綿羊促腎上腺皮質(zhì)激素可產(chǎn)生直接抑制作用[31]。Aggarwal等[32]將MT注入到牛體內(nèi)時(shí)，檢測(cè)到血漿的去甲腎上腺素、DA和腎上腺素含量的增加，但腎上腺素含量的增加并不會(huì)一直持續(xù)。這說明由β-腎上腺素激素分泌的MT可能通過HPA或者血液循環(huán)作用于胃腸道上的腎上腺素受體，從而影響反芻動(dòng)物胃腸道的運(yùn)動(dòng)性。同時(shí)，Walker等[33]研究表明，兒茶酚胺是由L-酪氨酸為前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化得到去甲腎上腺素、腎上腺素和DA，并且能夠?qū)α鑫赴l(fā)酵產(chǎn)生影響和影響動(dòng)物的反芻行為。

BK:BK離子通道BK channels；VDCC：電壓依賴性鈣通道 voltage dependent calcium channel；nAChR：煙堿型乙酰膽堿受體 nicotine acetylcholine receptor；Glu：谷氨酸 glutamic acid；mGluR3：代謝型谷氨酸受體亞型3 metabotropic glutamate receptor subtype 3；MT：褪黑素 melatonin。圖2 MT通過神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)平滑肌的調(diào)控Fig.2 Regulation of smooth muscle by melatonin nervous system[26]

4 MT通過內(nèi)分泌系統(tǒng)對(duì)胃腸道的調(diào)控

內(nèi)分泌系統(tǒng)中的各類激素傳遞化學(xué)信息調(diào)節(jié)胃腸道運(yùn)動(dòng)，而下丘腦-垂體軸作為內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)控中樞，可釋放胃腸道激素以及肽類物質(zhì)，經(jīng)血液循環(huán)可以到達(dá)瘤胃，來輔助調(diào)節(jié)瘤胃運(yùn)動(dòng)[34]。

4.1 胃腸道激素

胃泌素和膽囊收縮素(cholecystokinin，CCK)也稱胃泌素-膽囊收縮素。這2種激素會(huì)引起動(dòng)物的反芻行為，所以對(duì)綿羊靜脈注射胃泌素時(shí)會(huì)引起網(wǎng)胃-瘤胃緊張性收縮[35]。MT與胃泌素受體拮抗劑分子的結(jié)構(gòu)相似性，MT2可以介導(dǎo)胃泌素和黏膜碳酸氫鹽的分泌，從而使胃排空速度減慢并對(duì)胃腸道黏膜產(chǎn)生了保護(hù)作用[36]。在之前的研究中發(fā)現(xiàn)，CCK可能通過激活迷走神經(jīng)元上的瘦素或內(nèi)臟傳入神經(jīng)元向大腦攝食中樞傳遞抑制信號(hào)，使瘤胃收縮抑制，減少攝入量、提高瘤胃消化率[37-38]。此外，MT和色氨酸對(duì)胃黏膜表現(xiàn)出強(qiáng)大的保護(hù)作用，可以加速潰瘍愈合，同時(shí)通過涉及腸胰反射和CCK的機(jī)制刺激胰腺外分泌功能[39]，從而影響攝食行為甚至反芻的收縮頻率。已有研究表明，MT或其前體L-色氨酸可以通過刺激CCK釋放肽和激活十二指腸-胰腺反射來刺激CCK分泌，提高CCK含量、十二指腸液中胰腺α淀粉酶活性和小腸淀粉消化速率，MT主要是通過與腸內(nèi)分泌細(xì)胞的CCK受體結(jié)合對(duì)瘤胃產(chǎn)生抑制作用[40-41]。

4.2 肽類激素

肽類激素主要由下丘腦分泌，而下丘腦主要是通過促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)和促甲狀腺激素來調(diào)控胃腸運(yùn)動(dòng)，從而影響動(dòng)物的攝食行為。Rhind等[42]研究發(fā)現(xiàn)，肽類激素胰島素、PRL、瘦素分泌具有晝夜節(jié)律性且能夠進(jìn)入大腦控制反芻動(dòng)物的攝食行為。

4.2.1 胰島素

有研究發(fā)現(xiàn)，奶牛攝入了含有外源性MT的水后會(huì)增加血液中的胰島素和葡萄糖含量，而MT可能會(huì)削弱晚間飼喂奶牛飽腹感，使奶牛消耗更多的飼糧[43]。這可能是因?yàn)镸T可以通過受體MT1、MT2分別與Gi蛋白偶聯(lián)，進(jìn)而降低了腺苷酸環(huán)化酶(adenylyl cyclase，AC)和cAMP的水平，從而抑制環(huán)核苷酸系統(tǒng)(protein kinase A system，PKA)、GLP-1和葡萄糖依賴性促胰島素多肽分泌，使胰島素含量減少[44]。而MT2受體可以對(duì)NO誘導(dǎo)的可溶性鳥苷酸環(huán)化酶(soluble guanosine cyclase，sGC)產(chǎn)生負(fù)面影響，它激活環(huán)磷鳥苷(cyclic gmp，cGMP)和依賴性蛋白激酶G(protein kinase G，PKG)，活化的PKG可以直接磷酸化，其中cGMP信號(hào)級(jí)聯(lián)也靶向環(huán)核苷酸門控離子通道(cyclic nucleotide-gated channel，CNG)影響Ca2+的釋放。由于MT對(duì)三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)的釋放有刺激作用，所以MT1可以激活PLC/IP3通道釋放大量Ca2+，增加了與致密核心大囊泡融合的促進(jìn)胰島素的分泌(圖3)[45]。此外，在單胃動(dòng)物和反芻動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)，MT和胰島素之間可以相互作用，其主要是引起脂肪細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性的增強(qiáng)，不僅如此，MT賦予了脂肪細(xì)胞響應(yīng)胰島素刺激合成瘦素的能力，在牛中胰島素可以顯著增強(qiáng)牛皮下脂肪組織中瘦素mRNA的表達(dá)[46-47]。

AC：腺苷酸環(huán)化酶 adenylate cyclase；cAMP：環(huán)磷酸腺苷 cyclie adenosine monophosphate；cGMP環(huán)磷酸鳥苷cyclic guanosine monophosphate；GC：鳥苷酸環(huán)化酶guanylatecyclase；IP3：三磷酸肌醇inositol wrisphosphate；MT1/MT2:褪黑素受體1/褪黑素受體2 melatonin receptor 1/melatonin receptor 2；PLC:磷酸酶C phospholipase C；PKA：蛋白激酶A protein kinase A；PKC：蛋白激酶C protein kinase C；PKG：蛋白激酶G protein kinase G；CNG channel:環(huán)核苷酸門控離子通道cyclic nucleotide-gated channel；MT:melatonin 褪黑素；K+ ATP channel:K+ ATP 通道；Ca+ L-channel：Ca+ L通道。圖3 MT通過不同信號(hào)通路對(duì)胰島素的影響Fig.3 Effects of melatonin on insulin through different signal pathways[48]

4.2.2 PRL

已有研究表明，PRL受體存在于許多參與代謝和食物攝入的組織中，例如，下丘腦、小腸和脂肪組織等，因此PRL給藥一定程度上可以影響哺乳動(dòng)物的食物攝入量[49]，其機(jī)制可能是由于催乳素釋放肽(prolactin releasing peptide，PrRP)誘導(dǎo)飽腹感機(jī)制下丘腦催產(chǎn)素和促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(corticotropinreleasing factor，CRF)信號(hào)通路來進(jìn)行調(diào)控[50]，而MT可以抑制促腎上腺皮質(zhì)激素的不斷合成，影響CRF通路減弱了PrRP誘導(dǎo)的攝食行為和胃排空。但當(dāng)PrRP刺激的攝食行為達(dá)到峰值后，釋放α-MSH使一種黑皮質(zhì)素受體增加，刺激黑皮質(zhì)信號(hào)，減弱食欲生成途徑[51]。此外，下丘腦弓狀核分泌的結(jié)節(jié)漏斗部DA神經(jīng)元(tubero-infundibular dopamine，TIDA)分泌的DA也可通過下丘腦-垂體抑制PRL分泌，而MT通過刺激TIDA神經(jīng)元對(duì)PRL分泌有抑制作用[52]，說明MT很有可能同時(shí)控制TIDA神經(jīng)元的活動(dòng)和催乳素的分泌。此外，PRL被發(fā)現(xiàn)可以增加神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y，NPY)轉(zhuǎn)錄。NPY是包括綿羊在內(nèi)的幾個(gè)物種中有效的食欲刺激神經(jīng)遞質(zhì)，它被認(rèn)為在奶牛早期泌乳中增加采食量方面起重要作用，即PRL增加采食量以提供哺乳所需的營養(yǎng)[53]。

4.2.3 瘦素

瘦素含量顯示出與MT釋放有相反的趨勢(shì)，與季節(jié)節(jié)律有關(guān)，如綿羊能量平衡和食欲控制更有可能是由于光周期通過MT影響NPY和前黑皮質(zhì)素(pro-opiomelanocortin，POMC)等基因在中樞效應(yīng)的表達(dá)，而瘦素的一些中樞效應(yīng)是由NPY和POMC介導(dǎo)的[54]。此外，Soppela等[55]研究發(fā)現(xiàn)，MT通過瘦素和胰島素參與調(diào)節(jié)體重增加和季節(jié)性動(dòng)物的能量平衡且葡萄糖和胰島素在調(diào)節(jié)反芻動(dòng)物瘦素表達(dá)中起關(guān)鍵作用。當(dāng)MT與胰島素相互作用時(shí)，它往往會(huì)減少綿羊脂肪組織和血漿中瘦素的分泌，但這些激素之間的相互作用可能具有物種特異性[56]。其中GABA能神經(jīng)元可能是瘦素靶向的主要神經(jīng)元，能直接受瘦素和葡萄糖的調(diào)節(jié)，同時(shí)，瘦素激活PrRP神經(jīng)元以抑制食物攝入，這些因素反映了全身能量狀態(tài)[57]。分泌瘦素、NPY和POMC的背側(cè)下丘腦和分泌MT的下丘腦腦室旁核可能存在生理節(jié)律調(diào)節(jié)的功能聯(lián)系。在目前的研究中發(fā)現(xiàn)，背側(cè)下丘腦的GABA投射到下丘腦腦室旁核，可以作為一種神經(jīng)回路，將背側(cè)下丘腦傳遞到下丘腦腦室旁核進(jìn)行晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)[58]。此外，Szczesna等[59]研究發(fā)現(xiàn)，外源性瘦素能夠在體外和體內(nèi)以季節(jié)性依賴的方式刺激羊催乳素釋放，說明了激素和激素之間可以相互作用，維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)。

5 MT對(duì)反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能和腸道微生物的影響及可能的機(jī)制

MT通過對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)控，在一定程度上影響反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能以及腸道微生物。

5.1 生產(chǎn)性能

當(dāng)給反芻動(dòng)物通過飼喂、注射或者皮下埋植MT時(shí)都可對(duì)生產(chǎn)性能以及幼畜的生長發(fā)育產(chǎn)生一定的影響。Zhang等[60]研究發(fā)現(xiàn)，MT1和MT2在整個(gè)羊哺乳期始終在垂體和乳腺中表達(dá)。MT可上調(diào)乳腺M(fèi)T1和MT2的表達(dá)，從而直接影響β-酪蛋白的表達(dá)和細(xì)胞增殖，可以提高乳品質(zhì)。MT植入可能通過減輕生殖季節(jié)性和增加胰島素樣生長因子-1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)含量來影響乳成分[61]，所以在某種程度上，MT可以影響泌乳奶牛、奶山羊的生產(chǎn)性能并能夠縮短母畜哺乳期，保護(hù)母畜健康。但是，通過對(duì)牛耳后靜脈注射MT發(fā)現(xiàn)，不注射的奶牛泌乳量比試驗(yàn)組要多，說明MT對(duì)產(chǎn)奶性能有一定抑制作用[62]。所以，有研究認(rèn)為除了MT可以直接通過MT1、MT2直接下調(diào)泌乳奶山羊乳腺PRL的表達(dá)，DA也對(duì)PRL的分泌有一定的抑制作用，但MT作為強(qiáng)效自由基清除劑對(duì)DA神經(jīng)元具有一定的保護(hù)作用，甚至可以通過強(qiáng)化結(jié)節(jié)漏斗部DA(tubero-infundibular dopamine，TIDA)抑制催乳素的分泌[63]。Yu等[64]研究發(fā)現(xiàn)，提高光照周期是引起MT分泌的主要因素，隨著光照時(shí)間的延長，血液中MT的含量就越少，進(jìn)而使胰島素的分泌增強(qiáng)，促進(jìn)脂肪的合成使其生產(chǎn)性能提高。此外，Zhang等[65]研究發(fā)現(xiàn)，用溴隱亭(一種對(duì)PRL的抑制劑，也是一種DA受體激動(dòng)劑)處理山羊后，血清MT含量的增加，表明血液循環(huán)中PRL和MT之間存在聯(lián)系，且MT含量的提高促進(jìn)了毛發(fā)生長初期次級(jí)皮膚毛囊的發(fā)育，這種對(duì)毛囊活性的影響可歸因于PRL含量的降低，這使得絨山羊皮膚中的RORα上調(diào)，因此，MT可以通過降低PRL含量來促進(jìn)羊絨生長。MT不僅對(duì)成年反芻動(dòng)物具有提高生長性能的作用，且對(duì)斷奶前反芻動(dòng)物的生長發(fā)育具有一定的保護(hù)作用。王梓頤等[66]在對(duì)斷奶羔羊采用皮下埋植或者飼喂MT的方式時(shí)，雖可以讓皮質(zhì)醇的含量降低，緩解羔羊的斷奶應(yīng)激并且可以提高生長性能，但是對(duì)GH含量的影響并不顯著；Abecia等[67]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)待產(chǎn)母畜進(jìn)行皮下埋置MT處理后，羔羊體重和生長速度產(chǎn)生了影響，同時(shí)增加了奶中的脂肪含量，尤其是在泌乳末期。如果從妊娠第100天開始對(duì)母畜埋置MT，會(huì)發(fā)現(xiàn)羔羊從出生到斷奶的存活率和生長率較高，可能是由高初乳質(zhì)量、褐色脂肪組織和出生體重的增加介導(dǎo)的[68-69]；相同的是，在犢牛的試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)MT處理妊娠后期母牛所生的后代在第8和9周齡時(shí)，體重比未處理過的母畜所生的小牛有所增加[70]。除此之外，在干奶期開始時(shí)進(jìn)行MT處理提高了奶牛在高溫下的繁殖性能，不僅降低了繁殖疾病的發(fā)生率，還減少了妊娠早期的妊娠損失[71]，因此，MT植入物作為一種治療輔助劑具有潛力。

5.2 胃腸道微生物

瘤胃作為一個(gè)龐大的菌種資源庫，包含大量的細(xì)菌、原蟲和真菌構(gòu)成，且易受動(dòng)物日齡、品種以及飲食結(jié)構(gòu)的影響。而瘤胃發(fā)酵是通過瘤胃的機(jī)械作用以及微生物共同完成的，為反芻動(dòng)物提供了纖維素和果膠等營養(yǎng)物質(zhì)[72]。且有研究表明，在反芻動(dòng)物瘤胃中胃泌素、IGF-1、皮質(zhì)醇等可以作用于微生物，促進(jìn)微生物的生長代謝，部分微生物也能夠分泌胰高血糖素和促性腺激素，說明激素可以雙向介導(dǎo)宿主和腸道微生物[73-75]。研究發(fā)現(xiàn)，在瘤胃微生物中只有9%在分類操作單元(operational taxonomic unit，OTU)中具有明顯的晝夜節(jié)律，主要是擬桿菌門(即普雷沃菌科、鼠李菌科和韋榮菌科)、變形菌門和厚壁菌門(乳球菌科)，這與單胃動(dòng)物豬的主要菌群是大致相同的[76-77]。用MT對(duì)瘤胃微生物進(jìn)行體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，MT能提高瘤胃中菌群的豐度，且與普雷沃菌門相對(duì)豐度呈正相關(guān)，而與琥珀弧菌屬、變形桿菌屬相對(duì)豐度呈負(fù)相關(guān)；還可以改善奶牛的乳品質(zhì)，這可能是因?yàn)镸T降低了厚壁菌門與擬桿菌門的比值，和乳脂率呈負(fù)相關(guān)[78]。瘤胃微生物發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸作為反芻動(dòng)物80%的能量來源，其可以誘導(dǎo)胰腺β細(xì)胞分泌胰島素，而MT的增加可能會(huì)減少胰島素敏感組織中外周代謝物的攝取[79]。

目前，大多數(shù)色氨酸高產(chǎn)菌株都是從大腸桿菌中構(gòu)建的，從而合成L-色氨酸，產(chǎn)生MT。且腸道微生物可以刺激神經(jīng)元和黏膜5-HT的釋放，而色氨酸可以沿著微生物群-腸-腦軸傳遞信號(hào)影響胃腸動(dòng)力并對(duì)腦長軸疾病具有重要意義[80]。色氨酸會(huì)與腸道細(xì)菌產(chǎn)生許多的色氨酸代謝物如吲哚類、色胺和糞臭素等，說明MT有可能會(huì)通過色氨酸的代謝通路對(duì)腸道微生物進(jìn)行調(diào)控，其中吲哚類化合物和色氨酸可以介導(dǎo)結(jié)腸細(xì)胞中芳香烴受體，可以影響腸道彈性和對(duì)炎癥刺激的反應(yīng)[81-82]。Pan等[83]向綿羊十二指腸灌注5-HT，發(fā)現(xiàn)血液中的MT含量升高并且胃腸道黏膜都增加了MT的含量，證明了結(jié)腸中的微生物也參與MT的合成且還可以釋放到循環(huán)中發(fā)揮其他作用。除此之外，在美國國家生物技術(shù)信息中心(National Center for Biotechnology Information，NCBI)的宏基因組學(xué)數(shù)據(jù)中鑒定了幾種腸道細(xì)菌，其表達(dá)的序列與人類基因組中已知的MT結(jié)合位點(diǎn)具有24%～42%的同一性。其中包括革蘭氏陰性、吲哚陰性產(chǎn)氣腸桿菌的序列，且在MT存在的情況下，產(chǎn)氣腸桿菌的會(huì)在培養(yǎng)基中表現(xiàn)出群集模式，說明產(chǎn)氣桿菌對(duì)MT敏感且具有明顯的晝夜節(jié)律模式[84]。Edrington等[85]研究中發(fā)現(xiàn)，牛在施用高劑量的MT，4 d期間大腸桿菌O157∶H7陽性的樣本百分比下降。且有大量的研究表明，MT確實(shí)對(duì)革蘭氏陰性菌有一定的抵抗作用[86]，而且MT可以介導(dǎo)MT1、MT2、ROR和RZR受體在腸道組織中上調(diào)紅系衍生的核因子2相關(guān)因子(Nrf2)的表達(dá)以及激活核因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)，保護(hù)腸道肌間神經(jīng)元對(duì)腸道運(yùn)動(dòng)的調(diào)控以及減輕炎癥過程，說明MT對(duì)腸道具有一定的保護(hù)作用[87]。因此，MT可以作用于腸道微生物群，這意味著它在許多生理?xiàng)l件下的作用是必不可少的，其影響在未來的研究中不應(yīng)被忽視。

6 小 結(jié)

腸嗜鉻細(xì)胞分泌的MT可以影響神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)對(duì)含有多種神經(jīng)元受體的胃腸道運(yùn)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而影響反芻動(dòng)物的攝食行為，并對(duì)胃腸道產(chǎn)生積極的保護(hù)作用；具有提高反芻動(dòng)物生長性能、緩解應(yīng)激、縮短哺乳期保護(hù)母畜的繁殖性能，是潛在的輔助生長治療物。且MT可以影響瘤胃激素與胃腸道微生物相互作用，對(duì)胃腸道生理功能產(chǎn)生影響，但是MT和MT的前體物質(zhì)對(duì)反芻動(dòng)物胃腸道微生物具體作用機(jī)制還不清楚，暫時(shí)只能為消化道微生物的研究和改善消化道健康提供一些思路。而消化道中MT的代謝以及其進(jìn)一步對(duì)消化道的反饋?zhàn)饔眠€有待進(jìn)一步研究。