摘要
冬眠是许多小型哺乳动物在季节性能量短缺条件下采用的一种最为有效的节约能量的生存适应策略。达乌尔黄鼠（Spermophilus dauricus）在入眠前的育肥阶段会将越冬所需的能源物质以体脂的形式贮存在体内。因此，该物种的体重和体脂表现出明显的年周期波动，然而调节这种波动的生理机制目前尚不清楚。研究表明，达乌尔黄鼠冬眠前体脂贮存量会显著影响冬眠的存活率和入眠率。瘦素（leptin）是由体重年周期波动过程中质量变化最大的储能器官，白色脂肪组织(white adipose tissue，WAT)合成和分泌的一种蛋白类激素。它在哺乳动物能量调节过程中扮演了重要角色。推测瘦素在达乌尔黄鼠体重年周期波动过程中会起重要作用，并参与其入眠启动的调节。为验证这一假设，在本研究中，首先观察了达乌尔黄鼠育肥以及冬眠不同阶段能量调节的变化模式;然后研究了育肥期黄鼠在低温条件下的能量调节机制;最后，对育肥期以及育肥后黄鼠进行侧脑室瘦素以及瘦素拮抗剂处理，以验证瘦素在育肥以及冬眠过程中的作用。获得主要的结果和结论如下: 1.达乌尔黄鼠体重和体脂含量存在明显的年周期波动，育肥期黄鼠的体重可以增加近1倍，体脂重量增加近13倍。血清瘦素浓度和体重及体脂含量呈正相关关系。到育肥中期（体重增加大约60％），达乌尔黄鼠的体脂增加近6倍，而血清瘦素浓度却维持在相对稳定的水平。在育肥即将结束时，瘦素水平显著增加并在育肥结束后达到最高。WAT中瘦素表达量和血清瘦素浓度变化趋势相似。说明血清瘦素浓度的变化受到体脂含量和WAT中瘦素表达的协同调节。在育肥前期，瘦素表达量较低导致血清瘦素浓度相对较低，促进了育肥期间能量积累。 育肥期间血清瘦素浓度变化和下丘脑中瘦素受体表达呈正相关，说明中枢神经系统对瘦素变化是敏感的。育肥后期高浓度瘦素并没有抑制育肥期间摄食和体重的增加。然而，我们在下丘脑中却并没有发现瘦素信号被抑制的证据。此外，育肥期施加外源瘦素可以显著抑制下丘脑中促食类神经肽的表达，抑制摄食和体重增长。上述结果表明在达乌尔黄鼠育肥过程中瘦素信号并没有被抑制，育肥期间可能存在瘦素作用阈值上升的机制以保证动物积累一定量的脂肪越冬。 2.达乌尔黄鼠育肥期间，褐色脂肪组织(brown adipose tissue，BAT)线粒体内膜上的解偶联蛋白1(uncoupling protein1，UCP1)的表达和蛋白含量相对稳定。育肥结束后UCP1的表达和蛋白含量显著增加，并在冬眠期达到最高。作为哺乳动物维持恒温以及冬眠动物阵间觉醒过程中重要的产热蛋白，UCP1的增补为黄鼠冬眠做好了生理准备。达乌尔黄鼠UCP1的表达和蛋白含量与血清瘦素浓度没有明显的相关关系。外源瘦素处理后，UCP1的表达量和蛋白含量均无显著变化。说明黄鼠BAT中UCP1的季节性变化并不受瘦素调节。瘦素和UCP1的解偶联保证动物在冬眠后期不会因为瘦素水平的降低而影响觉醒，同时也保证了黄鼠育肥在育肥过程中不会由于体脂积累而导致代谢和产热的增加。 3.作为脂肪信号，瘦素浓度在黄鼠入眠前达到最高水平。育肥期间瘦素处理并不能增加动物的入眠率，而育肥结束后使用瘦素拮抗剂阻断内源瘦素信号却显著降低黄鼠冬眠表达。说明育肥后的入眠需要瘦素信号调节。 4.育肥期黄鼠在3周的低温条件下并不采取冬眠的方式节约能量，而通过增加BAT的产热能力维持较高而恒定的体温。低温处理抑制黄鼠体重的增加，对体脂含量却无显著影响。低温处理后，黄鼠下丘脑中促食类神经肽的表达显著增加，但摄食量并没有显著变化。表明在育肥期间黄鼠的持续能量摄入可能受到了限制。 5.在育肥期间，黄鼠血清中血糖和血脂含量也有所上升，而肝脏中游离脂肪酸和甘油三酯的含量却没有明显变化。冬眠期间体脂含量显著下降，肝脏中甘油三酯和游离脂肪酸含量显著增加，脂质氧化产生的丙二醛含量也明显上升。上述结果说明育肥并没有对黄鼠肝脏造成脂质积累的负担，而冬眠期间的脂肪代谢使得肝脏这个重要的脂肪代谢器官负担了一定的氧化损伤。 总之，我们的结果表明，在育肥阶段动物积累大量体脂以备越冬存活，育肥期瘦素的低表达、作用阈值上升以及瘦素不调节UCP1表达的现象可能是育肥期间能量积累的重要机制。育肥期达乌尔黄鼠在低温条件下通过增加产热维持恒定体温。在育肥结束后，黄鼠血清瘦素浓度达到最高值，动物自发降低摄食和体重，进入到冬眠状态。瘦素参与到育肥后的入眠启动调节中。冬眠期间UCP1的高表达为阵间觉醒做好准备。冬眠期间体脂的消耗使得肝脏作为脂肪代谢的中枢器官负担了一定程度的氧化损伤。
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