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为解决 PNX 和 GPR173 在牛胃肠道中作用不明的问题,波兰生命科学大学的研究人员开展相关研究,发现二者分布和含量在不同年龄牛及胃肠道各段有差异。这对探究牛消化生理、治疗胃肠道疾病意义重大,推荐科研读者一读。
在生物学的神秘世界里,有一种名为凤凰肽(Phoenixin,PNX)的物质,别看它是 2013 年才被发现的 “新成员”,却有着不简单的身世。它是由小整合膜蛋白 20(Small integral membrane protein 20,SMIM20)经过酶切产生的,就像是从一个 “原材料加工厂” 里诞生的宝藏。而且它在不同物种间的结构高度保守,这意味着它在生命活动中扮演着至关重要的角色。
PNX 可不是个 “闲人”,它涉足了众多生理过程。在饮食方面,它能刺激食物摄入,就像是给身体发送 “开饭啦” 的信号;在生殖领域,它能调控下丘脑 - 垂体 - 性腺(Hypothalamic-pituitary-gonadal,HPG)轴,影响着生物的繁衍大计;在心血管方面,它也参与其中,保障心血管的正常运作。甚至在心理健康方面,也有它的身影,与焦虑、抑郁等情绪调节相关。
然而,在胃肠道(Gastrointestinal tract,GIT)这个重要的 “消化工厂” 里,PNX 的作用却还是一团迷雾。虽然已知 SMIM20 的 mRNA 在反刍动物(比如牛)的胃肠道中存在,其他一些研究也描述了 PNX 在其他物种胃肠道中的定位,但对于牛胃肠道中 PNX 和它的受体 GPR173(也叫大脑中表达的超保守受体 3,Super-conserved receptor expressed in the brain 3,SREB3)的实际存在情况、免疫定位和表达水平,科学家们了解得还很少。就好比在一座神秘的城堡里,虽然知道某些房间可能藏着宝藏,但具体在哪里、有多少,却一无所知。
为了揭开这些谜团,波兰生命科学大学兽医学院动物解剖与组织学系的 Katarzyna Kras 等人,在《BMC Veterinary Research》期刊上发表了一篇名为 “Immunolocalization and quantification of the phoenixin and GPR173 in the gastrointestinal tract of Holstein–Friesian bulls” 的论文。经过一系列研究,他们得出了不少重要结论,这些发现对于了解牛的生理健康、优化养殖策略有着重要意义,还为研究人类和其他动物的相关疾病治疗提供了新的思路。
研究人员为了开展这项研究,使用了几种关键技术方法。首先是免疫组织化学(Immunohistochemistry,IHC)分析,它就像是给细胞拍 “特写照片”,能精确地观察到 PNX 和 GPR173 在胃肠道组织细胞中的具体位置;其次是酶联免疫吸附测定(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA),这是一种能精准测量 PNX 和 GPR173 含量的 “测量仪”。通过这两种技术,研究人员对牛胃肠道中 PNX 和 GPR173 进行了全面 “扫描”。
下面来看看具体的研究结果:
PNX 和 GPR173 免疫定位
- 前胃(瘤胃、网胃和瓣胃):在瘤胃、网胃和瓣胃里,PNX 的免疫反应性(Immunoreactivity,IR)就像个 “害羞的小精灵”,只出现在黏膜上皮细胞的细胞质中。经过半定量分析发现,网胃中的反应最强,而且在瓣胃中,成年牛的反应比小牛更强烈。而 GPR173 则像是个 “活跃分子”,不仅出现在黏膜上皮细胞的细胞质和单个细胞核中,还存在于血管中。不过瘤胃的内皮细胞里没有它的踪迹,和网胃、瓣胃不太一样。而且,GPR173 在黏膜中的免疫反应最强,两组之间水平相似。
- 皱胃:在皱胃中,PNX 主要出现在上皮细胞的细胞质和细胞核里,有趣的是,小牛的反应比成年牛更强烈。GPR173 则定位在腺上皮细胞中,血管壁上也有它的身影,不过和前胃一样,不是所有血管都有免疫反应。而且皱胃黏膜中 GPR173 的免疫表达水平比前胃要低。
- 小肠(十二指肠、空肠和回肠):在小肠的这三个部分,PNX 阳性细胞就像 “稀客” 一样少见,通常单个出现,主要分布在腺上皮细胞的细胞质中,在十二指肠的腺体里也能见到。半定量分析发现,肠道中的反应比胃里弱,而且不同年龄组之间没有明显差异。GPR173 在这里可就 “热闹” 多了,在黏膜上皮和固有层都有强烈定位,血管壁上也有,而且在黏膜下层的免疫反应最强,不同年龄组和肠段之间都很一致。
- 大肠(结肠):结肠里 PNX 和 GPR173 的定位和小肠很相似。PNX 阳性细胞分布在腺上皮细胞和固有层,GPR173 则存在于腺上皮细胞、固有层细胞的细胞质和细胞核中,血管壁上也有强烈定位,同样在黏膜下层免疫反应最强。
- 神经元反应:在整个胃肠道中,GPR173 在黏膜下和肌间神经丛的神经纤维里有明显定位,就像给神经纤维 “打了标记” 一样,反应强烈且不均匀,在小肠和结肠的神经元中也能找到它,这表明它在调节肠道运动和神经信号传递方面可能起着重要作用。
酶联免疫吸附测定(ELISA)
- PNX:在小牛体内,网胃和皱胃中的 PNX 浓度最高,瘤胃稍低但差异不显著,其他部位如瓣胃、十二指肠、空肠、回肠和结肠的浓度则明显更低,其中回肠和结肠的浓度最低。成年牛中,网胃的 PNX 浓度最高,接着是瘤胃和瓣胃,其他部位浓度较低且相互之间差异不大。对比小牛和成年牛发现,瘤胃、网胃和瓣胃中成年牛的 PNX 水平更高,而在皱胃、十二指肠、空肠和结肠中,小牛的 PNX 水平更高。
- GPR173:小牛的瘤胃中 GPR173 浓度最高,网胃、瓣胃和皱胃稍低且差异不显著,肠道中的浓度最低。成年牛中,瓣胃的 GPR173 浓度最高,和网胃、皱胃、十二指肠之间差异不显著,其他部位浓度较低。年龄组之间对比发现,成年牛十二指肠中的 GPR173 水平比小牛更高。
综合研究结果和讨论来看,这项研究意义重大。虽然牛胃肠道中 PNX 的浓度较低,但不能因此小看它,它可能在消化过程或免疫反应中发挥着重要作用。比如,小牛胃肠道中较高的 PNX 水平,可能对胃肠道的早期发育有帮助;成年牛前胃中较高的 PNX 水平,或许参与了微生物发酵和营养吸收等过程。而 GPR173 的分布更广、含量更丰富,它不仅可能与其他配体相互作用,还在调节肠道运动、神经信号传递和维持肠道内环境稳定等方面有着重要作用。
不过,研究也存在一些局限性。比如使用的抗体和 ELISA 试剂盒可能会把 PNX 的多种衍生物都检测出来,目前还无法完全区分不同异构体在胃肠道中的作用;而且实验只使用了禁食的动物,可能无法完全反映正常喂养条件下 PNX 的作用;实验样本量也相对较小。但即便如此,这项研究还是填补了牛胃肠道中 PNX 和 GPR173 研究的空白,为后续进一步研究其他物种以及深入探究它们在牛健康和营养方面的作用,打下了坚实的基础。就像在黑暗中点亮了一盏灯,虽然不能照亮整个世界,但为后续的探索指明了方向。