《General and Comparative Endocrinology》：Regulation of growth hormone and insulin-like growth factor-1 secretion in response to key amino acids in gilthead sea bream
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金头鲷（Sparus aurata）关键氨基酸对生长激素（growth hormone, Gh）和胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1, Igf1）分泌的调控。赖氨酸（lysine, Lys）和精氨酸（arginine
金头鲷（Sparus aurata）关键氨基酸对生长激素（growth hormone, Gh）和胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1, Igf1）分泌的调控。赖氨酸（lysine, Lys）和精氨酸（arginine, Arg）在金头鲷中作为强效的Gh和Igf1促分泌素（secretagogues）发挥作用。Lys在离体半垂体（hemi pituitaries）中显示出最强的Gh刺激效应。Arg和蛋氨酸（methionine, Met）不依赖Gh刺激肝脏igf1表达。膳食靶向氨基酸（amino acid, AA）补充策略可增强鱼类生长。
在脊椎动物中，生长激素（growth hormone, Gh）和胰岛素样生长因子（insulin-like growth factors, Igfs）是体细胞生长的主要调节因子，它们通过促进氨基酸摄取、RNA和蛋白质合成等直接和间接合成代谢作用，在机体生长和代谢调控中发挥核心作用。鱼类关于Gh/Igf轴的研究，特别是首例Gh转基因大鳞大麻哈鱼（Oncorhynchus kisutch）模型的建立，显著加深了人们对内分泌轴在生长调控和代谢适应中作用的认识。营养状态对Gh和Igf1分泌有强烈影响，其中氨基酸（amino acids, AA）的组成和水平尤为关键。在哺乳动物中，精氨酸（arginine, Arg）、组氨酸和赖氨酸（lysine, Lys）是作用最强的促GH分泌氨基酸，而非极性氨基酸如亮氨酸（leucine, Leu）效果较弱。然而，鱼类中关于Gh和Igf1对AA应答的研究仍然十分有限。金头鲷（Sparus aurata）具有不定生长的特性，肌肉增生期长，肉质优良，是研究AA调控Gh/Igf轴的理想模型。当前全球渔业资源衰退，减少鱼粉使用和优化饲料配方成为水产养殖可持续发展的迫切需求，因此筛选能高效刺激Gh/Igf轴的必需氨基酸，对于提高养殖鱼类生长性能和饲料效率具有重要意义。本研究的目的正是通过体内、离体和体外多层次的实验，探究不同关键AA对金头鲷Gh和Igf1分泌及相关基因表达的调控作用，为靶向AA补充策略提供科学依据。
研究人员从西班牙Piscimar农场和IRTA中心获取金头鲷幼鱼和成鱼，驯化后用于实验。采用了三种互补的技术方法：一是体内腹腔注射，将Arg、Lys、Met（6.6 μmol/g 体重）或重组人GH（hGH，0.3 μg/g 体重）注射入幼鱼（60–80 g），6小时后采血，通过同源放射免疫测定（radioimmunoassay, RIA）检测血浆Gh和Igf1水平；二是离体半垂体孵育，将成鱼（600–1000 g）的垂体沿矢状面对称分为两半，一侧为对照，另一侧分别用rtGhrelin、hIGF1或不同浓度AA处理，18小时后收集培养基测定Gh分泌；三是原代肝细胞体外培养，从幼鱼（100–250 g）分离肝细胞，以Arg、Leu、Lys、Met相对于M199培养基正常浓度的x2、x10、x20浓度处理6和24小时，用实时定量PCR（quantitative PCR, qPCR）分析Gh/Igf轴相关基因表达，并采用相应统计方法分析差异。
### 3.1 腹腔注射实验
通过体内注射实验发现，hGH不改变内源性血浆Gh水平，但能显著升高Igf1，验证了检测体系的有效性。在三种AA中，Arg和Lys分别使血浆Gh水平升高约4倍和7倍，其中Lys还显著增加Igf1水平，Arg有升高Igf1的趋势但未达显著；Met不改变Gh水平，却强烈诱导Igf1释放，其效果与hGH的刺激作用相当。这说明Arg和Lys是金头鲷的Gh促分泌素，而Met可直接刺激肝脏分泌Igf1，不依赖于Gh。
### 3.2 半垂体孵育实验
离体半垂体模型先用rtGhrelin（经典Gh刺激剂）和hIGF1（经典Gh抑制剂）验证，结果符合预期。在所有测试的AA中，仅4 mM Lys能显著刺激半垂体分泌Gh，其效应约为rtGhrelin的4倍；而Arg（2–20 mM）和Leu（4 mM）均未改变Gh分泌。该结果证实Lys在垂体水平直接发挥强效促分泌作用，与体内注射实验一致。
### 3.3 原代肝细胞实验
在肝细胞中，总igf1表达在6小时无显著变化，但24小时后Arg x2和Met x10显著上调；igf2在6小时被Leu x20上调，24小时恢复。剪接变体方面，igf1a在6小时被Leu x10上调，igf1b和igf1c在6小时被Met x10上调。受体水平上，igf1rb在6小时被Leu x20上调，而igf1ra无变化；ghr1在24小时被Leu x2上调、Met x2下调，ghr2在6小时被所有浓度Leu显著上调。胰岛素样生长因子结合蛋白（igfbps）基本不受影响，仅igfbp5b在24小时被Leu x10下调。信号通路方面，tor和4ebp1表达无变化，70s6k在6小时被Arg x2、Lys x2和Met x10下调；akt2在6小时被Arg、Lys和Met的所有浓度下调，foxo3呈相同的下降趋势但未显著，erk2无变化。这些结果表明，AA通过不同方式调节肝细胞中Gh/Igf轴的基因表达，其中Leu主要影响ghr2、igf1a和igf2，而Arg和Met直接上调igf1，Lys则可能通过垂体Gh间接作用于肝脏。
讨论部分综合了体内、离体和体外实验结果，揭示了AA调控金头鲷Gh/Igf轴的复杂机制。研究人员提出：Arg和Lys作为垂体Gh促分泌素，其中Lys的作用最强，其在离体半垂体中的刺激效应甚至超过经典促分泌素Ghrelin；在肝脏水平，Arg和Met直接刺激igf1表达和Igf1分泌，Met的作用不依赖循环Gh，而Lys则主要通过促进垂体释放Gh来间接刺激肝脏Igf1分泌。Leu虽然不刺激Gh分泌，但能通过上调ghr2、igf1a和igf2等基因，增强肝脏对Gh的敏感性和局部Igf2的产生。这些发现强调了Lys在调节金头鲷Gh/Igf轴中的突出作用，同时也表明不同AA在系统调控中具有明确的分工。
总之，研究人员的发现证实了所选AA的合成代谢作用，并凸显了Lys作为金头鲷Gh/Igf轴刺激剂的突出地位。这些结果为制定靶向AA补充策略、增强内分泌生长调控以及提高水产养殖可持续生产效率提供了坚实的基础。
