وبلاگ

۲-۴-۲ تظاهر بافتیAGRP
بیان AGRP هم در انسان و هم در موش نشان می‌دهد که در هر دو گونه بیشترین بیان در هیپوتالاموس، هسته‌های زیر تالاموسی، و نسخه کوتاه‌تر فاقد اگزون غیر کد کننده ^[۵۴]۵^‘ در آدرنال و سطوح بیانی کمتر آن در بیضه‌ها، ریه، کلیه، نخاع و ریشه‌های پشتی گانگلیا می‌باشد(۲۶).
AGRP همچنین در خوک ،گوسفند، ماهی فوگو^[۵۵]، ماهی زبرا^[۵۶]، ماهی طلایی، بلدرچین ژاپنی و کبوتر شناسایی شده است. به عنوان مثال مشخص شده است که در جوجه در مغز، غده آدرنال، عضله اسکلتی, بافت چربی بیان می شود. در بسیاری از این گونه‌ها سطح AGRP در نتیجه ناشتایی افزایش می‌یابد که نشان‌دهنده نقش آن در هموستاز انرژی است (۱۲).
۲-۴- ۳ خصوصیات فیزیولوژیکی AGRP
AGRP به سه طریق عمل می کند:
۱) تحریک دریافت غذا: شاید مهمترین جنبه ثابت شده عمل AGRP نقش آن در تحریک دریافت غذا باشد. موش‌های تراریخته که دارای تظاهر بیش از حد AGRP می‌باشند دچار افزایش طول بدن، افزایش انسولین، تأخیر در شروع افزایش قند خون^[۵۷]، هایپرپلازی جزایر پانکراس و کاهش
سطح کورتیکوسترون می‌شود. این اثرات AGRP که از طریق مغز اعمال می‌شود، هم در انسان و هم در موش هنگامی که به صورت ICVتزریق شود باعث تحریک پراشتهایی می‌گردد. بر این اساس AGRP یکی از قوی‌ترین پپتاید‌های اشتها‌آور است که تا کنون شناخته شده است به طوری که هنگامی که یک وهله تزریق ICV آن انجام می‌شود پراشتهایی را به مدت ۷ روز افزایش می‌دهد(۲۸). هر چند مکانیسم این اثر طولانی‌مدت روشن نیست، به نظر می‌رسد اثر آن مستقل از مسدود کردن گیرنده‌های ملانوکورتین باشد (۲۹).
۲) سرکوب هزینه انر‍ژی: علاوه بر نقش AGRP در تحریک رفتار دریافت غذا، یافته‌های اخیر بیان می‌کنند که AGRP همچنین هزینه انرژی را سرکوب می‌کند و AGRP از این طریق نیز تأثیر معنی‌داری بر هموستاز انرژی می‌گذارد. تزریق مرکزی AGRP بیان UCP₁ و حرارت را در داخل بافت قهوه‌ای چربی (BAT) کاهش می‌دهد که اثر آن شاید از طریق مهار جریان سمپاتیک باشد (۳۰). جالب اینکه تزریق قسمت انتهایی- ^[۵۸]NAGRP وزن چربی و وزن بدن را در بدون تحریک اشتها، افزایش می‌دهد. بعلاوه کاهش سطح AGRP به میزان ۵۰ درصد با بهره گرفتن از مداخله ^[۵۹]RNA، منجر به افزایش هزینه انرژی و از دست دادن وزن بدن بدون تغییر در دریافت غذا می‌شود (۳۱). این اطلاعات در مجموع بیان می‌کنند که تغییر در هزینه انرژی نقش مهمی در تنظیم هموستاز انرژی به وسیله AGRP ایفا می‌کنند.
۳) تنظیم محور هیپوفیز- هیپوتالاموس: AGRP همچنین علاوه بر اثر بر هزینه انرژی و دریافت غذا بر سیستم‌های فیزیولوژیکی دیگر هم اثر می‌گذارد. شواهد اخیر بیان می‌کنند که AGRP بر عملکرد نرواندوکرین از طریق تنظیم محور هیپوتالاموس هیپوفیز تأثیر می‌گذارد(۳۲). تزریق icv، AGRP انسانی به میمون‌های رسوس فاقد تخمدان^[۶۰] منجر به افزایش کورتیزول، هورمون آدرنوکورتیکوتروپین (ACTH) و ترشح پرولاکتین (PRL) می‌شود. به علاوه، تزریق icv، AGRP توانایی IL-1ß را برای افزایش ACTH تحریک می‌کند . این مشاهدات از نقش میانجی AGRP در پاسخ‌های نرواندوکرین به التهاب، که به نوبه خود می‌تواند چاقی و دیابت نوع دو را افزایش دهد، حمایت می‌کند. شواهد همچنین بیان می‌کنند که AGRP اثر مهاری بر محور هیپوتالاموس – هیپوفیز- تیروئید دارد به طوری که مصرف (القاء) ^[۶۱]AGRP هورمون ترشح کننده TSH یعنی TRH را سرکوب و سطح هورمون‌های تیروئیدی گردش خون را کاهش می‌دهد ( ۳۲).

۲-۴-۴ مکانیسم مولکولی عمل AGRP
شواهد موجود حاکی از آن است که AGRP آنتاگونیست گیرنده ملانوکورتین بوده، اثر MSH-α و سایر آگونیست‌ها را برای تحریک این گیرنده‌ها مسدود می‌کند(۳۳). هرچند مطالعات زیادی نشان داده‌اند که فراتر از یک آنتاگونیست ساده بوده و به عنوان یک آگونیست معکوس MC₄R عمل می‌کند. فعالیت آگونیستی معکوس بیانگر اثر AGRP بر روی رفتار غذا خوردن و هموستاز انرژی است که مستقل از MSH-α با سایر لیگاندهای گیرنده ملانوکورتین است.
علاوه بر MSH-α ، سایر لیگاندهای مشتق از پرواوپیوملانوکورتین (POMC) از قبیل MSH-ß ، دساسیتیل MSH-α ، ACTH و هورمون بتالیپوتروفیک گیرنده‌های ملانوکورتین را تنظیم می‌کنند.
بیشتر مطالعاتی که به عملکرد AGRP در حالت in vivo می‌پردازند از پپتاید AGRP حاوی بخش انتهایی کربوکسیل^[۶۲] استفاده می‌کنند که اثرات پروتئین دارای طول کامل AGRP را تقلید می‌کند. این روش به نظر منطقی می‌رسد چرا که پپتاید‌های مصنوعی ناحیه پایانی آمین، h AGRP(aa-25-51)، و پروتئین میانی،h AGRP(aa-54-82)، پروتئین AGRP انسانی فاقد عمل آنتاگونیستی بر روی MSH-α می‌باشند در حالیکه پپتاید مصنوعی حاوی ریشه پایانی C، h AGRP(aa87-132) ، فعال بوده و از لحاظ قدرت عملکرد مشابه همولوگ موش بالغ است (۳۴).
به علاوه پپتاید (۱۳۲-۸۷aa )hAGRP قادر است به طور موثری با گیرنده های ملانوکورتین MC3R ، MC4R و MC5R متصل شود و بنابراین اتصالMSH -  را مهار نماید (۲۷).علاوه بر این نقش روشن ناحیه پایانی C یکی از مطالعات جدید نشان داد که ناحیه پایانی N در AGRP که قادر به اتصال با گیرنده هاای ملانوکورتین نیست، بر هزینه کرد انرژی تاثیر داشته و بنابراین اثر آن مستقل از گیرنده های ملانوکورتین است. یک مرتبه تزریق icv ، AGRP ( 132-831-aa ) دریافت غذا را افزایش می دهد در حالیکه تزریق بخش پایانی N (51-23) aa ) و (۸۲-۵۴)aa برمقدار مصرف غذا تاثیری نداشت(۳۵).
البته باید خاطر نشان ساخت تزریق هر کدام از سه بخش ‌AGRP منجر به کاهش مصرف اکسیژن و درجه حرارت روده بزرگ می شود که هر دو نماینده هزینه کرد انرژی می باشند. تزریق دو ناحیه پایانی N باعث افزایش وزن بدن و وزن چربی مزانتریک و اپی دیدیم، در غیاب پراشتهایی و واکنش متقابل با MC4R می شود (۳۵).
۲-۴-۵ نقش فیزیولوژیک AGRP
AGRP نقش های فیزیولوژیک متعددی بر عهده دارد که در زیر به اختصار به آنها اشاره می شود.
۱) تعادل منفی انرژی، تظاهر (بیان) درون‌زا AGRP وNPY در شرایط مختلف فیزیولوژیک تغییر می‌کند. این شرایط عبارتند از : تعادل منفی انرژی یا افزایش نیاز به انرژی، از قبیل محرومیت غذایی یا در حین شیردهی، که طی آنها سطح لپتین و انسولین کاهش و سطح گرلین و CORT افزایش می‌یابد و ترشح AGRP و همچنین NPY را تحریک می‌کند(۳۶).
هم AGRP و هم NPY تحت شرایط تعادل مثبت انرژی، که لپتین و انسولین افزایش و گرلین کاهش می‌یابد، سرکوب می‌شود. از طرفی تظاهر ژن AGRP و NPY در موش‌های صحرایی با رژیم کم‌انرژی در مقایسه با رژیم پرچربی بیشتر است. همچنین تظاهر ژن AGRP در شرایطی مثل پس از تزریق ۲-DG یا دیابت ناشی از استرپتوزوتوسین^[۶۳] ، که در آنها مصرف گلوکز کاهش می‌یابد، افزایش پیدا می‌کند( ۳۶).
این شواهد در مجموع بیان می‌کنند که AGRP در ARC در پاسخ به کمبود انرژی ترشح شده در شرایط محرومیت از غذا، رژیم کم‌کالری یا افزایش نیاز به انرژی تولید AGRP افزایش می‌یابد تا دریافت غذا تحریک شده، اکسیداسیون چربی همراه با کربوهیدرات کاهش یافته و سنتز چربی افزایش ‌یابد.
۲) انتخاب غذا، نشان داده شده کهAGRP نه تنها در دریافت کالری بلکه در انتخاب غذا و ویژگی‌های پاداش‌دهندگی دریافت غذا هم دخالت دارد. AGRP بویژه دریافت غذاهای پرچرب را در جوندگان افزایش می‌دهد. همچنین موش‌های صحرایی که به غذای حاوی ۲۰ درصد محلول ساکروز دسترسی داشتند غذای بیشتری مصرف کردند نسبت به موش‌هایی که به غذای استاندارد دسترسی داشتند (۲۸).
۳)بازسازی ذخایر کربوهیدرات، AGRP علاوه بر نقش قوی تحریک‌کنندگی دریافت غذا، ذخایر کربوهیدرات را بازسازی می‌کند و گلوکز‌های اضافی را برای ایجاد اثرات آنابولیکی از جمله لیپوژنز de NOVO به مصرف می‌رساند ( ۳۶).
۴) اثرات حاد و طولانی مدت بر دریافت غذا،AGRP هم اثرات حاد و کوتاه مدت و هم اثرات دراز‌مدت بر روی دریافت غذا دارد. اثر حاد آن احتمالاً از طریق سیستم اوپیوئید و گیرنده‌های مرکزی ملانوکورتین بویژه MC4R است، در حالیکه مکانیسم اثرات طولانی‌مدت آن بر رفتار دریافت غذا ناشناخته است ولی اثر دراز مدت آن احتمالاً از طریق این سیستم صورت نمی‌گیرد و تا حدود زیادی ناشناخته است. AGRP بر هزینه انرژی و تولید حرارت از طریق ارتباط با سیستمTRH اثر می‌گذارد. به طوری که تزریق بخش انتهاییC آن منجر به کاهش TSH وT₄ کل پلاسما در موش‌هی صحرایی می‌شود(۳۷).
۲-۴-۶ تنظیم AGRP
AGRP عمدتا از زیر مجموعه های نرونی در داخل هسته های کمانی هیپوتالاموس (ARC ) تولید می شود. با توجه به اینکه ARC واسطه یک سری از سیگنال های متابولیکی محیطی می باشد، این وضعیت آناتومیکی بیان می کند که AGRP همچنین نقشی در هموستازی انرژی ایفا می کند. AGRP عمدتا از دسته جات نرونی در داخل بخش میانی ARC تولید می شود که همچنین نروپپتایدY (NPY ) را تولید می کنند. NPY نیز درتنظیم هیپوتالاموسی رفتار دریافت غذا دخالت داشته و با توجه به هم بیانی AGRP و NPY به نرون های مترشحه این دو نرون های AGRP/NPY گفته می شود که به عنوان میانجی کلیدی در پاسخ به تخلیه غذایی وتنظیم تعادل انرژی در نظر گرفته می شوند.
AGRP از طریق چندین سیگنال هورمونی و سوبسترایی کنترل می شود.
الف) سیگنال های هورمونی: چندین سیگنال هورمونی بر تظاهرAGRP اثر می گذارند که از جمله مهمترین آنها می توان به لپتین، انسولین، گرلین و گلوکوکورتیکوئیدها اشاره کرد. سیگنال های سیری که دارای اثر طولانی^[۶۴] می باشند، از قبیل لپتین یا انسولین، باعث کاهش AGRP شده درحالیکه حفظ سطوح فیزیولوژیکی این هورمون ها، افزایش ناشی از ناشتایی AGRP را مسدود می کند (۳۸). فقدان گیرنده های انسولین یا لپتین در مغز منجر به افزایش معنی دار تظاهر AGRP شده ،‌همچنین AGRP درموش های چاق با کمبود لیپتین^[۶۵]، صرف نظر از ناشتایی افزایش می یابد(۱۸). در مجموع این مشاهدات حاکی از آن است که این هورمون ها (انسولین و لپتین) اشتها را کاهش می دهند که حداقل بخشی از این اثر به واسطه مهار بیان AGRP ( وNPY ) می باشد. بعلاوه، تحقیقات جدید نشان می دهند که این هورمون ها می توانند بسرعت پتانسیل غشا را تغییر داده و شلیک کردن نرون های حاوی NPY را کاهش دهند این بدان معنی است که این هورمون ها می توانند به سرعت فعالیت نرون های AGRP / NPY را مهار نمایند. هر چند پیشرفت های جدید فاکتورهای پایین دست لپتین را تا حدودی شناسایی کرده اند ولی هنوز مشخص نیست که لپتین از طریق چه مکانیسمی AGRP را تنظیم می کند.
مسیر سیگنالی بالقوه معرفی شده تا کنون عبارتند از مسیر Kinase- AMP ، مسیر STAT-JAK و مسیر PI3k. احتمالا یک یا ترکیبی از این مسیرها ، مسئول اثر میانجی گری لپتین بر روی AGRP می باشد که به موجب آن دریافت غذا کاهش و هزینه انرژی افزایش می یابد(۳۹).
همچنین گفته می شود گرلین که یک پروتئین مشتق از روده است،‌در تنظیم نرونهای AGRP دخالت دارد، گرلین برخلاف انسولین و لیپتین دریافت غذا و اکتساب وزن را تحریک کرده و نرون های حاوی AGRP /NPY را فعال سازی می نماید. گرلین یک لیگاند درون زای R–GHS بوده که بیان AGRP را افزایش می دهد (۴۰). شواهدژنتیکی از نقش مهم نرون های AGRP /NPY درعمل گرلین حمایت می کنند به طوری که موش های دارای ژن های AGRP/ NPY منهدم^[۶۶] در برابر افزایش وابسته به گرلین دریافت غذا مقاوم هستند. البته موش های فاقد ژن های NPY یا فاقد AGRP این فنوتیپ را بروز نمی دهند و بیان AGRP در موش های فاقد ژن گرلین نرمال می باشد. علاوه بر لپتین ،‌انسولین و گرلین سیگنال های اندوکرین دیگری نیز بر سطح AGRP در داخل هیپوتالاموس اثر می گذارند. گلوکوکورتیکوئیدها در تنظیم هموستاز انرژی دخالت دارند و حذف سیگنالینگ گلوکوکورتیکوئید ( مثلا از طریق برداشتن آدرنال)^[۶۷] چاقی را در تعدادی از مدل های ژنتیکی و فیزیولوژیکی بهبود^[۶۸] می بخشد(۴۱).
برداشتن آدرنال حساسیت را هم به AGRP و هم NPY کاهش در حالیکه حساسیت را به MSH-  و لیپتین افزایش می دهد. در یک مطالعه متفاوت برداشتن آدرنال افزایش ناشی از ناشتایی در AGRP را مهار کرد(۴۲). از طرف دیگر تزریق خارجی گلوکوکورتیکوئیدها ، دریافت غذا، وزن بدن و همچنین تظاهر AGRP و NPY را افزایش می دهد. در یک مطالعه دیگر از نقش اساسی گلوکوکورتیکوئیدها بر تظاهر AGRP حمایت شد به طوری که نشان داده شد ترشح کورتیکوسترون به طور موقتی با فاز بالا رفتن روزانه بیان AGRP^[69] مقارن است (۴۲). تخلیه کورتکوسترون از طریق برداشتن آدرنال ریتم روزانه AGRP را مختل نمود^[۷۰]، که با جایگزینی ( تزریق ) خارجی کورتیکوسترون مجددا به حالت طبیعی اولیه برگشت این شواهد بیانگر نقش کورتیکوسترون برای حفظ چرخه بیان روزانه AGRP می باشد.
در مجموع این مطالعات حاکی از آن است که گلوکوکورتیکوئیدها اثر مهمی بر هموستاز انرژی دارند که به طور بالقوه نقش خود را از طریق اثر بر نرون های AGRP / NPY هیپوتالاموس اعمال می کنند. هورمون های دیگری که می توانند به طور بالقوه بیان AGRP را تنظیم کنند عبارتند از PYY ، کوله سیستوکینین (CCK )، گاسترین، GLPI و وازوپرسین که به عنوان سیگنال های آوران از طریق عصب واگ به مغز منتقل می شوند. مطالعات بسیار زیادی لازم است تا نقش این هورمون ها را در تنظیم AGRP مشخص نمایند.
ب) سیگنال های سوبسترایی: چندین سوبسترا نیز شناسایی شده که بر تظاهر AGRP اثر می گذارند. از جمله مهمترین آنها اسیدهای چرب و گلوکز می باشد. اسیدهای چرب ( ‌FA_s) می توانند بر تظاهر AGRP اثر بگذارند. دریافت غذا و اشتها در انسان به شدت تحت تاثیر ورود روده ای^[۷۱] چربی های داخلی ^[۷۲] وامولسیون های روغن های غنی شده با اسیدهای چرب استئاریک، اولئیک و لینولئیک قرار می گیرد. به طوری که تزریق icv اسید اولئیک در حیوانات ، اثر ضد اشتهایی لپتین را تقلید کرده و تظاهر NPY را کاهش می دهد. بعلاوه تغذیه موش ها با رژیم غنی از چربی اشباع شده ، اما نه اسیدهای چرب اشباع نشده چندگانه^[۷۳] ( PUFA_s )، تظاهرAGRP را کاهش می دهد(۴۳). مکانیسم دقیقی که به موجب آن FA_s می تواند بربیان AGRP اثر بگذارد در حال حاضر شناخته شده نیست، اما چنین فرض می شود که آن احتمالا از طریق فعال سازی عوامل نسخه برداری مهمی به انجام می رسد. براستی که FA_s در فعال سازی PPAR_s و PUFAs دخالت داشته و به ویژه با فعال سازی SREBP و سرکوب سایر عوامل نسخه برداری ارتباط دارند. FAs همچنین در فعال سازی لپتین دخالت دارد، بنابراین مشاهده می شود که مسیرهای متعددی برای تنظیم بیان AGRP وجود دارند(۱۲).
تغییر در غلظت گلوکز به عنوان یکی دیگر از عوامل اثر گذار بر تظاهر AGRP شناخته شده است. تزریق مرکزیDG 2^[74]، یک آنالوگ غیر قابل متابولیزه شدن گلوکز که مصرف گلوکز را مهار می کند بیان ژن AGRP را افزایش میدهد (سرگییف و همکاران۲۰۰۰). اخیرا اثر سطوح بالای گلوکز در کاهش بیان AGRP به کاهش فسفوریلاسیون kinase- AMP نسبت داده شده است. مطالعات بیشتری لازم است تا نقش گلوکز را در تنظیم AGRP در حالت in vivo تائید نماید(۴۴).
علاوه بر اینکه AGRP در پاسخ به روزه داری افزایش می یابد، AGRP همچنین در موقعیت های فیزیولوژیکی دیگری که به موجب آن افزایش دریافت غذا مورد دلخواه یا مورد نیاز است نیز افزایش می یابد. به عنوان مثال: در حین حاملگی سطوح AGRP ونه POMC ، MC4R یا NPY، در موش های صحرایی نژاد ویستار بالا می رود که بیانگر آن است که AGRP در پر اشتهایی همراه با حاملگی نیز نقش ایفا می کند. همین طور AGRP درگوسفندان شیرده نیز افزایش می یابد. در حالیکه در کبوتران سطوحAGRP پس از تخم گذاری ، یعنی در مراحلی که والدین بایستی غذای بیشتری بخورند تا به جوجه ها یشان غذا بدهند، افزایش می یابد (۴۵).
۲-۴-۷ عمل AGRP در بافت های محیطی
فراوان ترین محل بیان hAGRP ، hCART، hPOMC در بافت های محیطی ، غده آدرنال می باشد. ایزوفورم کوتاه AGRP دررت ها در حین ناشتایی به موازات ۱۸ برابر افزایش در هیپوتالاموس در قشرآدرنال نیز افزایش می یابد. بعلاوه سطوح پلاسمایی AGRP درمردان چاق و موش های ناشتا افزایش می یابد. با این وجود عملکرد AGRP در بافت های محیطی هنوز نامشخص است.
هر چند فقط مطالعات اندکی بر نقش AGRP تمرکز کرده اند. این مطالعات به طور بالقوه به AGRP در گردش خون یا AGRP تولید شده در موضع خاصی پرداخته اند. سوال اساسی این است ” نقش AGRP در این بافت های محیطی چیست؟” احتمالا AGRP در بافت های محیطی همان نقش هیپوتالاموسی خود را ایفا می کند یعنی اتصال به گیرنده های ملانوکورتین یا شاید سایر گیرنده های جفت شده با پروتئین G. هم AGRP و هم آگوتی اثر مستقیمی بر روی سلول های چربی ( آدیپوسیت ها) داشته، بر تظاهر فتی اسیدسینتاز و لپتین اثر گذاشته و اثرات وابسته به MSH -  را بر تظاهر ژن لپتین مهار می کند.
علاوه براثر AGRP بر روی سلولهای چربی، AGRP همچنین یک نقش پاراکرین در عملکرد آدرنال داشته به طوری که AGRP مشتق از آدرنال توسط گلوکوکورتیکوئیدها تنظیم شده و القا ترشح کورتیکوسترون بوسیله MSH -  را مهار می کند. بعلاوه تحقیقات بر روی جوجه ها نشان داده اند که AGRP درآدرنال به گیرنده های MCsR متصل می شود(۴۶). اینکه آیا یک حلقه باز خوردی منفی وجود دارد که AGRP به عنوان تنظیم کننده منفی لپتین عمل می کند، که اولین بار توسط ابیهارا و همکاران ^[۷۵] در سال ۱۹۹۹ پیشنهاد شد ، هنوز کاملا مشخص نیست.
در دو تحقیق دیگر تزریق مرکزی AGRP در موش های صحرایی منجر به افزایش معنی داری در سطح پلاسمایی لپتین به مدت ۳ و ۷ روز شد، حتی وقتی که از پر اشتهایی ناشی از AGRP جلوگیری شد ۴۲). در یک مطالعه جدید مشاهده شد که AGRP به شدت در چربی ایپدیدیم بیان شده و در این بافت در حالت غذا خوردن (سیری) و نه ناشتایی افزایش می یابد. در حالت غذا خوردن لپتین هم در چربی اپیدیدیم و همچنین به طور غیر قابل انتظاری در غده آدرنال افزایش می یابد. این مشاهدات در مجموع بیان می کنند که بیان محیطی AGRP به ویژه در غده آدرنال می تواند نقش مهمی در هموستاز انرژی داشته باشد. این مسئله در مورد انسان نیز صادق است چرا که AGRP انسانی ( برخلاف ارتولوگ موشی آن ) نه در چربی احشایی و نه زیر جلدی بیان نمی شود(۴۷).
۲-۴-۸ مدل های ژنتیکی AGRP
در تلاش برای شناسایی ویژگی های عملکردی AGRP ، مدل های موشی که درآن AGRP دارای بیان بیش از حد یا بدون بیان است تولید شده اند(جدول ۲-۱۰)
جدول ۲-۱۰ فنوتیپ های مدل های موشی AGRP(48).