تأثیر تزریق وریدی گرلین بر میانگین غلظت پلاسمایی انسولین در شترهای نابالغ تغذیه شده با سطوح مختلف انرژی

آسیب‌شناسی درمانگاهی دامپزشکی

مقاله 7، دوره 3، 3 (11) پاییز، آذر 1388، صفحه 591-599   

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

چکیده

چکیده
گرلین یک هورمون پپتیدی مترشحه از معده به گردش خون می­باشد که توسط بافت­های دیگر بدن مثل مغز وپانکراس نیز ساخته می­شود. این پپتید به دلیل ترشح از بافت­های مختلف دارای اثرات مختلف پاراکرینی و آندوکرینی می­باشد که برخی از این اثرات شامل: تحریک ترشح هورمون­هایACTH  وGH ، افزایش اشتها ومتابولیسم کربوهیدرات­ها می­باشد. همچنین گرلین یک لیگاند طبیعی برای رسپتور محرک هورمون رشد (GHS-R) می­باشد. گرلین وmRNA آن مانند رسپتور هورمون محرک رشد در پانکراس وسلول­های جزایر بیان شده و متابولیسم گلوکز و ترشح انسولین را تنظیم می­کند. از آنجا که تاکنون آزمایشات مبنی بر اثر گرلین بر ترشح انسولین در حیوانات شبه نشخوارکننده در مرحله قبل از بلوغ انجام نشده است، بنابراین  هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر گرلین بر ترشح انسولین درشترهای نابالغ  بود. در این تحقیق 12 شتر به­طور تصادفی به دو گروه مساوی تقسیم شدند. حیوانات در گروه 1 به مدت دو هفته با رژیم غذایی 100% انرژی و حیوانات گروه 2 به مدت دو هفته در رژیم غذایی 50% انرژی تغذیه شدند. بعد از دو هفته، شترهای هر گروه g/BWµ 8 گرلین به مدت چهار روز از طریق ورید وداج دریافت کردند. نمونه­های خونی از تمام حیوانات قبل، همزمان (30 دقیقه بعد از تزریق گرلین) و بعد از مداخله طی چهار روز متوالی در هر مرحله از ورید وداج جمع آوری گردید و پلاسماهای خون، جهت تعیین غلظت انسولین به وسیله روش رادیو ایمنو اسی (RIA) مورد سنجش قرار گرفتند. داده­ها وسط آزمون آنالیز واریانس یک­طرفه با مقادیر تکراری و آزمون تعقیبی تی وابسته تجزیه و تحلیل شدند. مقادیر 05/0>p معنی­دار تلقی شد.  نتایج این تحقیق نشان داد که گرلین اثر کاهشی معنی­داری بر میانگین غلظت پلاسمایی انسولین در شترهای نابالغ در رژیم­های غذایی حاوی 100% و50%  انرژی دارد و این اثر کاهشی در بین دو رژیم غذایی، اختلاف معنی­داری باهم ندارد.

کلیدواژه‌ها

گرلین؛ هورمون انسولین؛ شتر نابالغ

اصل مقاله

مقدمه

 

     در سال 1999 گروه جدیدی از نوروپپتید­ها با نام گرلین برای اولین بار از معده موش صحرایی جدا شد (20). گرلین یک پپتید اورکسیژنیک (اشتهاآور) 28 آمینواسیدی است که عمدتاً از سلول­های آندوکرینی X-A like cells معده ترشح می­شود (13 و 21). 

گرلین یک لیگاند درونی برای رسپتور هورمون محرک رشد بوده (2 و 3) و دارای اثرات مختلفی پاراکرینی و آندوکرینی می­باشد. تحریک ترشح  هورمون­های  GHو ACTH ، افزایش اشتها، اثر روی بالانس انرژی و متابولیسم کربوهیدرات­ها برخی از این اثرات مهم گرلین در بدن می­باشد (4 و 22). میزان گرلین در پلاسمای خونی قبل از خوردن غذا افزایش یافته و به هنگام گرسنگی ترشح آن تحریک و تقویت می­شود. در فرآیند جذب غذا سیستمی از سیگنال­های فیزیولوژیکی شامل مکانیسم­های فیدبکی مثبت و منفی اثر می­گذارد، که این فرآیندها به­وسیله سیستم­های نورواندوکرینی شامل سیگنال­های محیطی از جمله گرلین و لپتین که اثر متقابل پایداری با سیگنال­های سیستم عصبی مرکزی (CNS) دارند، تنظیم می­شود (8).  در این سیستم نورواندوکرینی همچنین نوروپپتیدY ،AgRP  (Agouti Related Peptide) پرواپیوملانوکورتین
(Pro-opiomelancortin) ((POMC و هورمون محرک
ملانوسیت (α-MSH) (Melanocyte Stimuliting Hormone) دخیل می­باشند. مطالعات اخیر با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و روش­های ایمنوهیستوشیمی برهم­کنش بین نورون­های بیان­کننده­ گرلین و نورون­های بیان­کننده
نوروپپتید  YوAgRP  را در هسته کمانی هیپوتالاموس (ArcN) ثابت کرده و همچنین فراوانی نورون­های گرلین را در ArcN گزارش دادند (5). افزایش بیان نورون­های تولید کننده گرلین در شرایط گرسنگی در هسته کمانی هیپوتالاموس به صورت پیش­سیناپسی باعث آزاد شدن این پپتیدهای اشتهاآور و افزایش ترشح آنها می­شود، به­طوری که با افزایش بیان این
نوروپپتیدها و اثر افزایشی آنها بر نوروترانسمیتر GABA اشتها تحریک شده و شرایط برای افزایش جذب غذا  ایجاد می­شود که به همین دلیل این نوروپپتیدها، نورون­های اورکسیژنیک (اشتهاآور) نامیده می­شوند (23). در مقابل نورون­های تولید کننده POMC که نه تنها در هیپوتالاموس، بلکه در نواحی مختلف مغز به­ویژه ساقه مغزی با نورون­های تولید کننده گرلین ارتباطات سیناپسی دارند، از آنجا که باعث کاهش اشتها شده و عملکرد گرلین را مهار می­کنند جز نورون­های غیر اورکسیژنیک (مهار کننده اشتها) محسوب می­شوند (17).

گرلین در کنترل تعادل انرژی نقش دارد، چرا که تزریق گرلین به هیپوتالاموس، غذا خوردن را تحریک کرده و باعث کاهش مصرف انرژی می­شود. مطالعات اخیر نشان می­دهد که
سیگنال­های اندوکرینی کنترل کننده­ هموستازی انرژی مانند لپتین، گرلین، ارکسین، نوروپپتید  Yو  POMCدر کنترل متابولیسم کربوهیدرات­ها مؤثرند (6 و 14). ترشح گرلین علاوه بر غدد اکسینیک معده در بافت­های دیگری مثل روده، کلیه،  هیپوتالاموس و غده هیپوفیز هم صورت می­گیرد (15). تنظیم ترشح گرلین در معده و هیپوتالاموس توسط مواد غذایی و هورمون­های مختلفی مانند انسولین و لپتین کنترل می­شود که بیان گرلین را در هیپوتالاموس مهار می­کنند (8 و 25). علاوه بر مناطق مذکور، غده پانکراس هم یک ارگان تولید کننده گرلین محسوب می­شود، ولی نوع سلول­های تولید کننده گرلین در جزایر پانکراسی تاکنون مشخص نشده است (28). شناسایی سلول­های بیان کننده گرلین در پانکراس و داشتن رسپتور روی سلول­های بتا که ترشح کننده انسولین هستند، نقش گرلین را به عنوان یک پپتید واسطه در کنترل عملکرد ترشحی غده پانکراس  و تنظیم ترشح انسولین پیشنهاد می­کند. مطالعات گسترده نشان داده که گرلین در برخی آزمایش­ها ترشح انسولین را مهار و در برخی دیگر ترشح آن را افزایش می­دهد (24). علت این
تناقض­ها هنوز به­درستی مشخص نشده اما احتمال می­رود که به دلیل تفاوت­های بین گونه­ای و یا به­خاطر شرایط آزمایش باشد (28 و 29). مطالعات گسترده نشان داده است که سطوح گرلین و انسولین پلاسما به­وسیله سطح گلوکز خون تحت تأثیر قرار
می­گیرد. سطوح بالای گلوکز ترشح گرلین را مهار و ترشح انسولین را تحریک می­کند و بالعکس. به همین دلیل سطح گلوکز پلاسما در آزمایشات مربوط به اثرات گرلین بر ترشح هورمون­های پانکراسی اهمیت زیادی دارد، به­طوری که نتایج حاصل از آزمایشات مختلف انجام شده در زمینه عملکرد گرلین به عنوان هورمون تنظیم­کننده ترشح انسولین، اثر کاهشی این هورمون را بر غلظت پلاسمایی هورمون انسولین در انسان، موش صحرایی و خرگوش در شرایط هیپوگلیسمی نشان داده است (11، 12 و 14). همچنین اثرات افزایشی گرلین بر ترشح انسولین نیز با مطالعاتColombo  و همکارانش در سال 2003 گزارش شده که در این آزمایشات، گرلین آزاد شدن انسولین را در حضور سطوح بالای گلوکز تحریک کرده و در نهایت منجر به آزاد شدن انسولین از سلول­های بتا می­شود (6). هرچند اثر گرلین بر ترشح هورمون­های پانکراسی در موش­های صحرایی به­طور گسترده بررسی شده، اما تاکنون اطلاعات بسیار کمی در زمینه نقش گرلین در تنظیم  ترشح انسولین در حیوانات شبه نشخوارکننده وجود دارد.  بدین جهت هدف از این تحقیق، تعیین اثر تزریق درون وریدی گرلین بر میانگین غلظت پلاسمایی هورمون انسولین در شترهای نابالغ یک­کوهانه که در رژیمی متفاوت از لحاظ سطح انرژی تغذیه شده­اند، می­باشد

مواد و روش کار

     برای انجام این مطالعه از دوازده شتر نابالغ چهار ماهه نژاد ترکمن که به­طور تصادفی انتخاب شده بودند، استفاده شد. با توجه به اینکه در این تحقیق بررسی اثرات گرلین بر ترشح انسولین در رژیم­های غذایی مختلف در حیوانات شبه نشخوارکننده مدّنظر بود، جهت تسهیل در اعمال رژیم­های غذایی و همچنین تسهیل در کار تزریق و خون­گیری از شترهای نابالغ چهار ماهه در حال رشد که فقط از شیر مادر تغذیه کرده و دارای وزن و جثه کمتری نسبت به شترهای بالغ بودند، استفاده گردید. حیوانات قبل از انجام تحقیقات از نظر هرگونه بیماری معاینه شده و در دو گروه در ر‍ژیم­های غذایی 50% و100% انرژی قرار داده شدند. در مدت آزمایش شترها در داخل گارچ (محل نگه­داری شتر) در مرکز تحقیقات جهاد کشاورزی بافق نگه­داری شدند و کلیه شرایط نگه­داری، تغذیه و بهداشت برای همه شترها به­صورت یکسان اعمال شد. همچنین برای این تحقیق از گرلین (sigma, USA) و کیت مخصوص سنجش هورمون انسولین (شرکت تابشیارنور، همدان) استفاده شد که اجزا کیت استفاده شده عبارتند از: 1- لوله­­های آزمایش کد شده با آنتی­­بادی­های انسولین 2- انسولین نشان­­دار شده با I¹²⁵ (tracer)  3- محلول رقیق­کننده تریسر: یک ویال که جهت رقیق­سازی معرف تریسر به کار می­رود. 4- استانداردهای انسولین که شامل شش ویال آماده مصرف می­باشد.

  در این تحقیق یک تیمار در نظر گرفته شد. حیوانات در گروه یک با رژیم غذایی 50% (به مدت 12 ساعت در روز تحت شرایط گرسنگی به­صورت یک روز در میان) و حیوانات گروه دو با رژیم غذایی 100%  (به مدت 24 ساعت در روز تحت شرایط گرسنگی به­صورت یک روز در میان)  به مدت دو هفته تغذیه شدند. بعد از دو هفته با ادامه دادن مراحل رژیم غذایی
به­صورت روزانه، ابتدا چهار روز (روزهای 1 تا 4 آزمایش)  فقط عمل خون­گیری بدون تزریق گرلین از تمام حیوانات در شرایط گرسنگی انجام شد. در مدت چهار روز بعد یعنی روزهای 5 تا 8 آزمایش، حیوانات هر دو گروه µg 8 گرلین که به­صورت پایلوت با توجه به وزن بدن حیوانات محاسبه گردید، به ازای هر کیلوگرم وزن بدن دریافت کردند. تزریقات گرلین به­صورت وریدی، در ساعت 8 صبح و به ­وسیله سرنگ cc 5 و  cc10 و سرسوزن شماره 21 در ورید وداج انجام شد. در روزهای 9 تا 12 آزمایش نیز به مدت چهار روز فقط عمل خون­گیری  انجام گردید. نمونه­های خونی جمع­آوری ­شده در طی چهار روز قبل از تزریق گرلین (روزهای 1 تا 4 آزمایش) و چهار روز بعد تزریق (روزهای 9 تا 12 آزمایش)  به­عنوان گروه­های کنترل محسوب شدند که با نمونه­های خونی چهار روز حین تزریق گرلین (روزهای 5 تا 8 آزمایش) برای بررسی اثر تزریق گرلین بر میانگین غلظت پلاسمایی هورمون انسولین مقایسه شدند. نمونه­­های خونی از تمامی دام­­ها در مرحله تزریق یعنی
(روزهای 5 تا 8 آزمایش)، 20 دقیقه بعد از تزریق گرلین، (چون نیمه عمر گرلین 30 دقیقه بوده و حداکثر زمان اثر آن روی غلظت هورمون­ها 20 دقیقه می­باشد) با استفاده از لوله­­های خلاء حاوی مواد ضدانعقاد (ونوجکت)،  از ورید وداج جمع­آوری و تا زمان سانتریفیوژ در دمای ٤ درجه سانتی­گراد درون یخدان نگه­داری شدند. نمونه­­های خونی به ­مدت ١٠ دقیقه با سرعت ٣٠٠٠ دور در دقیقه سانتریفیوژ شده و پلاسمای نمونه­­های خونی جدا و در دمای ٢٠- درجه سانتی­گراد فریز شدند. اندازه­گیری غلظت هورمون ­انسولین نمونه­های خونی با استفاده از روش رادیو ایمینو اسی و با استفاده از کیت­­های سنجش انسولین و دستگاه شمارشگر ­گاما انجام شد. مبنای روش رادیو ایمینو اسی رقابت بین مولکول­های انسولین موجود در نمونه­های مورد آزمایش و انسولین نشان­دار شده با I¹²⁵برای اتصال به آنتی­بادی منوکلونال ثابت­شده در لوله آزمایش می­باشد.

 در این آزمایش علاوه بر مقایسه رژیم­های غذایی مختلف (50 درصد و 100 درصد)، سه دوره آزمایشی قبل از تزریق (روزهای 1تا 4 آزمایش)، حین تزریق (روزهای5 تا 8 آزمایش) و بعد از تزریق (روزهای 9 تا 12آزمایش) با یکدیگر مقایسه شدند. کلیه داده­ها برای مقایسه میانگین غلظت پلاسمایی هورمون  انسولین در مراحل قبل، حین و بعد از تزریق گرلین با کمک نرم افزارآماری Spss (نسخه 14) و با استفاده از آزمون آماری repeated measures –ANOVA مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و برای مقایسه میانگین داده­ها از آزمون تی وابسته استفاده گردید. رسم نمودارها با نرم افزار 2003 Excel انجام شد. داده­ها به­صورت SEM mean ± بیان شدند و مقادیر 05/0>p  معنی­دار تلقی گردید.

نتایج

    نتایج حاصله از آنالیز داده­ها نشان داد که میانگین غلظت هورمون انسولین در پلاسمای خونی شترها در دوره حین تزریق (روزهای 5 تا 8 آزمایش) نسبت به دوره قبل از تزریق (روزهای 1 تا 4 آزمایش) کاهش پیدا کرده و در دوره بعد از تزریق (روزهای 9 تا 12 آزمایش) با برداشته شدن اثر گرلین مقدار هورمون تقریباً به مقدار اولیه بر می­گردد. کاهش مشاهده شده در غلظت انسولین در رژیم­های غذایی 50% و100% به ترتیب 78/25% و 23/28% می­باشد که این میزان کاهش
معنی­دار بوده و در هر دو رژیم غذایی تقریباً یکسان بوده و نشان­دهنده عدم تأثیر رژیم­های غذایی مختلف بر اثرات گرلین بر میانگین غلظت پلاسمایی انسولین می­باشد.

نتایج مربوط به تزریق وریدی g/ kg BWµ 8 گرلین بر میانگین غلظت پلاسمایی هورمون انسولین در جدول ١ نشان داده شده است. با توجه به جدول مذکور اختلاف معنی­داری بین دو گروه با رژیم­های مختلف (0 5% و100%) از لحاظ کاهش غلظت انسولین وجود ندارد ولی کاهش در مقدار انسولین در مرحله حین تزریق گرلین (روزهای 5 تا 8 آزمایش) با مراحل قبل و بعد دارای اختلاف معنی­دار می­باشد (05/0>p). همان­طور که در نمودارهای 1 و 2 مشاهده می­شود، تزریق داخل وریدی گرلین در مرحله تزریق گرلین منجر به کاهش معنی­دار در غلظت هورمون انسولین در دو رژیم غذایی 50% و 100%
می­شود (05/0>p). در نمودار 3 مشاهده می­شود که کاهش غلظت پلاسمایی انسولین در دو رژیم غذایی 50% و 100% انرژی اختلاف معنی­داری ندارد.

جدول١-میانگین غلظت هورمون انسولین در پلاسمای خون شتر با دو رژیم غذایی 50% و 100% انرژی در مراحل مختلف آزمایش. مقادیر به صورت mean ± SEM بیان شده­اند

گروه	قبل از تزریق	حین تزریق	بعد از تزریق
رژیم 50%  انرژی	53/0± 23/3	17/0 ± 70/1	39/0±45/2
رژیم 100% انرژی	49/0± 23/3	15/0± 67/1	43/0 ±40/2

 

با توجه به داده­های جدول مشاهده می­شود اختلاف معنی­داری بین دو گروه با رژیم­های غذایی مختلف ( 50%  و 100 % ) از لحاظ کاهش غلظت انسولین وجود ندارد ولی کاهش در مقدار انسولین در مرحله حین تزریق گرلین (روزهای 5 تا 8 آزمایش) با مراحل قبل و بعد دارای اختلاف معنی­دار می­باشد (05/0>p).

نمودار1- اثر تزریق درون وریدی (g/kg BWµ 8 ) گرلین بر میانگین غلظت پلاسمایی هورمون انسولین در سه دوره زمانی مختلف، دوره زمانی قبل از تزریق (روزهای 1 تا 4 آزمایش)، دوره حین تزریق (روزهای 5 تا 8 آزمایش)، دوره زمانی بعد از تزریق (روزهای 9 تا 12 آزمایش) در شترهای نابالغی که تحت رژیم 100 درصد انرژی تغذیه شده­اند. مقادیر به­صورت  SEM± mean  بیان شده­اند (05/0>*p).

 

 

 

نمودار2- اثر تزریق درون وریدی (g/kg BWµ 8) گرلین بر میانگین غلظت پلاسمایی انسولین در سه دوره زمانی مختلف، دوره زمانی قبل از تزریق (روزهای 1 تا 4 آزمایش)، دوره حین تزریق (روزهای 5 تا8 آزمایش)، دوره زمانی بعد از تزریق (روزهای 9 تا 12 آزمایش) در شترهای نابالغی که تحت رژیم 50 درصد انرژی تغذیه شده­اند. مقادیر به­صورت  SEM± mean  بیان شده­اند (05/0>p *).

 

 

نمودار 3- اثر تزریق  درون وریدی g/kg BW)µ 8) گرلین بر میانگین غلظت پلاسمایی انسولین در سه دوره زمانی مختلف، دوره زمانی قبل از تزریق (روزهای 1 تا 4 آزمایش)، دوره حین تزریق (روزهای 5 تا 8  آزمایش)، دوره زمانی بعد از تزریق (روزهای 9 تا 12 آزمایش) در حیواناتی که تحت رژیم 50 درصد و 100 درصد انرژی بودند. مقادیر به­صورت  SEM± mean  بیان شده­اند.

 

بحث و نتیجه­گیری

      گرلین به دلیل اثرات متعددی که بر ترشح انسولین و یا اثر مستقیمی که در سطح پانکراس می­گذارد، به عنوان یکی از عوامل تنظیم­کننده ترشح انسولین و گلوکاگون به­ویژه در جوندگان شناخته شده است. نتیجه بررسی­ حاضر نیز مؤثر بودن گرلین را در تنظیم ترشح هورمون انسولین تأیید می­کند. اما در این مطالعه برای اولین بار تأثیر تزریق درون رگی گرلین در حیوانات نشخوار­کننده کاذب (شترهای نابالغ) که با سطوح مختلف انرژی تغذیه شده بودند، بررسی شد. با بررسی­های متعدد مشخص شده است که اثر گرلین بر متابولیسم گلوکز و ترشح انسولین اثری کاهنده است. نتایج حاصل از این تحقیق نیز نشان داد که تزریق وریدی گرلین منجر به کاهش غلظت پلاسمایی انسولین در هر دو رژیم غذایی 50% و100% انرژی می­شود. Edigoو همکارانش در سال 2002 با تزریق گرلین در موش­های صحرای که جزایر پانکراسی آنها در شرایط in vitro ایزوله شده بود، نشان دادند که گرلین اثر کاهشی بر ترشح هورمون انسولین و سوماتواستاتین پانکراسی دارد، مطابقت دارد (14). نتایج بررسی­ حاضر نیز با نتایج مطالعه ایشان همخوانی دارد. همچنین با نتایج Dezaki و همکارانش که در سال 2004 با تزریق درون وریدی گرلین در خرگوش­ها گزارش دادند که تزریق درون رگی گرلین منجر به کاهش ترشح انسولین می­شود، نیز مطابقت دارد (11). اما با نتایج آزمایشی که در سال 2002 توسط  Dateو همکارانش برای بررسی اثرات تزریق درون بطنی گرلین در موش­های صحرایی بالغ با شرایط تغذیه­ای نرمال انجام شد، مطابقت ندارد چرا که این تحقیق نشان داد که تزریق درون بطنی گرلین پاسخ و ترشح انسولین را  نسبت به گلوکز افزایش می­دهد (10). به نظر می­رسد علت تضادّ نتایج این تحقیق با نتایج Date و همکارانش روش تزریق گرلین و شرایط تغذیه­ای اعمال شده باشد. اما اینکه گرلین اساساً از طریق چه مکانیسم­هایی منجر به کاهش ترشح انسولین می­شود هنوز به درستی مشخص نشده و نیاز به بررسی­های بیشتری دارد. نتایج آزمایشات  Qader و همکارانش در سال 2005 در این زمینه در موش­های صحرای نابالغی که جزایر پانکراس آنها در شرایط in vitro ایزوله شده بود، نشان داد که تزریق گرلین در دوز 1 میکرومول از طریق فعال کردن آنزیم نیتریک اکسید سنتتاز و افزایش تولید NO منجر به کاهش ترشح انسولین و افزایش گلوکاگون در جزایر پانکراسی موش­های صحرای نابالغ می­شود (27). اما با توجه به یافته­های تحقیق انجام شده روی شترهای نابالغ تحت شرایط گرسنگی، چند احتمال مطرح می­شود که از طریق آن گرلین می­تواند در شرایط گرسنگی و کمبود گلوکز منجر به کاهش غلظت انسولین شود: به خوبی روشن شده است که نوروپپتید Y و پلی­پپتید پانکراسی پپتیدهایی هستند که نقش مهمی در تنظیم ترشحات پانکراسی دارند، مطالعات ایمنورادیواکتیو نشان داده که mRNA رسپتورY1  نوروپپتیدY  در سلول­های اندوتلیال و سلول­های بتا پانکراس تولید­کننده انسولین بیان می­شود (1).  Moltz و همکارانش در سال 1985 گزارش دادند که نوروپپتید  Yاز طریق رسپتورY1  اثر مهاری بر ترشح انسولین و ترشحات اگزوکرینی پانکراس در شرایط گرسنگی دارد (26). از طرفی مطالعات اخیر با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و روش­های ایمنوهیستوشیمی برهم­کنش نورون­های بیان کننده گرلین و نورون­های NPYرا در هسته کمانی هیپوتالاموس ثابت کرده و فراوانی نورون­های گرلین را در این ناحیه گزارش دادند (18). همچنین مطالعات ایمنو رادیواکتیو در این ناحیه از هیپوتالاموس نشان داده است که نورون­های تولید کننده گرلین به­صورت پیش سیناپسی باعث آزاد شدن نوروپپتید Y و افزایش ترشح آن می­شوند (30 و 31). در زمینه اثرات گرلین بر ترشح انسولین محققان با بکار بردن آنتاگونیست گیرنده NPY نقش این نوروپپتید را در مسیر تأثیر گرلین بر ترشح انسولین نشان دادند. با توجه به مطالعات انجام شده، منطقی به­نظر می­رسد که نورون­های گرلین در شرایط گرسنگی و هیپوگلیسمی با دریافت سیگنال­های تنظیم کننده نوروپپتید Y در کاهش ترشح انسولین، می­توانند منجر به مهار ترشح انسولین شوند (26 و 30). مکانیسم کاهشی دیگر از طریق نوروترانسمیتر مهاری GABA می­باشد که غلظت بالایی در سلول­های بتاجزایر پانکراس دارد (32). GABA موجود در سلول­های بتا از طریق رسپتور GABA-RS منجر به کاهش ترشح انسولین شده و از طرفی نیز اثر مهاری در ترشح گلوکاگون دارد (16). از آنجا که در جزایر پانکراس فیبرهای گرلین با نورون­های تولید­کننده GABA ارتباط نورونی دارند و افزایش ترشح گرلین در شرایط گرسنگی منجر به افزایش ترشح GABA در سلول­های بتا می­شود، شاید بتوان بخشی از اثرات کاهشی گرلین در ترشح انسولین را از این طریق توجیه کرد که در شرایط گرسنگی از طریق افزایش بیان گرلین و ارتباطات سیناپسی آن با GABA در جزایر پانکراسی ترشح انسولین مهار شده و کاهش می­یابد (9). از طرف دیگر تحقیقات نشان داده است که عملکرد فیزیولوژیک لپتین برعکس گرلین افزایش مصرف انرژی و کاهش جذب غذا بوده و افزایش سطح گرلین پلاسما اثر کاهنده در غلظت لپتین دارد (8). اتصال لپتین به گیرنده­های خود (ob-R در سطح نورون­های NPYوAGRP) سبب هایپرپلاریزه شدن این نورون­ها و مهار  GABAشده و با آزاد کردن POMC از حالت مهاری، سنتز و آزاد شدن پپتید­های مشتق شده از POMC را درArcN تحریک کرده و یک سیگنال ضد اشتهای قوی را با فعال کردن گیرنده­های MC3-R و  MC4-R در نورون­های هدف ایجاد می­کند (7). با انجام مطالعات گسترده مشخص شده است که لپتین با اتصال به گیرنده­های خود در سطح نورون­های POMC و با دپلاریزه کردن این نورون­ها، سبب افزایش فعالیت غده­ پانکراس و افزایش ترشح انسولین می­شود (17). بنابراین مکانیسم دیگری که شاید بتواند بخشی از این اثر مهاری در شرایط گرسنگی را توضیح دهد از طریق اثر متقابل گرلین و لپتین می­باشد، چرا که افزایش ترشح گرلین می­تواند با کاهش دادن غلظت لپتین و همچنین ممانعت از اثرات تحریکی آن بر فعالیت سلول­های بتا سبب کاهش غلظت انسولین در شرایط هیپوگلیسمی شود (19).

نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که اثر گرلین بر ترشح هورمون انسولین در شترهای یک­کوهانه تحت شرایط گرسنگی، به وجود گلوکز در بدن بستگی دارد. در رژیم­های 50% و 100% انرژی که حیوانات تحت شرایط گرسنگی قرار داشتند، چون در زمان تزریق گرلین بدن در شرایط هیپوگلیسمی قرار داشته و میزان گرلین پلاسما بالا بود، پس منطقی به­نظر می­رسد که با افزایش میزان گرلین در شرایط گرسنگی و کمبود گلوکز، غلظت انسولین کاهش یابد. با توجه به یافته­های این تحقیق می­توان  به­طور کلی نتیجه گرفت که اثر کاهشی گرلین بر ترشح هورمون انسولین در شرایط گرسنگی و هیپوگلیسمی، از طریق ارتباطات نورونی آن با نوروترانسمیترهای اثرگذار بر ترشح انسولین در شرایط کمبود گلوکز میانجی­گری می­شود.

با توجه به نتایج مطالعه حاضر به نظر می­رسد که گرلین یک شاخص کاهش انسولین بوده و محرک هیپرگلیسمی باشد. ترشح سطوح بالای گرلین در حیوانات مزرعه، با افزایش قند خون، منبع سهل­الوصول انرژی را برای حیوان فراهم کرده و از لیپولیز، پروتئولیز و گلونئوژنز که نهایتاً می­تواند منجر به کاهش وزن و کیفیت لاشه گردد، جلوگیری می­کند.

 بنابراین گرلین به طور بالقوه می­تواند از نظر تولیدات دامی اهمیت داشته و زمینه مطالعات آینده را برای بررسی بیشتر نقش گرلین در متابولیسم انرژی در دام­های بزرگ فراهم کند.

مراجع

 

1. Adeghate, E. and Donth T. (1990): Distribution of neuropeptide-Y and vasoactive intestinal polypeptide immunoreactive nerves in normal and transplanted pancreatic tissue. Peptides, 111087-111092.
2. Arvat, E., Di Vito, L., Broglio, F., Papotti, M., Muccioli, G., Dieguez, C., et al. (2000): Preliminary evidence that Ghrelin, the natural GH secretagogue (GHS)-receptor ligand, strongly stimulates GH secretion in humans. Journal of Endocrinological Investigation, 23: 493-495.
3. Arvat, E., Maccario, M., Di Vito, L., Broglio, F., Benso, A., Gottero, C., et al. (2001): Endocrine activities of ghrelin, a natural growth hormone secretagogue (GHS), in humans: Comparison and interactions with hexarelin, a nonnatural peptidyl GHS, and GH-releasing hormone.  Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 86: 1169-1174.
4. Broglio, F., Arvat, E., Benso, A., Gottero, C., Muccioli, G., Papotti, M., et al. (2001): a natural GH secretagogue produced by the stomach, induces hyperglycemia and reduces insulin secretion in humans. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 86: 5083-5086. 
5. Chen, H.M., Trumbauer, E., Chen, D.T., Weingarth, J.R., and Adams, E.G. (2006): Orexigenic action of peripheral Ghrelin is mediated by neuropeptide Y and agouti-related protein, Endocrinology, 145: 2607-2612.
6. Colombo, M., Gregersen, S., Xiao, J. and Hermansen, K. (2003): Effects of Ghrelin and other neuropeptides (CART, MCH, orexin A and B, and GLP-1) on the release of insulin from isolated rat islets. Pancreas, 27: 61-166.
7. Cowely, M.A., Smart, J.M., Rubinsteni, M., Cerdan, M.G., Diano, S., Horvath, T.L., et al. (2001): Leptin activates anorexigenic POMC neurons through a neural network in arcuate nucleus. Nature, 411: 480-485. 
8. Cummings, D.E., Foster, K.E. Ghrelin-Leptin tango in body-weight regulation. Gastroenterology 124 (2003) 1532-1535. 
9. Daniel, B.W. (2008): A novel, rapid, inhibitory effect of insulin on α1β2γ2s γ-aminobutyric acid type A receptors. Neuroscience letters, 433: 27-31.
10. Date, Y., Nakazato, M., Hashiguchi, S., Dezaki, K., Mondal, M.S., Hosoda, H., et al. (2002): Ghrelin is present in pancreatic α-cells of humans and rats and stimulates insulin secretion. Diabetes, 51: 124-129.
11. Dezaki, K., Hosoda, H., Kakei, M., Hashiguchi, S., Watanabe, M., Kangawa, K., et al. (2004): Endogenous ghrelin in pancreatic islets restricts insulin release by attenuating Ca2+ signaling in β-cells: Implication in the glycemic control in rodents. Diabetes, 53: 3142-3151.
12. Dezaki, K., Kakei, M. and Yada, M. (2007): Ghrelin uses Gα and activates voltage-dependent K channels to attenuate glucose-induced Ca2+ signaling and insulin release in islet β-cells: Novel signal transduction of ghrelin. Diabetes, 56: 2319-2327.
13. Dornonville de la Cour, C., Bjo¨rkqvist, M., Sandvik, A.K., Bakke, I,.Zhao, C.M, Chen, D., et al. (2001): A-like cells in the rat stomach contain ghrelin and do not operate under gastrin control. Regulatory Peptides, 99: 141-150.
14.  Edigo, E.M., Rodriguez-Gallardo, J., Sivestre, R.A. and Marco, J. (2002): Inhibitory effect of ghrelin on insulin and pancreatic somatostatin secration. Endocrinology, 290: 241-244.
15. Gnanapavan, S., Kola, B., Bustin, S.A., Morris, D.G., McGee, P., Fairclough, et al. (2002): The tissue distribution of the mRNA of ghrelin and subtypes of its receptor, GHS-R, in humans. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 87: 2988-2991. 
16. Gu, X.H., Kurose, T., Kato, S., Masuda, K., Tsuda, K., Ishida, H., et al. (1993): Suppressive effect of GABA on insulin secretion from the pancreatic beta cells in the rat. Life Sci., 52: 687-694.
17. Jian-Lian, G., Hiromi, O., Fumiko, T., Yuri, K., Michiko, Y., Lihua, W., et al. (2005): Synaptic relationships between proopiomelanocortin- and ghrelin-containing neurons in the rat arcuate nucleus. Regulatory peptides, 145: 128-132.
18. Kamegai, J., Tamura, H., Shimizu, T., Ishii, S., Sugihara, H. and Wakabayashi, I. (2001): Chronic central infusion of ghrelin increases hypothalamic neuropeptide Y and Agouti-related protein mRNA levels and body weight in rats. Diabetes, 50: 2438-2443.
19. Kohno, D., Nakata, M., Maekawa, F., Fujiwara, K., Maejima, Y., Kuramochi, M., et al. (2007): Leptin suppresses ghrelin-induced activation of neuropeptide Y neurons in the arcuate nucleus via phosphatidylinositol 3-kinase- and phosphodiesterase 3-mediatedpathway. Endocrinology, 148: 2251-2263.
20. Kojima, M., Hosoda, H., Date, Y., Nakazato, M., Matsuo, H. and Kangawa, K. (1999): Ghrelin is a growth-hormone-releasing acylated peptide from stomach. Nature, 402: 656-660.
21. Kojima, M., Hosoda, H., Sawaguch, A., Mondal, M.S., Suganuma, T. and Matsukura, S. (2000): Ghrelin, a novel growth hormone-releasing acylated peptide, is synthesized in a distinct endocrine cell type in the gastrointestinal tracts of rats and humans. Endocrinology, 141: 4255-4261.
22. Korbonits, M. and Grossman, A.B. (2004):  Ghrelin: update on a novel hormonal system. European Journal of Endocrinology, 151: S67-S70.
23. Lixin, W., David, H. and Saint-Pierre, Y. (2002): Peripheral ghrelin selectively increases Fos expression in neuropeptide Y – synthesizing neurons in mouse hypothalamic arcuate nucleus. Neuroscience Letters, 325: 47-51.
24. Masafumi, K., Suzuko, H., Masatomo, W., Kenji, K., and Toshihiko, Y. (2008): Ghrelin in Pancreatic Islets Restricts Insulin Release by Attenuating Ca2+ Signaling in ß-Cells. University Graduate School of Medical and Dental Science, 254: 591-598.
25. Masuda, Y., Tanaka, T., Inomata, N., Ohnuma, N., Tanaka, S., Itoh, Z., et al. (2000): Ghrelin stimulates gastric acid secretion and motility in rats. Biochemical and Biophysical Research Communications, 276: 905-908.
26. Moltz, J.H. and McDonald, J.K. (1985):  Neuropeptide Y: direct and indirect action on insulin secretion in the rat. Peptides, 61155-1159.
27. Qader, S.S., Lundquist, I., Ekelund, M., Håkanson, R. and Salehi, A. (2005): Ghrelin activates neuronal constitutive nitric oxide synthase in pancreatic islet cells while inhibiting insulin release and stimulating glucagon release. Department of Surgery, 128(1):51-56.
28. Prado, C.L., Pugh-Bernard, A.E., Elghazi, L., Sosa-Pineda, B. and Sussel, L. (2004): Ghrelin cells replace insulin-producing β cells in two mouse models of pancreas development .Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101: 2924-2929.
29.  Prodam, F., Bellone, S. and Corneli, G. (2008): Ghrelin: A molecular target for weight regulation, glucose and lipid metabolism. Recent Patents on Endocrine, Metabolic and Immune Drug Discovery, 2(3): 178-193.
30. Shintani, M., Ogawa, Y., Ebihara, K., Aizawae, M., Miyanaga, F., Takaya, K., et al. (2001): Ghrelin, an endogenous growth hormone secretagogue, is a novel orexigenic peptide that antagonizes leptin action through the activation of hypothalamic neuropeptide Y/Y1 receptor pathway. Diabetes, 50: 227-232.
31. Victoria, S., Donna, M. and Simon, M. (2007): Rapid changes in the sensitivity of arcuate nucleus neurons to central ghrelin in relation to feeding status. Physiology and Behavior, 23: 180-185.
32. Von Blankenfeld, G., Turner, J., Ahnert-Hilger, G., John, M., Enkvist, M.O., Stephenson, F., et al. (1995): Expression of functional GABAA receptors in neuroendocrine gastropancreatic cells. Pflugers Arch., 430: 381-388.
33. Waeber, G., Thompson, N. and Waeber, B. (2007): Neuropeptide Y expression and regulation in a differentiated rat insulin-secreting cell. Endocrinology, 133: 1061-1067.
34. Wierup, N., Svensson, H., Mulder, H. and Sundler, F. (2002): The ghrelin cell: A novel developmentally regulated islet cell in the human pancreas. Regulatory Peptides, 107: 63-69.