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编号:10283723
大鼠室旁核CRF神经元在烫伤应激中的变化
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 1999年第3期
     作者:李泽桂 陆振山 蔡文琴 方一心

    单位:李泽桂 蔡文琴 方一心 第三军医大学基础医学部组织学与胚胎学教研室 重庆,400038 ;陆振山 华西医科大学组织学与胚胎学教研室 成都,610000

    关键词:大鼠;下丘脑室旁核;促肾上腺皮质素释放激素;烧伤;应激

    第三军医大学学报990303

    提要 目的:探讨丘脑下部室旁核(PVN)促肾上腺皮质释放因子(CRF)在烫伤应激中的作用。方法:在大鼠清醒状态下给予标准的25%Ⅲ度皮肤烫伤,伤后24 h杀动物,用免疫细胞化学ABC法显示PVN的CRF阳性神经元和正中隆起内的CRF阳性纤维,结果用显微图像分析技术处理。结果:①烫伤大鼠PVN代表平面CRF神经元的总面积增大,免疫染色增强。②正中隆起的CRF免疫染色阳性纤维的面积密度和免疫染色强度差异无显著性。③烫伤大鼠第三脑室室管膜内出现少量含CRF的触液神经元。结论:烫伤应激使CRF在胞体的合成和末梢的释放均增加,这些增加的CRF可在正中隆起释放入血或可能通过触液神经元释放入脑脊液,参与丘脑下部-垂体-肾上腺轴的调节。
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    中图法分类号 R363

    Changes of corticotropin-releasing factor neurons in the paraventricular nucleus after scalding in rats

    Li Zegui, Lu Zhenshan, Cai Wenqin, Fang Yixin

    (Department of Histology and Embryology, Third Military Medical University, Chongqing,400038)

    Abstract Objective: To study the effects of corticotropin-releasing factor (CRF) neurons in the paraventricular nucleus( PVN) on the stress after scalding in rats. Methods: Adult male wistar rats were inflicted with 25% TBSA full thickness scalding. They were killed 24 h after injury. The CRF positive neurons in the PVN and the CRF-positive fibers in the median eminence were displayed with ABC immunocytochemical technique and analyzed with the microscopic image analyser system. Results: The areas and immunostaining intensity of the CRF-positive neurons in the PVN were larger and heavier in the scalded rats than in the control but no such difference was found in the CRF-positive fibers in the median eminence. A small amount of cerebrospinal fluid-contacting neurons were found in the ependyma. Conclusion: Our findings suggest that there was an increase of CRF synthesis in the neurons of the PVN and CRF releasing in the terminals of the median eminence after scalding. The increased amount of CRF may enter the capillaries in the median eminence or release into cerebrospinal fluid through the contacting neurons. Consequently, CRF participates in the modulation of the hypothalamus-pituitar-adrenal axis during scalding stress.
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    Key words paraventricular hypothalamic nucleus; corticotropin-releasing hormone; burns; stress; rats

    促肾上腺皮质释放因子(Corticotropin-releasing factor,CRF)是含41个氨基酸残基的多肽,与内分泌、神经化学、行为等多种生理反应有关,因而不难解释分布于中枢神经系统的CRF神经元是异质性的。但在遍布中枢的CRF神经元群体中,仅有少数与应激(Stress)有关,其中丘脑下部室旁核(Paraventricular nucleus,PVN)的CRF神经元就是各种应激反应的主要调节者[1]。PVN内CRF的增高或降低,取决于应激反应的类型。Rivest等[2]的研究显示,在免疫应激(Immunogenic stress)时,脑内所有的CRF表达区域中,仅PVN显示增加了CRF的转录活性。PVN的CRF胞体发出突起投射到正中隆起,将激素释放入垂体门脉系统,调节前叶腺细胞合成和分泌促肾上腺皮质激素(ACTH)。
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    烫伤对机体是一种急性的损伤性应激反应,作为神经内分泌中枢的丘脑下部必定受到刺激而产生形态结构的可塑性变化,其中室旁核的CRF神经元在烫伤应激中的变化鲜见文献报道。我们先前的工作也证实了烫伤应激使大鼠室旁核合成加压素(Vasopressin,VP)和胆囊收缩素(Cholecystokinin,CCK)增多[3]。在此基础上本实验用免疫组化和图像分析技术检测PVN的CRF神经元和正中隆起的CRF纤维在烫伤应激中的变化,旨在为CRF参与神经内分泌调节提供形态学依据。

    1 材料和方法

    1.1 动物与分组

    成年雄性Wistar大鼠20只,按随机配对的原则分为4组。第1组于伤后24 h经侧脑室按1mg/kg注入秋水仙素,用于观察PVN和第三脑室室管膜内的CRF阳性细胞;第3组不经秋水仙素处理,用于观察ME的CRF阳性纤维。第2、4组分别为第1、3组的对照组。动物模型制备按第三军医大学烧伤研究所提供的方法进行,即将实验组动物于清醒状态下捆绑固定背部剃毛后浸入95℃恒温水浴锅15 s,造成25%Ⅲ度皮肤烫伤,致伤时间均在上午10∶00~12∶00进行,对照组动物捆绑固定剃毛后用温水浸泡背部。伤后24 h取材(秋水仙素处理组于注射后12 h取材)。
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    1.2 试剂

    兔抗CRF血清购自美国Immune Nuclear公司,工作浓度1∶2500,生物素化的羊抗兔IgG购自美国Vector公司,工作浓度1∶200,ABC复合物购自美国Vector公司,工作浓度1∶100。

    1.3 免疫组化程序

    动物经戊巴比妥钠腹腔麻醉,经左心室插管至升主动脉,生理盐水冲洗血管,Zambonis液灌注固定。6h后剥脑修块,入相同固定液于4℃后固定6~8h,AO恒冷箱切片机切片,厚30 μm。经PBS洗涤后入兔抗CRF血清于37℃孵育2.5 h,转4℃33 h。然后进二抗37℃孵育2h,入ABC复合物37℃孵育1h。最后于新鲜配制的DAB-H2O2显色。以上各步骤间均以PBS充分漂洗。

    1.4 免疫组化对照实验
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    1.4.1 吸收实验 按100 μg/ml将CRF抗原加入CRF抗血清,混匀,室温静置12 h,取上清液代替一抗孵育切片。

    1.4.2 替代实验 用正常兔血清代替一抗孵育切片。

    1.4.3 空白对照 用PBS代替一抗孵育切片。

    1.5 显微图像分析和统计学处理

    用显微图像分析仪(MIAS-200)检测,每只动物每一部位从前往后测5张切片,面积用象点数表示,免疫反应强度用灰度值表示。检测指标为:①PVN内CRF阳性细胞的平均总面积(PVN内阳性细胞面积之和)和平均灰度;②ME内CRF阳性纤维的平均密度(CRF纤维面积/ME总面积)和平均灰度。PVN面积和灰度、ME面积密度和灰度用配对计量资料比较的t检验分析。

    2 结果
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    2.1 CRF免疫反应阳性神经元在PVN的分布及在烫伤应激中的变化

    CRF只存在于PVN小细胞部,主要分布于内侧亚核和后部亚核。以双极或梭形细胞为主,亦可见多极细胞,胞浆内免疫反应产物较淡,分布均匀。显微图像分析结果显示,见表1,烫伤大鼠PVN内CRF免疫反应阳性细胞的平均总面积大于对照组,见图1、2,有高度差异显著(P<0.002)。同时实验组的灰度值低于对照组(P<0.005),提示烫伤应激使PVN合成CRF增多。另外在第三脑室室管膜内还观察到少量含CRF的触液神经元,见图3。

    图1 对照大鼠PVN内的CRF阳性细胞 (ABC×100)

    Fig 1 The CRF-positive cells in the PVN of the control rat (ABC×100)
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    图2 烫伤大鼠PVN内的CRF阳性细胞 (ABC×100)

    Fig 2 The CRF-positive cells in the PVN of the burnt rat (ABC×100)

    图3 烫伤大鼠第三脑室室管膜内CRF阳性的CSF-CNs (ABC×400)

    Fig 3 The CRF-positive CSF-CNs in the ependyma of the rat third ventricle (ABC×400)

    2.2 ME内CRF免疫反应阳性纤维的变化

    观察到CRF免疫反应阳性纤维主要分布于ME外带,见图4。显微图像分析结果显示,见表2,实验组ME内CRF阳性纤维的面积密度和免疫反应强度均与对照组差异无显著性(P>0.05),提示烫伤后PVN合成的CRF又在ME外带被迅速释放。
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    图4 大鼠正中隆起内CRF阳性神经纤维 (ABC×100)

    3v:第三脑室

    Fig 4 The CRF-positive neurites in median eminence (ABC×100)

    3v:third ventricle

    表1 PVN内CRF阳性神经元的面积和灰度比较

    Tab1 Comparison of area and grey degree of CRF-positive neurons in PVN Animal

    number

    Area
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    Grey degree

    Burned

    Control

    Burned

    Control

    1

    4783

    2942

    103.0

    111.4

    2

    4459

    2696
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    97.8

    105.0

    3

    5039

    2443

    99.8

    103.4

    4

    3969

    2656

    103.8

    113.2

    5
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    4796

    3392

    87.0

    98.8

    x±sx

    4609±184.6

    2826±161.8

    98.3±3.0

    106.4±2.7

    t=7.849

    P<0.002

    t=5.979
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    P<0.005

    表2 ME内CRF阳性纤维的面积密度和灰度比较

    Tab 2 Comparison of area density and grey degree of CRF-positive reurites in ME Animal

    number

    Area density

    Grey degree

    Burned

    Control

    Burned

    Control
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    1

    0.7007

    0.7201

    64

    62

    2

    0.7470

    0.6598

    56

    55

    3

    0.7203

    0.6960
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    50

    44

    4

    0.6580

    0.7567

    70

    55

    5

    0.6672

    0.6269

    73

    51±
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    0.6986±0.017

    0.6919±0.023

    62.7±4.31

    53.2±2.92

    t=0.213

    P>0.05

    t=2.324

    P>0.05

    3 讨论

    本观察到烫伤应激大鼠PVN内CRF的总面积增大,免疫反应染色增强。提示应激中PVN内合成大量的CRF以适应机体调节的需要。在正中隆起,烫伤大鼠与对照大鼠的CRF阳性纤维的面积密度与染色强度差异无显著性,提示在PVN合成的CRF在正中隆起又被迅速释放,参与丘脑下部-垂体-肾上腺轴的调节。
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    综合本实验结果和其它文献报道,我们认为烫伤应激情况下CRF参与了垂体ACTH的调节。根据是:①中枢内CRF的主要合成部位是PVN的小细胞部,CRF的主要释放部位是正中隆起的外带。提示CRF主要经垂体门脉系统到腺垂体调节ACTH分泌。②在应激中,PVN内CRF升高的同时伴随有CRF mRNA的升高[4]。提示应激使CRF合成增加。③中和CRF的作用或用CRF受体的拮抗剂处理,可降低ACTH的分泌。④有高亲合力的CRF受体分布于垂体前叶的ACTH分泌细胞[5]

    研究发现,CRF受体有两型,CRF-1型受体[6]和CRF-2型受体[7]。CRF-1受体主要分布于中枢,而CRF-2受体主要在周围组织表达[8]。一个有趣的现象是,正常情况下CRF含量较高的PVN,CRF-1受体mRNA却很低甚至检测不到,但在应激条件下,PVN的CRF-1受体mRNA才明显升高[9]。提示应激中升高的CRF可能激活了自身的受体。在PVN内这种CRF自身激活的现象称为CRF自身调节的超短阳性反馈回路(Ultra-short positive feedback loop)[10]。形态学研究也显示PVN内CRF胞体与CRF终末形成突触连系。本实验观察到第三脑室室管膜内含有CRF阳性的触液神经元,推测其可将CRF释放入脑脊液;而伸长细胞可将释放入脑脊液中的CRF转运入脑实质,通过超短阳性反馈回路加强CRF自身的合成和分泌。从而在应激条件下发挥经济高效的作用,以使机体在应激源的不断刺激下,不断合成CRF以达到新的内环境平衡。
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    作者简介:李泽桂,女,46岁,副教授,硕士

    参考文献

    1 Hwang B H, Guntz J M. Downregulation of corticotropin-releasing factor mRNA, but not Vasopressin mRNA, in the paraventricular hypothalamic mucleus of rats following nutritional stress. Brain Res Bull,1997,43(5):509

    2 Rivest S,Laflamme N. Neuronal activity and neuropeptides gene transcrption in the brains of immune-challenged rats. Neuroendocrinol,1995,7(7):501
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    3 李泽桂,陆振山,方一心,等.烫伤大鼠室旁核和触液神经元中胆囊收缩素的变化.解剖学报,1993,30(1):15

    4 Lightman S L, Harbuz M S, Knight K A, et al. CRF mRNA in normal and stress conditions. Ann N Y Acad Sci,1993,697(29):28

    5 De Souza E B. C R F receptors:physiology, phamacology,biochemistry and role in central nervous system and immune disorders. Psychoneuroendocrinology,1995,20(6):789

    6 Chen R, Lewis K A, Perrin M H, et al. Expression cloning of a human corticotropin-releasing factor receptor. Proc Natl Acad Sci USA,1993,90(19):8967
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    7 Liaw C W, Lovenberg T W, Barry G, et al. Cloning and characterization of the human corticotropin-releasing factor-2 receptor complementary deoxyribonucleic acid. Endocrinology,1996,137(1):72

    8 Iredale P A, Terwilliger R, Widnell K L, et al. Differential regulation of CRF1 receptor expression by stress and agonist treatments in brain and cultured cells. Mol Pharmacol,1996,50(5):1103

    9 Rivest S, Laflamme N, Nappi R E. Immune challenge and immobilization stress induce transcription of the gene encoding the CRF receptor in selective nuclei of the rat hypothalamus. J Neurosci,1995,15(4):2680

    10 Mansi J A, Rivest S, Drolet G. Regulation of corticotropin-releasing factor type 1(CRF1) receptor mRNA in the paravetricular nucleus of rat hypothalamus by exogenous CRF. Endocrino,1996,37(11):4619

    (收稿:1998-09-15;修回:1999-02-05), 百拇医药