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急性应激对成年鼠血浆肾素活性、AngⅡ水平和海马细胞骨架的影响

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中国病理生理杂志Chinese Journal of Pathophysiolo !丝( Q 2;! 二 ・l989・ [文章编号]1000—4718(2008)l0—1989—04 急性应激对成年鼠血浆肾素活性、Ang 1I水平 和海马细胞骨架的影响 孙国刚 , 欧册华 , 陈 波 , 陈 跃 , 范光碧 (泸州医学院’解剖学教研室, 附属医院麻醉科, 附属医院核医学科, ̄t)ll泸州646000) [摘要] 目的:观察急性应激对雌、雄成鼠血浆肾素活性(PRA)、血管紧张素Ⅱ(AngU)水平的影响和应激 鼠背侧海乌细胞骨架的改变。方法:按雌、雄性分组,将sD成鼠束缚并倒悬应激6 h/d,3 d后通过放射免疫法测 定PRA、AngII水平,用免疫组织化学方法观察海马巢蛋白(nestin)、神经丝蛋白200(NF200)表达的变化。结果: ①雌、雄性应激大鼠血浆PRA水平均比正常对照组显著下降(P<0.01),而且雌、雄动物血浆PRA/AnglII;L值下降幅 度接近。②应激组背侧海马齿状回、CA3区内nestin、NF200免疫阳性物总面积(sum of area,SA)和累积吸光度(inte— gral absorbance,/A)均明显低于对照组(P<0.01)。结论:急性应激时大鼠背侧海马内神经元的细胞骨架损害可能与 应激动物血浆PRA水平变化存在某种联系。 [关键词]应激;肾素;海马;巢蛋白;神经微丝蛋白质类;大鼠 [中图分类号] R363 [文献标识码] A Acute stress affects the PRA and AnglI levels in plasma and the cytoskele- tons in hippocampus in adult rats SUN Guo—gang ,OU Ce—hua ,CHEN Bo ,CHEN Yue ,FAN Guang—bi ( Department ofanatom), Department ofArtesthesiology,Ailfiated hospital, Departentm ofNuclear Medicine,Ailfiated hospital Luzhou Medical College.Luzhou 646000,China.E~mail:5 16562@sina.corn) [ABSTRACT AIM:To observe the changes in plasma rennin activity(PRA)and angiotensinⅡ(AngⅡ)level and the cytoskeletons in dorsal hippocampus(DH)in male and female stressed rats.METHODS:The adult Sprague— Dawley male and femal rats were stressed for 6 h per day.Three days later,the levels of PRA and Ang lI in plasma were determined by radioimmunoassay,and the expression of nestin and NF200 in dentate gyms(DG)and CA3 regions were observed with immunohistochemical staining.RESULTS:①The levels of PRA in plasma of male or female rats were de— creased in stressed rats compared with control groups(P<0.01 1.The level of Ang II in plasma was reduced in stressed fe— male rats compared with control female rats,but there was a similar decrease of the ratio change of PRA/Ang U in plasma between the male and female stressed groups. ̄)The sum of area(SA)and integral absorbance(/,4)of nestin/NF200一 positive cells in inner blade(IBL)of DG and CA3 region of DH were decreased in the stressed male and female rats eonl— pared with control groups(P<0.01).CONCLUSION:These data suggested that the injury of cytoskeletons in neurons and neuronal precursors in DH might be related to the decrease in PRA of plasma in acute stressed rats. [KEY WORDS』 Stress;Renin;Hippocampus;Nestin;Neurofilament proteins;Rats 应激能导致人和动物的生理、心理以及行为发 固酮系统的应激性变化时,很少考虑到实验动物的 生改变,海马是应激时中枢神经系统损伤的主要部 性别因素。为了明确应激早期血浆肾素一血管紧张 位 。目前,应激所引起的学习记忆相关脑区的 素变化是否与动物性别有关,同时观察应激早期动 细胞骨架可塑性改变,是重要的热点领域 。 。但 物海马神经细胞的细胞骨架可塑性变化,本研究通 是,各种应激造模方法对实验动物海马结构和功能 过放射免疫分析和免疫组织化学相结合的方法,观 影响的报道差异较大,甚至截然相反 卜“ ;而且,现 察了急性恶性刺激对成年Sprague—Dawley(SD)大 有文献在分析应激动物血浆肾素一血管紧张素一醛 鼠血浆肾素活性(plasma rennin activity,PRA)、血管 [收稿日期]2008—05—29 E—mail:516562@sina.corn [修回日期]2008—07—31 [基金项目]泸州医学院自然科学研究基金课题资助(No.0602010) ・1990・ 紧张素Ⅱ(angiotensin lI,Ang 11)水平和海马内巢蛋 前的各步之间,均按常规用磷酸缓冲液(PBS液)漂 白(nestin)、神经丝蛋白200(200 kD neurofilament 洗5次,每次5 rain。I抗nestin为兔多克隆抗体 protein,NF200)表达的影响。 (1:150—200,Rabbit,BA1289,Boster),NF200为小 材料和方法 鼠单克隆抗体(1:200,BM0100,Boster);lI抗为生物 素化羊抗兔和生物素化羊抗小鼠(1:200,BAIO01、 1动物分组 BA1003,Boster)。 实验于2006—2007年在泸州医学院神经生物 在免疫组织化学的DAB呈色结束、漂洗后,选 学研究室完成。大鼠由泸州医学院实验动物中心提 择部分切片用苏木精复染胞核。 供,选择清洁级3月龄正常SD大鼠16只,雌雄各 6图像采集 半,体重150—200 g,动物房温度维持在(22±3)oC, 光镜下观察,每只大鼠选取连续的5张切片,在 相对湿度为(50±20)%。动物先按性别分组,然后 400倍下,每张切片选取齿状回内板、CA3区的同一 随机分成正常对照组和急性应激组,数量各半。 区域拍照。采用lmage—Pro Plus 5.0图像分析系 2应激处理 统,对nestin与NF200免疫阳性物进行半定量检测, 大鼠在实验室内饲养1周后,将应激大鼠固定 分别测量nestin、NF200免疫阳性细胞总面积(sum of 在不锈钢圆筒上,头部置筒内底部封闭的一侧,身体 area,SA)和累积吸光度(integral absorbanee,/A)。 束缚固定于不锈钢圆筒的壁上,使大鼠处于束缚、禁 7统计学处理 饮食、避光并倒悬于1.0 m高的支架上6 h/d,四肢 数据用均数4-标准差( 4-s)表示,用SPSS 13.0 可动但不能挣脱逃跑,连续应激处理3 d,非应激时 统计学软件处理,运用t检验进行统计学分析。 与对照组一起正常饲养。 结 果 3采血、取脑及组织处理 在第3 d应激刺激结束后20 h(即实验第4 d), 1血浆PRA和Ang11的水平测定结果 将所有大鼠逐一用乙醚深度麻醉后开胸,每只大鼠 血浆PRA、AnglI水平的测定结果见表1。从表 经右心房迅速抽取静脉血3 mL。动物抽血后,立即 1可见,正常大鼠雌、雄性之间的PRA、Ang H有差异 经左心室插管、生理盐水灌洗(剪开右心房),然后4 (P<0.01),但PRA/Ang II平均比值比较接近(雌 ℃、4%多聚甲醛经主动脉灌注固定后,剥离并完整 性:雄性:1.77:1.58);本研究所使用的造模方法使 取脑,经冠状面将前脑按约4 mm的厚度切片,继续 雌雄应激大鼠血浆PRA水平与正常对照组相比均有 在4%多聚甲醛溶液中过夜,之后石蜡包埋。 显著下降(P<0.01);而angll水平与对照组相比,雄 4血浆肾素活性、血管紧张素Ⅱ的水平测定 性略有升高(P>0.05)、雌性明显降低(P<0.01),从 采集静脉血液后,迅速注入(在冰水浴中冷却 而使雌、雄应激大鼠血浆PRA/AnglI平均比值的下降 的)含酶抑制剂(EDTA)抗凝管、摇匀,冰水浴中冷却 幅度(雌性0.63,雄性0.71)也比较接近。 后,在4℃3 000 r/min离心5 min,分离血浆,移人专 表1血浆肾素活性和Ang II水平的放射免疫法测定 用试管中,一7O℃冰箱保存、备用。采用放射免疫方 Tab 1 The levels of PRA&Ang II in plasma detected by radio- 法测定,PRA、Ang II放免分析测定盒向天津市协和 immunoassay(面±s.n:8) 医药科技有限公司购买(PRA批号1 18353C,有效期 至2007.02.17:Ang II批号200612,有效期至 2007.01.30)。 5切片和组织染色 取有背侧海马中段的脑组织块进行连续冠状切 片,片厚5 p,m。 P<O.O1郴male control group;△P<O.O1 female or male 免疫组织化学染色采取ABC法,主要步骤:二 control group. 甲苯脱蜡,梯度乙醇水化,复合胰酶消化(37℃ 2背侧海马nestin、NF200的表达变化 30 min),3%H2O2室温氧化,10%羊血清孵育(37 oC Nestin和NF200在正常成年SD大鼠脑内背侧 30 min),加I抗后置4℃孵育并过夜,加Ⅱ抗孵育 齿状回各部和CA3区内均有表达,阳性细胞的胞质 (37℃30 min),加Ⅲ抗孵育(37 c【=30 min),DAB避 及突起表现为着色深度不一的棕色颗粒、斑片状或 光下显色,常规脱水、透明、封片。从加酶后到脱水 粗细不等的丝状物质(图1A、B、E、F)。 󰀀199l󰀀从表2看出急性应激3d后雌雄SD大鼠背侧,、能表达表2NV200的成熟神经元数量也有所减少n。海马齿状回内板的nestin、NF200阳性反应面积和累,齿状回内板化ChaIBLesl曲、NF200阳性反应物的SA和M变积光密度均明显减弱(P,<001.)提示在受到应激处nes—理后海马内神经前体细胞和成熟神经元表达tinTab2ngesofSA.nad/Aofnestin/NF200一positiveceHsin/NF200均有减少;而且一,同一部位nestin/NF200(互±sn=8)表达降低的程度是基本,致的。组织学观察发现应激组大鼠背侧海马CA3区锥体细胞层和齿状回内外板及门区颗粒细胞的、nestin、NF200阳性反应明显减弱其中以齿状回内深染阳性,细胞的数量明显减少(甚至缺失)为特征(图1CD、)‘,P<001.粥stressedgroup.FigIThetheernestin/NF200一positivesubstanceinIBLsandCA3d,regionofdorsalhippocampuonsinrats(IHC,,×400s).A,BnadEna,FeshowCA3winnerbladethesfde(IBL)otressentateresgyruc(DG)ly.natheCA3howreighintecontrotlgroupwC;DnadGH,howIBL,hdtgionmaindgrotivelyup;petiveA,CE,Gshtestainingin,nesinithhenamatoxylin;eB,DF,HinceNF200lls,it}lc—hetivtoxylin;res.pec.TheblackandblankalTOWSinB,DF,Hshowtheneuronsdthneuralprecursorersepely图1背侧海马齿状回内板和CA3区的nestin、Nnoo免疫阳性反应讨1、论PRA这可能是机体应激反应机制的复杂性和受性激素影响的表现;而且这些变化证明了本研究所用的固,急性应激对雌雄成鼠血浆和AngⅡ水平定复合刺激造模方法能够有效地引起雌雄成年、,、的影响大鼠肾素一一血管紧张素系统发生(PRA/An。gII比值本研究采用同时束缚倒悬和禁食的复合恶性刺、致变化的)应激性改变激法(6h/d)造模这类刺激方法能使受试动物处于,2关于应激早期大鼠海马内的细胞骨架损害持续的生理和心理应激状态动物肾素间血浆激3、一旧j』,能有效地引起模型、海马的神经细胞可塑性变化可以在应激后数小时至数天内发生,血管紧张素。一醛固酮系统的稳定性平衡,、_l“。在恶性心理应激早期除了情,,性发生变化d本研究首次发现正常雌雄两组大鼠之著差异;而且恶性心理应PRA绪反应以外还常常伴有脑结构与功能损害特别是对学习记忆相关脑区的损害¨他’’PRAAngll水平有显、、”J。后雌雄大鼠血浆3d、水平均有显著下降但,巢蛋白(nestin)是,VI类中间丝蛋白作为,,一种细雌雄大鼠应激后血浆AngIbk平呈现相反的变化。胞骨架蛋白最新研究证实、nestin不但广泛表达于成趋势(雄性略升高雌性降低),人成鼠脑内的神经前体细胞也能表达于海马内的成,、有趣的现象是不但正常雌雄PRA/AngII比值差异不大PRA/AngII比值下3d,SD大鼠血浆熟神经元、【l。”0’;、它的聚集组装和解聚能引起神经元的,而且应激。3d后雌雄大鼠形态位置伸缩性和突触等发生可塑性变化这些表达nes降程度也接近AngII本研究中应激,tin的细胞可能参与了学习记忆过程一¨只怕0。大鼠血浆PRA、水平变化虽然有性别差异NF200则是只表达于成熟神经元内的另种细胞骨架・1992・ 蛋白。有研究认为,从齿状回颗粒层向海马CA3区锥 中华精神科杂志,2007,40(2):117—119.  Bramham CR.Control of synaptic consolidation in the den. 体细胞层的神经前体细胞增殖、迁移和细胞间信号转 [7]导决定着海马的学习记忆功能_l -17]。 本研究中,正常成鼠背侧海马CA3区锥体细胞 层和齿状回颗粒层细胞均能表达nestin、NF200,提示 tate gylus:mechanisms,functions,and therapeutic impli- cations[J].Prog Brain Res,2007,163:453—471. [8] 柯江维,王建红,段荣.心理应激雌性大鼠海马一下 丘脑一垂体雌激素受体的变化[J],中国病理生理杂 志,2006,22(1):98—101. 正常成鼠背侧海马内同时存在神经前体细胞和成熟 神经元,这与相关文献是一致的¨ 。在恶性心理 刺激3 d后,模型大鼠背侧海马内神经元的功能和细 胞结构受损,导致细胞骨架蛋白nestin、NF200表达 [9]刘能保,洪小平,李晓恒,等.慢性复合应激对学习记 忆的影响及cAMP/PKA—CREB信号通路的作用[J]. 解剖学报,2006,37(6):6l1—616. 同步降低,这与其它应激方式导致的海马内细胞损 害结果相似 ’ 。 3应激时血浆PRA水平变化与海马神经细胞损害 的可能关系 众所周知,内皮肽、神经肽和谷氨酸等均在心理 应激的早期参与了应激过程。制动应激和急、慢性 心理应激、脑出血等均能导致血中内皮素一1(endo— thelin一1,ET一1)水平比正常时明显增高,在受刺激 后24—96 h内血浆和组织中ET一1水平达到高 峰 I3 J。 n等¨ 认为,当肾素的分泌受到内皮素强 抑制时,血浆肾素水平将下降;本研究应激性肾素降 低的结果证实了这个观点。另外,应激时的靶器官 损害同血浆(而不是靶组织内)的ET一1水平高度相 关 J,神经肽Y和谷氨酸也参与了海马内的细胞骨 架损害过程(我们将另文报道和分析)。因此,在恶 性心理应激早期,机体神经系统过度兴奋导致肽类 物质释放与合成异常,可能是血浆肾素一血管紧张 素系统和海马神经细胞应激性损害的共同原因,其 机制有待进一步研究。 [参考文献] [1] 张银娥,杨惠芳,宋 辉.应激与海马神经元凋亡 [J].工业卫生与职业病,2007,33(3):180—183. 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