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编号:10497251
雌激素受体与代谢型谷氨酸受体在延髓和脊髓的分布与共存*
http://www.100md.com 《同济大学学报(医学版)》 1999年第2期
     作者:魏瑛 朱长庚 刘庆莹 马春玲 郝建东

    单位:同济医科大学基础医学院解剖学教研室, 武汉 430030

    关键词:受体;雌激素;谷氨酸;延髓;脊髓

    同济医科大学学报990204 摘要 采用免疫细胞化学双重标记方法研究了雌性大鼠延髓和脊髓内雌激素受体(ER)和代谢型谷氨酸受体1亚型(mGluR1) 的分布与共存,以探讨在受体水平神经与内分泌的相互关系。结果发现:链霉亲和素ABC法显示ER免疫反应产物呈棕色, mGluR1免疫反应产物呈蓝黑色。ER和mGluR1在脊髓和延髓有广泛的分布: 在脊髓的颈、胸、腰段, ER分布于腹角、背角和侧角; mGluR1的分布与ER相似, 但以腹角和背角较为丰富。在延髓, ER分布于舌下神经核、迷走神经背核、三叉神经脊束核、孤束核和网状结构; mGluR1的分布与ER相似,但在数量上有差别。此外, 在延髓和脊髓ER和mGluR1广泛共存于许多神经细胞内,即存在着双标细胞。结果提示:雌激素和谷氨酸可通过共存于同一神经细胞的受体, 进而在信使、基因和转录水平相互作用, 调节神经细胞的机能活动。
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    中图法分类号 Q51, R322.81

    Distribution and Coexistence of Estrogen Receptor and mGlutamate Receptor

    Subunit 1 in the Spinal Cord and Medulla Oblongata in Rats

    Wei Ying, Zhu Changgeng, Liu Qingying et al

    Department of Anatomy, School of Basic Medical Sciences, Tongji Medical University, Wuhan 430030

    Abstract Immunocytochemical double labeling method was used to investigate the distribution and coexistence of estrogen receptor (ER) and metabotropic glutamate receptor subunit 1 (mGluR1) in the medulla oblongata and spinal cord in female rats, to explore the relationship between nervous and endocrine system at the receptor level. The results showed that the ER and mGluR1 immunoreactive products were demonstrated as brown and blue-dark color by means of SABC method respectively. ER and mGluR1 widely distributed in the spinal cord and medulla oblongata: in the cervical, thoracic and lumbar spinal cord, ER distributed in ventral, dorsal and lateral horns; the distribution of mGluR1 was similar to ER but mainly in the ventral and dorsal horns. In the medulla oblongata, ER distributed in the hypoglossal nucleus, dorsal nucleus of vagus nerve, nucleus of spinal trigeminal tract, nucleus of solitary tract and reticular formation; the distribution of mGluR1 was similar to ER, but different in quantity. In addition, there were many neurons in which ER and mGluR1 coexisted, i.e., double labeling cells. The results suggested that estrogen and glutamate might regulate the functional activities of neurons through the receptors coexisting in same neurons and further by the mutual influences at messenger, gene and transcription levels.
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    Key words receptor, estrogen; glutamate; medulla oblongata; spinal cord

    神经内分泌是调节机体各种生命活动的重要途径[1], 神经与内分泌系统之间又存在着密切而复杂的联系, 这种联系首先是通过受体实现的, 即神经细胞上存在内分泌激素的受体, 内分泌细胞上也存在神经递质的受体[2,3]。然而, 关于这两种受体共存的研究却很少。我们最近对雌激素和代谢型谷氨酸在前脑的共存进行了探讨, 为了证明这种关系的普遍性, 本文拟对延髓和脊髓内雌激素受体(ER)和代谢型谷氨酸受体1亚型(mGluR1) 的分布和共存作进一步研究, 从而为神经内分泌调节的机制提供新的资料。

    1 材料与方法

    实验选用雌性大鼠8只, 体重220~280 g, 通过阴道涂片确定为动情期或动情前期[4], 在戊巴比妥钠麻醉(40 mg/kg)下, 经升主动脉先用生理盐水溶液100 ml 冲洗, 然后灌注40 g/L多聚甲醛磷酸缓冲液(pH 7.4) 400 ml, 取延髓和颈、胸、腰段脊髓, 后固定于上述灌注液中2 h, 再入200 g/L 蔗糖磷酸缓冲液中过夜至组织块沉底, 次日作恒冷箱额状切片, 厚20 μm, 用漂浮切片进行免疫组织化学SABC法双重标记染色。程序如下: 首先用小鼠抗ER血清(药盒工作液, Dako公司产品) 和兔抗mGluR1血清(1∶250, 日本京都大学重木农一和水野升教授惠赠) 分别或共同孵育切片,4 ℃,72 h, 再用生物素化的马抗小鼠血清(1∶150, 北京中山公司产品, 37 ℃,1 h)和链霉亲和素抗生物素-辣根过氧化酶复合物(SA-HRP,1∶200, 北京中山公司产品, 37 ℃, 1 h) 孵育, DAB呈色。继之, 用生物素化羊抗兔血清(1∶150, 北京中山公司产品, 37 ℃, 1 h) 孵育, 葡萄糖氧化酶-硫酸镍铵法呈色。在上述各步骤之间均用PBS充分洗涤切片。常规脱水、透明、封片。对照试验: ①在共同孵育切片时,将其中的一抗省去或用正常羊血清代替, 结果不出现相应的免疫反应, 只出现另一种抗原-抗体反应。②呈色混合试验:在第一套染色程序完成后, 切片经PBS充分洗涤, 然后直接进行第二套染色程序中的呈色步骤, 因没加一抗,结果为阴性。表明两套免疫反应之间无互相干扰, 本实验具有免疫学特异性。
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    2 结 果

    在大鼠脊髓和延髓的切片上, 可见3种标记细胞:① ER单标细胞, 免疫反应产物位于胞浆和核内,呈均匀的棕黄色(图1); ②mGluR1单标细胞, 免疫反应产物呈蓝黑色颗粒状, 沉着于胞膜(图2); ③ER/mGluR1双标细胞, 胞浆和胞核含棕色反应产物; 颗粒状蓝黑色反应产物沉着于胞膜(图3)。在脊髓的颈、胸、腰段, ER和mGluR1免疫阳性细胞分布于腹角、侧角和背角,但以mGluR1占优势。ER阳性神经细胞在腹、背角呈中等密度分布, 在侧角分布较少; mGluR1阳性细胞在腹角、背角分布最密集, 在侧角较少(图1~4)。两种免疫阳性细胞在腹角以大、中型多角形细胞为主, 在背角以中、小型梭形或椭圆形细胞为主。双标细胞主要分布腹角和背角, 其数量约占3 种标记细胞总数的50 %(图3,4)。在延髓, ER阳性神经细胞在舌下神经核分布最为密集, 在孤束核、迷走神经背核、三叉神经脊束核和网状结构为中等密度分布,在薄、楔束核分布最少。mGluR1 阳性神经细胞则以网状结构和三叉神经脊束核分布最密集,在舌下神经核,薄、楔束核,孤束核和迷走神经背核为中等密度分布。未见ER或mGluR1 阳性细胞分布于缝核和下橄榄核。两种免疫阳性细胞以中等大多角形细胞为主,其余为梭形或椭圆形。双标细胞主要分布于网状结构和舌下神经核,其数量约占3种标记细胞总数的40 %(图5,6)。
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    图1 大鼠脊髓腹角的ER免疫阳性细胞, 免疫反应产物呈棕褐色, 位于胞浆内 ×100

    图2 大鼠脊髓腹角的mGluR1免疫阳性细胞, 免疫反应产物呈蓝黑色, 位于胞膜 ×100

    图3 大鼠脊髓腹角内的ER/mGluR1免疫双标细胞(↑↑), ER单标细胞(↑)和

    mGluR1单标细胞(Δ) ×100

    图4 大鼠脊髓背角内的ER/mGluR1 免疫双标细胞(↑↑) , ER单标细胞(↑)和

    mGluR1单标细胞(Δ) ×100

    图5 大鼠延髓舌下神经核内的ER/mGluR1 免疫双标细胞(↑↑)和 ER单标细胞(↑) ×100
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    图6 大鼠延髓网状结构内的ER/mGluR1 免疫双标细胞(↑↑), ER单标细胞(↑)和

    mGluR1单标细胞(Δ) ×100

    3 讨 论

    关于ER存在于中枢神经细胞已有报道, Shughrue[5] 等观察到在脊髓ER位于第Ⅲ-Ⅳ和Ⅷ、Ⅸ层。Williams报道[6]ER免疫反应神经元存在于雌性大鼠的腰骶段脊髓, 包括背角、第Ⅴ层、骶副交感核及第Ⅹ层。我们的实验结果与此基本一致, 即ER阳性神经元存在于腹、背角各层及侧角,但在第Ⅹ层未见ER阳性细胞。Simonian和Herbison报道[7], ER阳性神经元位于延髓尾侧部的网状结构和三叉神经脊束核。我们的观察结果较为广泛, ER阳性神经元除分布于上述部位外, 还分布于舌下神经核、孤束核、迷走神经背核以及薄、楔束核。这种差别可能与我们所用的SABC法更为敏感有关。
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    关于代谢型谷氨酸受体在延髓和脊髓的分布, 王智明等报道[8], mGluR1分布于延髓的孤束核、三叉神经脊束核、网状结构、下橄榄核及中央灰质。我们的观察结果与此基本一致,但在下橄榄核未见mGluR1阳性细胞, 而在舌下神经核、迷走神经背核和薄、楔束核则有mGluR1阳性细胞分布。至于脊髓内mGluR1的分布,Shigemoto等观察了mGluR1 mRNA在大鼠脊髓分布于后角胶状质、腹角的运动神经元和中央管周围灰质[9], 本实验还见到mGluR1分布于背角浅层和侧角,但不分布于第Ⅹ层,这种差别可能与所用的两种方法不同(显示mRNA与显示蛋白质合成最终产物不完全相同)所致。

    以上资料说明, 延髓和脊髓内ER和mGluR1的分布通过运动性、感觉性和植物性神经核团参与各种有关功能的调节。

    关于ER与神经递质受体的共存是神经内分泌领域的新课题, Thind等曾报道ER存在于谷氨酸或GABA神经元(即与递质共存)[10]。最近, Diano等的实验证明[11], 边缘系和下丘脑的性腺激素类固醇通过其受体调节兴奋性递质谷氨酸AMPA受体的表达而影响边缘系和下丘脑的功能, 并用免疫组化双标法显示出ER和AMPA受体在边缘系的神经元内共存。但在延髓和脊髓至今未见ER与递质受体共存的报道。本文首次观察到在延髓和脊髓内ER/mGluR1双标细胞占全部标记细胞的40 %~50 %。这种共存在神经内分泌系统对机体生理活动的功能整合中具有重要意义。Murphy 等[3]报道, 雌激素可通过减少海马神经元的GABA传递而增加树突棘的密度。Singer等[12]报道, 雌激素可防止谷氨酸对大脑皮质神经元的毒性。至于这两种受体互相作用的机制,目前尚不明了。推测可能通过对话(crosstalk)和转录干扰(transcription interference)来实现。Uht等报道[13], 雌激素和糖皮质激素这两种作用不同的激素通过受体共同作用于下丘脑神经元, 其最终效应是借对激素反应元件AP-1的功能整合实现的。这一途径可能与ER/mGluR1共存的细胞内机制有关。因为, ER是直接与AP-1发生作用, mGluR1则通过与G蛋白偶联,经IP3导致胞内钙释放再作用于AP-1, 故AP-1是这两种不同信号转导途径的共同环节。
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    *国家自然科学基金资助项目 (No.39330210)

    参考文献

    1 朱长庚. 免疫-神经-内分泌网络. 解剖学报,1993,24(2):216

    2 Alves S E, Lopez V, Mc Ewen B S et al. Differential colocalization of estrogen receptor beta with oxytocin and vasopressin in the paraventricular and supraoptic nuclei of the female rat brain: an immunocytochemical study.Proc Natl Acad Sci USA, 1998, 95:3281

    3 Murphy D D, Cole N B, Greenberger V et al.Estradial increases dendritic spine density by reducing GABA neurotransmission in hippocampal neurons.J Neurosci, 1998,18:2550
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    4 苗 明.实验动物和动物实验技术.北京:中国中医药出版社, 1997. 63

    5 Shughrue P J, Lane M V, Merchenthler I.Comparative distribution of estrogen receptor-alpha and beta mRNA in the rat central nervous system.J Coml Neurol ,1997,388:507

    6 Williams S J, Papka R E.Estrogen receptor-immune reactive neurons are present in the female rat lumbosacral spinal cord. J Neurosci Res,1996,46:492

    7 Simonian S X, Herbison A E.Differential expression of estrogen receptor and neuropeptide Y by brainstem A1 and A2 noradrenaline neurons. Neuroscience,1997, 76:517
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    8 王智明,李云庆,施际武.大鼠脑内代谢型谷氨酸受体1、1α亚型的定位分布.解剖学报,1996,76(2):517

    9 Shigemoto R, Nakanishi S, Mizuno N. Distribution of the mRNA for a metabotropic glutamate receptor (mGluR1) in the central nervous system: an in situ hybridization study in adult and developing rat. J Comp Neurol,1992,322:121

    10 Thind K K, Goldsmith P C. Expression of estrogen and progesterone receptors in glutamate and GABA neurons of the pubertal female monkey hypothalamus. Neuroendocrinology,1997, 65:314
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    11 Diano S, Naftolin F, Horvath T L. Ganadal steroid target AMPA gutamate receptor-containing neurons in the rat hypothalamus, septum and amygdala: a morphological and biochemical study. Endocrinology, 1997,138:778

    12 Singer C A, Rogers K L, Strickland T M et al. Estrogen protects primary cortical neurons from glutamate toxicity. Neurosci Lett, 1996, 212:13

    13 Uht R M, Anderson C M, Webb P et al. Transcriptional activities of estrogen and glucocorticoid receptors are functionally integrated at the AP-1 response element. Endocrinology, 1997, 138:29 00

    收稿日期:1998-09-02, http://www.100md.com