Balb/c小鼠左右两侧大脑皮层IL-1β、 IL-6含量的不对称性
汕头大学医学院微生物学与免疫学教研室；汕头 515031 付清玲；李康生*
关键词：不对称性；大脑皮层；免疫调控；白细胞介素1β；白细胞介素6
摘要：为探讨左右侧大脑皮层白细胞介素1β (interleukine-1β, IL-1β)和白细胞介素6 (interleukine-6, IL-6)的含量状况及与左右侧大脑皮层免疫调控异质性的关系, 分别取正常及细菌脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)刺激2 h后的Balb/c小鼠的左右侧大脑皮层, 制备匀浆液, 用ELISA法检测匀浆液中IL-1β、 IL-6的含量。结果显示, 正常小鼠大脑皮层IL-1β、 IL-6含量均为右侧显著高于左侧; LPS刺激后, 左侧大脑皮层IL-6含量明显升高, 右侧大脑皮层IL-6含量显著高于左侧大脑皮层, 而左右侧大脑皮层IL-1β含量无明显差异。该实验结果表明, Balb/c小鼠在正常生理状态下两侧大脑皮层IL-1β、 IL-6含量存在不对称性, 左右侧大脑皮层免疫调控异质性可能与细胞因子的不对称性有关。
, 百拇医药
大脑左右两半球在解剖结构、 递质分泌及功能上都具有不对称性。大脑皮层和中枢许多神经核团可影响免疫应答, 且不同部位作用不同, 即中枢神经系统对免疫应答的调控具有异质性。大脑皮层是中枢神经系统的最高中枢, 也是神经免疫调控的高级中枢, 应激、 情绪心理变化导致免疫功能的变化2期付清玲等: Balb/c小鼠左右两侧大脑皮层IL-1β、IL-6含量的不对称性生理学报 Acta Physiol. Sin. 53卷与此有关。通过损毁左右两侧大脑皮层, 发现左侧皮层损毁介导以细胞免疫抑制为主的反应; 右侧大脑皮层损毁则导致细胞免疫功能增强, 表明在正常机体左侧皮层担负正反馈免疫调节, 右侧为负反馈免疫调节[1,2]。 有文献报道, 侧脑室(intracerebroventricular, icv.)注射IL-1对正常大鼠外周血淋巴细胞、脾细胞有丝裂原(PHA)反应、NK细胞活性及IL-2的产生等具有普遍抑制效应[3]。恒河猴侧脑室注射IL-1亦可快速抑制外周血淋巴细胞对PHA的反应[4]。中枢给予IL-1所致的抑制免疫功能的作用可能与血浆中增高的IL-6有关[5], 而IL-6是一类具有免疫抑制效应的细胞因子[6], IL-1可刺激脑组织产生IL-6。为探讨两侧大脑皮层IL-1β及IL-6含量状态及与左右侧大脑皮层免疫调控异质性的关系, 本文研究了Balb/c小鼠正常状态及受LPS刺激后左右侧大脑皮层匀浆液中IL-1β及IL-6的含量变化。
, 百拇医药
实验动物为Balb/c健康小鼠, 雌性, 4周龄, 清洁级, 由上海西普尔必凯动物实验有限公司供应。在本校清洁级动物饲养室喂养, 5只/笼, 自由饮水取食, 每天保持12 h明暗环境, 最后的实验在上午10时左右进行。动物适应环境1周后, 将每组小鼠随机分为LPS组(实验组)和生理盐水(NS)组(正常生理组)。 实验组每只小鼠以LPS (Escherichia coli serotype 026: B6, Sigma) 5 μg/0.5 ml NS、正常生理组以0.5 ml NS腹腔注射。注射后2 h快速断头处死, 迅速分离出左右两侧大脑皮层, 扭力天平称重后置于2 ml离心管中, 按10% (W/V)加入4℃ PBS缓冲液, 冰浴上用组织研磨器手工充分研磨。 10?000 g, 4℃离心15 min, 取上清-30℃保存待测。
用ELISA法检测大脑匀浆中IL-1β和IL-6的含量, 使用由深圳晶美公司提供的Endongen公司生产的小鼠IL-1β、IL-6 ELISA试剂盒, 按说明书使用。 酶标读数仪(Bio-Rad, 3550 UV型)检测A值, 用SPSS软件绘出标准曲线计算各样本的值。统计分析用SPSS软件对大脑皮层匀浆液IL-1β、IL-6含量做协方差分析(ANOVA); 对正常组和实验组的两侧大脑皮层分别做t 检验。
, http://www.100md.com
实验结果如下:
1. 正常小鼠大脑皮层匀浆液IL-1β、IL-6含量
Balb/c小鼠正常生理状态下在大脑皮层匀浆液中即可检测到较高含量的IL-1β和IL-6(n=16)。协方差分析结果表明, IL-1β和IL-6的含量在两侧大脑皮层间均存在显著性差异(P<0.001)。t 检验结果表明, 正常生理组右侧大脑皮层IL-1β显著高于左侧大脑皮层(P<0.01)。IL-6含量亦为右侧显著高于左侧(P<0.001)。
2. LPS腹腔注射2 h后大脑皮层匀浆液IL-1β、IL-6含量变化
文献报道LPS腹腔注射可使脑内IL-1β、IL-6合成增加, 本实验结果表明(表1), LPS刺激2 h后两侧大脑皮层IL-1β、 IL-6幅度均有升高, 但仅左侧大脑皮层IL-6含量的升高有统计学意义(P<0.01), 这可能因为LPS刺激剂量偏小, 以致左右两侧大脑皮层的IL-1β、IL-6和右侧皮层的IL-6含量升高不显著[7] 。IL-1β和IL-6的上升幅度均为左侧大脑皮层明显而右侧不明显, 左侧显著高于右侧(P<0.001)。 这表明左侧大脑皮层对LPS刺激引起的IL-1β、IL-6的上升较右侧敏感。LPS刺激后IL-6含量为右侧大脑皮层显著高于左侧大脑皮层(P<0.01), 左右两侧大脑皮层IL-1β含量虽无显著性差异, 但趋势仍为右侧高于左侧, 一个原因可能是左侧大脑皮层对LPS刺激引起的IL-1β的上升较右侧敏感， 以至二者的差异减少。
, 百拇医药
IL-1β、IL-6在脑内主要由神经胶质细胞分泌。一般在正常未受刺激时表达量很低, 有不少报道在正常脑组织内可检测到免疫反应性或生物活性的IL-1、IL-6蛋白或其mRNA[8]。中枢神经系统受病毒或细菌感染后, 脑局部有IL-1、IL-6含量的增加, 腹腔注射LPS亦可使脑内IL-1β、IL-6合成增加[9] , 中枢给予IL-1可刺激脑组织产生IL-6。本实验结果表明, 正常生理状态下Balb/c小鼠大脑皮层即有较高水平IL-1β、IL-6的表达, 其含量与文献报道相似[10,11]。本实验首次报道了Balb/c小鼠正常生理状态下大脑皮层IL-1β和IL-6的含量在左侧和右侧间存在着差异性, 均为右侧显著高于左侧, 即左右两侧大脑皮层在分泌细胞因子的功能上存在着不对称性。腹腔注射LPS 2 h后, 左侧大脑皮层IL-1β和IL-6含量的升高均有统计学意义, 而在右侧大脑皮层两种细胞因子也有升高但不显著, 这表明左侧大脑皮层对LPS刺激的反应性较右侧高。LPS刺激后IL-6的含量亦表现为右侧大脑皮层显著高于左侧, IL-1β含量在左右两侧间虽无显著性差异但趋势仍为右侧高于左侧, 这提示LPS刺激后胶质细胞的分泌活动不一致。本实验结果提示, 左右两侧大脑皮层的神经胶质细胞分泌细胞因子的功能具有不对称性, 且对细菌感染或炎症性疾病的反应性亦不同。
, http://www.100md.com
国内外已有左右侧大脑皮层对免疫功能调节异质性的报道, 但其机制尚不清楚。 联系本实验结果, 小鼠在正常生理状态下右侧大脑皮层的IL-1β和IL-6含量均明显高于左侧, 而在正常生理状态下左侧大脑皮层担负正向免疫调控作用, 右侧大脑皮层担负着负向免疫调控作用, 中枢给予IL-1可抑制外周免疫功能, IL-6亦具有免疫抑制效应。由此提示, 生理状态下右侧大脑皮层的负向免疫调节作用可能由右侧大脑皮层高含量的IL-1β和IL-6介导。这可能是左右侧大脑皮层免疫调控异质性的原因之一。左右两侧大脑皮层对LPS刺激的反应性亦不一致, LPS刺激后左侧大脑皮层IL-1β、IL-6含量的上升有统计学意义, 左侧大脑皮层对LPS刺激的反应性较右侧敏感, 这与左侧大脑皮层担负正向免疫调控作用相吻合。这在一定程度上提示, 当机体遭受细菌感染或罹患炎症性疾病时在中枢神经系统内由左侧大脑皮层担负的免疫应答作用较右侧皮层强。本实验中, 在正常生理状态下, 左右两侧大脑皮层IL-1β的含量存在明显差异, 但LPS刺激后两侧差异失去统计学意义(但仍存在右侧含量大于左侧这个趋势)。 一个原因可能所用LPS刺激剂量较小导致右侧大脑皮层对LPS的刺激未引发足够的反应, 以致和较敏感的左侧大脑皮层间的差异减小。本实验揭示了左右侧大脑皮层细胞因子的分布不同, 且可能是介导左右侧免疫调控异质性的原因之一。
, 百拇医药
参考文献
[1]Renoux G, Biziere K, Renoux M et al.The production of T-cell-induction factors in mice is controlled by the brain neocortex. Scand J Immunol, 1983, 17(1):45~50.
[2]Li QS (李求是),Yang GZ (杨贵贞). Immunoregulatory effect of neocortex in mice. Chin J Microbiol Immunol (中华微生物学和免疫学杂志), 1986, 6(3):129~133 (Chinese, English abstract).
[3]Sundar SK, Becker KJ, Cierpial MA et al. Intracerebro~ven~tricular infusion of interleukin-1 rapidly decreases peripheral cellular immune responses. Proc Natl Acad Sci USA, 1989, 86(16):6398~6402.
, 百拇医药
[4]Sullivan GM,Canfield SM, Lederman S et al. Intracerebro~ven~tricular injection of interleukin-1 suppresses peripheral lymphocyte function in the primate. Neuroimmuno~mo~du~la~tion, 1997, 4(1):12~18.
[5]Cullinan EB, Kwee L, Nuns P et al. IL-1 receptor accessory protein is an essential component of the IL-1 receptor. J Immunol, 1998, 161(10):5614~5620.
[6]Tilg H, Dinarello CA, Mier JW. IL-6 and APPs: anti-inflammatory and immunosuppressive mediators. Immunol Today, 1997, 18(9):428~432.
, http://www.100md.com
[7]Turnbull AW, Rivier CL. Regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis by cytokines: actions and mechanisms of action. Physiol Rev, 1999, 79(1):1~71.
[8]Quan N, Zhang M, Emery R et al. Detection of interleukin-1 bioactivity in various brain regions of normal healthy rats. Neuroimmunomodulation, 1996, 3(1):47~55.
[9]Di SE, Alonzi T, Fattori E et al. Overexpression of interleukin-6 in the central nervous system of transgenic mice increases central but not systemic proinflammatory cytokine production. Brain Res, 1996, 740(1-2):239~244.
, 百拇医药
[10]Vernet-der-Garabedian B, Lemaigre-Dubreuil Y, Delhaye-Bouchaud N et al. Abnormal IL-1beta cytokine expression in the cerebellum of the ataxic mutant mice staggerer and lurcher. Brain Res Mol Brain Res, 1998, 62(2):224~227.
[11]Ngneyen KT, Deak T, Owens SM et al. Exposure to acute stress induces brain IL-1β protein in the rat. J Neurosci, 1998, 18(6):2239~2246., 百拇医药
关键词：不对称性；大脑皮层；免疫调控；白细胞介素1β；白细胞介素6
摘要：为探讨左右侧大脑皮层白细胞介素1β (interleukine-1β, IL-1β)和白细胞介素6 (interleukine-6, IL-6)的含量状况及与左右侧大脑皮层免疫调控异质性的关系, 分别取正常及细菌脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)刺激2 h后的Balb/c小鼠的左右侧大脑皮层, 制备匀浆液, 用ELISA法检测匀浆液中IL-1β、 IL-6的含量。结果显示, 正常小鼠大脑皮层IL-1β、 IL-6含量均为右侧显著高于左侧; LPS刺激后, 左侧大脑皮层IL-6含量明显升高, 右侧大脑皮层IL-6含量显著高于左侧大脑皮层, 而左右侧大脑皮层IL-1β含量无明显差异。该实验结果表明, Balb/c小鼠在正常生理状态下两侧大脑皮层IL-1β、 IL-6含量存在不对称性, 左右侧大脑皮层免疫调控异质性可能与细胞因子的不对称性有关。
, 百拇医药
大脑左右两半球在解剖结构、 递质分泌及功能上都具有不对称性。大脑皮层和中枢许多神经核团可影响免疫应答, 且不同部位作用不同, 即中枢神经系统对免疫应答的调控具有异质性。大脑皮层是中枢神经系统的最高中枢, 也是神经免疫调控的高级中枢, 应激、 情绪心理变化导致免疫功能的变化2期付清玲等: Balb/c小鼠左右两侧大脑皮层IL-1β、IL-6含量的不对称性生理学报 Acta Physiol. Sin. 53卷与此有关。通过损毁左右两侧大脑皮层, 发现左侧皮层损毁介导以细胞免疫抑制为主的反应; 右侧大脑皮层损毁则导致细胞免疫功能增强, 表明在正常机体左侧皮层担负正反馈免疫调节, 右侧为负反馈免疫调节[1,2]。 有文献报道, 侧脑室(intracerebroventricular, icv.)注射IL-1对正常大鼠外周血淋巴细胞、脾细胞有丝裂原(PHA)反应、NK细胞活性及IL-2的产生等具有普遍抑制效应[3]。恒河猴侧脑室注射IL-1亦可快速抑制外周血淋巴细胞对PHA的反应[4]。中枢给予IL-1所致的抑制免疫功能的作用可能与血浆中增高的IL-6有关[5], 而IL-6是一类具有免疫抑制效应的细胞因子[6], IL-1可刺激脑组织产生IL-6。为探讨两侧大脑皮层IL-1β及IL-6含量状态及与左右侧大脑皮层免疫调控异质性的关系, 本文研究了Balb/c小鼠正常状态及受LPS刺激后左右侧大脑皮层匀浆液中IL-1β及IL-6的含量变化。
, 百拇医药
实验动物为Balb/c健康小鼠, 雌性, 4周龄, 清洁级, 由上海西普尔必凯动物实验有限公司供应。在本校清洁级动物饲养室喂养, 5只/笼, 自由饮水取食, 每天保持12 h明暗环境, 最后的实验在上午10时左右进行。动物适应环境1周后, 将每组小鼠随机分为LPS组(实验组)和生理盐水(NS)组(正常生理组)。 实验组每只小鼠以LPS (Escherichia coli serotype 026: B6, Sigma) 5 μg/0.5 ml NS、正常生理组以0.5 ml NS腹腔注射。注射后2 h快速断头处死, 迅速分离出左右两侧大脑皮层, 扭力天平称重后置于2 ml离心管中, 按10% (W/V)加入4℃ PBS缓冲液, 冰浴上用组织研磨器手工充分研磨。 10?000 g, 4℃离心15 min, 取上清-30℃保存待测。
用ELISA法检测大脑匀浆中IL-1β和IL-6的含量, 使用由深圳晶美公司提供的Endongen公司生产的小鼠IL-1β、IL-6 ELISA试剂盒, 按说明书使用。 酶标读数仪(Bio-Rad, 3550 UV型)检测A值, 用SPSS软件绘出标准曲线计算各样本的值。统计分析用SPSS软件对大脑皮层匀浆液IL-1β、IL-6含量做协方差分析(ANOVA); 对正常组和实验组的两侧大脑皮层分别做t 检验。
, http://www.100md.com
实验结果如下:
1. 正常小鼠大脑皮层匀浆液IL-1β、IL-6含量
Balb/c小鼠正常生理状态下在大脑皮层匀浆液中即可检测到较高含量的IL-1β和IL-6(n=16)。协方差分析结果表明, IL-1β和IL-6的含量在两侧大脑皮层间均存在显著性差异(P<0.001)。t 检验结果表明, 正常生理组右侧大脑皮层IL-1β显著高于左侧大脑皮层(P<0.01)。IL-6含量亦为右侧显著高于左侧(P<0.001)。
2. LPS腹腔注射2 h后大脑皮层匀浆液IL-1β、IL-6含量变化
文献报道LPS腹腔注射可使脑内IL-1β、IL-6合成增加, 本实验结果表明(表1), LPS刺激2 h后两侧大脑皮层IL-1β、 IL-6幅度均有升高, 但仅左侧大脑皮层IL-6含量的升高有统计学意义(P<0.01), 这可能因为LPS刺激剂量偏小, 以致左右两侧大脑皮层的IL-1β、IL-6和右侧皮层的IL-6含量升高不显著[7] 。IL-1β和IL-6的上升幅度均为左侧大脑皮层明显而右侧不明显, 左侧显著高于右侧(P<0.001)。 这表明左侧大脑皮层对LPS刺激引起的IL-1β、IL-6的上升较右侧敏感。LPS刺激后IL-6含量为右侧大脑皮层显著高于左侧大脑皮层(P<0.01), 左右两侧大脑皮层IL-1β含量虽无显著性差异, 但趋势仍为右侧高于左侧, 一个原因可能是左侧大脑皮层对LPS刺激引起的IL-1β的上升较右侧敏感， 以至二者的差异减少。
, 百拇医药
IL-1β、IL-6在脑内主要由神经胶质细胞分泌。一般在正常未受刺激时表达量很低, 有不少报道在正常脑组织内可检测到免疫反应性或生物活性的IL-1、IL-6蛋白或其mRNA[8]。中枢神经系统受病毒或细菌感染后, 脑局部有IL-1、IL-6含量的增加, 腹腔注射LPS亦可使脑内IL-1β、IL-6合成增加[9] , 中枢给予IL-1可刺激脑组织产生IL-6。本实验结果表明, 正常生理状态下Balb/c小鼠大脑皮层即有较高水平IL-1β、IL-6的表达, 其含量与文献报道相似[10,11]。本实验首次报道了Balb/c小鼠正常生理状态下大脑皮层IL-1β和IL-6的含量在左侧和右侧间存在着差异性, 均为右侧显著高于左侧, 即左右两侧大脑皮层在分泌细胞因子的功能上存在着不对称性。腹腔注射LPS 2 h后, 左侧大脑皮层IL-1β和IL-6含量的升高均有统计学意义, 而在右侧大脑皮层两种细胞因子也有升高但不显著, 这表明左侧大脑皮层对LPS刺激的反应性较右侧高。LPS刺激后IL-6的含量亦表现为右侧大脑皮层显著高于左侧, IL-1β含量在左右两侧间虽无显著性差异但趋势仍为右侧高于左侧, 这提示LPS刺激后胶质细胞的分泌活动不一致。本实验结果提示, 左右两侧大脑皮层的神经胶质细胞分泌细胞因子的功能具有不对称性, 且对细菌感染或炎症性疾病的反应性亦不同。
, http://www.100md.com
国内外已有左右侧大脑皮层对免疫功能调节异质性的报道, 但其机制尚不清楚。 联系本实验结果, 小鼠在正常生理状态下右侧大脑皮层的IL-1β和IL-6含量均明显高于左侧, 而在正常生理状态下左侧大脑皮层担负正向免疫调控作用, 右侧大脑皮层担负着负向免疫调控作用, 中枢给予IL-1可抑制外周免疫功能, IL-6亦具有免疫抑制效应。由此提示, 生理状态下右侧大脑皮层的负向免疫调节作用可能由右侧大脑皮层高含量的IL-1β和IL-6介导。这可能是左右侧大脑皮层免疫调控异质性的原因之一。左右两侧大脑皮层对LPS刺激的反应性亦不一致, LPS刺激后左侧大脑皮层IL-1β、IL-6含量的上升有统计学意义, 左侧大脑皮层对LPS刺激的反应性较右侧敏感, 这与左侧大脑皮层担负正向免疫调控作用相吻合。这在一定程度上提示, 当机体遭受细菌感染或罹患炎症性疾病时在中枢神经系统内由左侧大脑皮层担负的免疫应答作用较右侧皮层强。本实验中, 在正常生理状态下, 左右两侧大脑皮层IL-1β的含量存在明显差异, 但LPS刺激后两侧差异失去统计学意义(但仍存在右侧含量大于左侧这个趋势)。 一个原因可能所用LPS刺激剂量较小导致右侧大脑皮层对LPS的刺激未引发足够的反应, 以致和较敏感的左侧大脑皮层间的差异减小。本实验揭示了左右侧大脑皮层细胞因子的分布不同, 且可能是介导左右侧免疫调控异质性的原因之一。
, 百拇医药
参考文献
[1]Renoux G, Biziere K, Renoux M et al.The production of T-cell-induction factors in mice is controlled by the brain neocortex. Scand J Immunol, 1983, 17(1):45~50.
[2]Li QS (李求是),Yang GZ (杨贵贞). Immunoregulatory effect of neocortex in mice. Chin J Microbiol Immunol (中华微生物学和免疫学杂志), 1986, 6(3):129~133 (Chinese, English abstract).
[3]Sundar SK, Becker KJ, Cierpial MA et al. Intracerebro~ven~tricular infusion of interleukin-1 rapidly decreases peripheral cellular immune responses. Proc Natl Acad Sci USA, 1989, 86(16):6398~6402.
, 百拇医药
[4]Sullivan GM,Canfield SM, Lederman S et al. Intracerebro~ven~tricular injection of interleukin-1 suppresses peripheral lymphocyte function in the primate. Neuroimmuno~mo~du~la~tion, 1997, 4(1):12~18.
[5]Cullinan EB, Kwee L, Nuns P et al. IL-1 receptor accessory protein is an essential component of the IL-1 receptor. J Immunol, 1998, 161(10):5614~5620.
[6]Tilg H, Dinarello CA, Mier JW. IL-6 and APPs: anti-inflammatory and immunosuppressive mediators. Immunol Today, 1997, 18(9):428~432.
, http://www.100md.com
[7]Turnbull AW, Rivier CL. Regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis by cytokines: actions and mechanisms of action. Physiol Rev, 1999, 79(1):1~71.
[8]Quan N, Zhang M, Emery R et al. Detection of interleukin-1 bioactivity in various brain regions of normal healthy rats. Neuroimmunomodulation, 1996, 3(1):47~55.
[9]Di SE, Alonzi T, Fattori E et al. Overexpression of interleukin-6 in the central nervous system of transgenic mice increases central but not systemic proinflammatory cytokine production. Brain Res, 1996, 740(1-2):239~244.
, 百拇医药
[10]Vernet-der-Garabedian B, Lemaigre-Dubreuil Y, Delhaye-Bouchaud N et al. Abnormal IL-1beta cytokine expression in the cerebellum of the ataxic mutant mice staggerer and lurcher. Brain Res Mol Brain Res, 1998, 62(2):224~227.
[11]Ngneyen KT, Deak T, Owens SM et al. Exposure to acute stress induces brain IL-1β protein in the rat. J Neurosci, 1998, 18(6):2239~2246., 百拇医药