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编号:10258688
大鼠中枢神经元内免疫神经内分泌物质的共存*
http://www.100md.com 《解剖学报》 1999年第2期
     作者:朱长庚 刘庆莹 魏瑛 马春玲 郝建东 晏平

    单位:同济医科大学解剖学教研室,武汉 430030

    关键词:代谢型谷氨酸受体;雌激素;白介素-2;神经元;免疫细胞化学

    解剖学报990202

    【摘要】 目的 研究白细胞介素-2、代谢型谷氨酸受体1亚型(mGluR1)和雌激素受体(ER)在中枢神经系统神经细胞的表达,证实它们共存的可能性。 方法 使用种属特异性1抗(山羊抗IL-2、兔抗mGluR1,小鼠抗ER血清)的免疫细胞化学三重标记技术,在相邻的两张连续切片(1张显示IL-2,另1张显示mGluR1和ER)上证实大鼠大脑皮质、延髓和脊髓内上述3种物质的共存。 结果 在上述部位的中枢神经元内可见IL-2、mGluR1和ER 3种免疫反应性标记细胞。IL-2免疫反应产物为棕褐色,位于胞浆内。相邻切片的mGluR1免疫反应产物为蓝黑色,位于胞膜;ER免疫反应产物亦为棕褐色,位于胞浆或核内。显示mGluR1和ER的同一切片上有mGluR1/ER双标细胞,双标细胞约占全部标记细胞的50%~60%。通过对相邻的两张切片的投影核对,证实存在mGluR1/ER/IL-2三标细胞,三标细胞占mGluR1/ER双标细胞的30%。 结论 在大鼠中枢神经系统内mGluR1,ER和IL-2可共存于同一个神经细胞,从而首次在细胞水平为神经免疫内分泌网络学说提供了形态学依据。
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    GOEXISTENCE OF IMMUNE-NEURO-ENDOCRINE SUBSTANCES

    IN THE RAT CENTRAL NEURONS

    Zhu ChanggengΔ,Liu Qingying,Wei Ying,Ma Chunling, Hao Jiandong, Yan Ping

    (Department of Anatomy,Tongji Medical University,Wuhan)

    【Abstract】 Objective To investigate the expression of Interleukin-2(IL-2),metabotropic glutamate receptor subunit 1(mGluR1) and estrogen receptor (ER) in neurons of the rat central nervous system (CNS) and identify the coexistence possibility of these immune-neuro-endocrine substances in the central neurons.Methods The triple labeling immunocytochemical staining technique with different species-specific primary antibodies(goat anti-IL-2 serum,rabbit anti-mGluR1 serum and mouse anti-ER serum)were used to incubate two serial neighbor sections(one for demonstrating IL-2,another for mGluR1 and ER) and identify the coexistence of above three kinds of substance in the cerebral cortex,medulla oblongata and spinal cord.Results There were IL-2, mGluR1-and ER-immunoreactive(ir)labeled neurons in the above mentioned central areas.The IL-2-ir production showed brown in color,locating in the cytoplasm.In the neighbor serial section,mGluR1-ir production showed blue-black in color,locating at the cell membrane;the ER-ir production also showed brown color,locating in the cytoplasm or nucleus.There were mGluR1/ER double labeled cells in same section, which accounted for about 50%-60% of the total single and double labeled neurons.It was identified by projection check of serial neighbor sections that there were mGluR1/ER/IL-2 triple labeled cells which accounted for about 30% of total mGluR1/ER double labeled nuurons.Conclusion mGluR1,ER and IL-2 can coexist in same rat central neurons,therefore,providing morphological basis for the theory about immune-neuro-endocrine network at the cellular level for the first time.
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    【Key words】 Metabotropic glutamate receptor; Estrogen receptor; Interleukin-2; Neuron; Immunocytochemistry

    自从1977年Besedovsky[1]提出“免疫-神经-内分泌网络”学说以来,越来越多的研究证明,在免疫、神经和内分泌三大调节系统之间存在着密切而复杂的相互关系。免疫系统的免疫调质通过受体作用于神经和内分泌系统[2,3],神经系统的神经递质通过受体支配免疫和内分泌器官[4,5],内分泌系统则通过激素调节免疫和神经系统的功能[6,7],并借此形成免疫、神经与内分泌之间相互调控的大(三者之间)、小(两者之间)往返回路。然而,迄今未见这3种物质共存于中枢或周围同一神经(或免疫、内分泌)细胞的报道。为了进一步阐明这3个系统的密切关系,我们拟以中枢神经元为靶,在细胞水平证实免疫-神经-内分泌网络的存在,从而为其互相调节的机制提供新的形态学依据。
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    材料和方法

    选用健康雌性动情前期或动情期(通过阴道涂片确定)大鼠12只,体重220~280g,在戊巴比妥钠麻醉(40mg/kg,i.p)下,经心脏插管至升主动脉,先用生理盐水100ml冲洗血液,然后灌注含4%多聚甲醛的磷酸缓冲液(pH7.4)400ml。取端脑、延髓和颈、胸、腰段脊髓,后固定于上述灌注液中2h,再入20%蔗糖磷酸缓冲液中过夜至组织块沉底,做好侧别标记,次日作恒冷箱额状切片,片厚20μm,将相邻切片按同样方向分别贴于两张载片上,免疫细胞化学SABC法染色程序如下:第1张切片进行mGluR1/ER双重染色,即首先用小鼠抗ER血清(药盒工作液,Dako公司)和兔抗mGluR1血清(1∶250,日本京都大学重本隆一和水野升教授惠赠)共同孵育切片(4℃,72h),再用生物素化的马抗小鼠血清(1∶150,北京中山公司,37℃,1h)和链霉亲和素抗生物素-辣根过氧化物酶复合体(SA-HRP,1∶200,北京中山公司,37℃,1h)孵育,DAB呈色。充分洗涤后,用生物素化的山羊抗兔血清(1∶150,北京中山公司)和链霉亲和素抗生物素-辣根过氧化物酶复合体(SA-HRP,1∶200,北京中山公司,37℃,1h)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,光镜下观察、摄片。第2张切片进行IL-2单染,先用山羊抗IL-2血清(1∶100,Sigma公司)孵育切片(4℃,72h),然后用生物素化的兔抗山羊血清(1∶100,博士德公司,37℃,1h) 和链霉亲和素抗生物素-辣根过氧化物酶复合体(SA-HRP,1∶200,北京中山公司,37℃,1h)孵育,DAB呈色。每步骤间充分洗涤。常规脱水、透明、封片,光镜下观察、摄片。用复印胶片描绘出第1张切片上mGluR1/ER双标细胞的轮廓,与第2张切片上的IL-2阳性细胞进行投影核对,确定三标细胞的存在和位置。对照试验:(1)省去1抗,或用正常血清代替1抗孵育切片,结果不出现相应的免疫反应;(2)呈色混合试验:对双染的第1张切片,在第1套染色程序完成后,切片经PBS充分洗涤,然后直接进行第2套染色程序中的呈色步骤,结果为阴性,表明两套免疫细胞化学染色反应之间不互相干扰,本实验具有免疫细胞化学特异性。
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    结 果

    在大鼠大脑皮质、延髓和脊髓颈、胸、腰段均可见到mGluR1,ER和IL-2免疫反应性神经细胞。mGluR1免疫反应产物为蓝黑色,位于胞膜;ER免疫反应产物为棕褐色,位于胞浆或核内。IL-2免疫反应产物亦为棕褐色,位于胞浆内。在大脑皮质,上述3种阳性细胞分布于皮质各层,以第Ⅴ层最为密集。在数量上,mGluR1阳性细胞最多,ER阳性细胞次之,IL-2阳性细胞最少。阳性细胞以锥体形大、中细胞为主(图1A,B)。在延髓和脊髓,mGluR1和ER阳性神经元的分布已述于我们的另一篇文章[8],主要分布于迷走神经背核、孤束核、三叉神经脊束核和网状结构及脊髓的腹角、背角和中间带,以mGluR1阳性神经细胞占优势,以上细胞以中等大多角形细胞为主(图2A,3A,4A)。IL-2阳性细胞在延髓和脊髓的分布均较上述两种细胞少(图2B,3B,4B),但分布类型相似。本实验主要对大脑皮质、延髓网状结构和脊髓腹角的含上述免疫、神经、内分泌3类物质的细胞进行研究。在mGluR1和ER双重染色的切片上,可见3种细胞:(1)mGluR1单标细胞,胞膜为蓝黑色;(2)ER单标细胞,胞浆或胞核呈棕褐色;(3)mGluR1/ER双标细胞,胞膜为蓝黑色,胞浆和胞核为棕褐色。双标细胞约占全部(单+双)标记细胞的50%~60%(依部位而异,图1A,2A,3A,4A)。双标细胞的形态主要为锥体和多极细胞。通过对相邻两张切片的投影核对,证实在大鼠大脑皮质、延髓网状结构和脊髓腹角内存在mGluR1/ER/IL-2三重标记细胞,即同一神经细胞既为mGluR1/ER阳性,又呈IL-2阳性,1个细胞在相邻两张切片上的影像重迭(比较图1A与1B,图2A与2B,图3A与3B,图4A与4B)。三标细胞约占mGluR1/ER双标细胞总数的30%。
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    图1A 大鼠大脑皮质mGluR1和ER双重免疫组织化学染色切片。短箭头(↑)所指与B图中相应部位的↑所指为同一细胞。长箭头(↑)所指为mGluR1/ER双标细胞,并与B图中相应部位的↑所指为同一细胞。小三角(▲)所指为mGluR1阳性(单标)细胞,大三角(▲)所指为ER阳性(单标)细胞。图1B为A的相邻连续切片。IL-2免疫组织化学染色。短箭头(↑)所指与A图中相应部位的↑所指为同一细胞。长箭头(↑)所指为IL-2阳性细胞,并与A图中相应部位的↑所指为同一(三标)细胞 ×100

    Fig.1 A mGluR1 and ER double immunostained section of the cerebral cortex.Short arrow(↑)points the same cell in corresponding position of B and pointed by ↑.Long arrow(↑) points mGluR1/ER double labeled cell,which is the same cell in corresponding position of B and pointed by ↑.Small triangle(▲) points mGluR1-positive(single labeled)cell.Large triangle(▲)points ER-positive(single labeled)cell.B:IL-2 immunostained serial neighbor section of A.Short arrow(↑) points the same cell in corresponding position of A and pointed by ↑.Long arrow(↑) points IL-2 labeled cell.which is the same cell in corresponding position of A and pointed by ↑ (triple-labeled cell). ×100
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    图2A 延髓上段网状结构mGluR1和ER双重免疫组织化学染色切片。图2B为A的相邻连续切片,IL-2免疫组织化学染色。各种箭头和三角所指同图1 ×100

    Fig.2 A mGluR1 and ER double immunohistochemical staining section of the reticular formation of upper medulla oblongata.B:IL-2 immunohistochemical staining serial neighbor section of A., The targets pointed by different arrows and triangles are the same as in Fig.1. ×100
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    图3A 延髓下段网状结构mGluR1和ER双重免疫组织化学染色切片。图3B为A的相邻连续切片,IL-2免疫组织化学染色。各种箭头和三角所指同图1 ×100Fig.

    3 A mGluR1 and ER double immunohistochemical staining section of the reticular formation of lower medulla oblongata.B:IL-2 immunohistochemical staining serial neighbor section of A.the targets pointed by different arrows and triangles are the same as in Fig.1. ×100
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    图4A 颈段脊髓腹角mGluR1和ER双重免疫组织化学染色切片。图4B为A的相邻连续切片,IL-2免疫组织化学染色。各种箭头和三角所指同图1 ×100

    Fig.4 A mGluR1 and ER double immunohistochemical staining section of the ventral horn of cervical spinal cord.B:IL-2 immunohistochemical staining serial neighbor section of A.The targets pointed by different arrows and triangles are the same as in Fig.1. ×100讨 论

    关于IL-2、mGluR1和ER三类物质在中枢神经系统的分布已有较多信息,它们中两类物质共存于1个细胞也有一些资料,然而这三类物质共存于同一个神经细胞则尚未见报道。Sternberg[9]在综述神经-免疫调节时指出,神经细胞可合成IL-2,并具有IL-2受体。De Sarro等[10]报道,脑室内给予重组的IL-2可促进致痫剂引起的癫痫发作。王智明等[11]报道,mGluR1阳性神经元广泛分布于脑和脊髓的运动和感觉性核团,参与各种有关功能的调节。Yukhananov和Handa[12]报道,雌激素可通过受体改变大鼠室旁核的前脑啡肽转录。本文首次报道免疫、神经、内分泌三类物质在中枢神经元共存,其意义在于从细胞内水平为免疫、神经、内分泌网络提供了形态学依据,对神经系统复杂功能的调节具有重要意义。至于其细胞内转导机制,可能是通过受体-信使-基因转录途径完成的。由于受体与受体间的直接相互作用目前仅见于腺苷酸受体与多巴胺受体之间[13],故推测它们之间的整合主要是通过信使间的对话(crosstalk)和转录干扰(transcription interference)实现的,如Ca2+与cAMP之间的对话和在反应元件AP-1的功能整合[14]。最近的研究表明,核因子NF-κ B在脑的信号传递中起关键作用[15],免疫、神经、内分泌因素都可激活NF-κ B,从而诱导一系列的基因表达,实现转录干扰,调节神经细胞的机能活动。
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    * 国家自然科学基金重点项目资助课题(No.39330210)

    参考文献

    [1]Besedovsky H,Sorkin E.Network of immune-neuroendocrine interactions.Clin Exp Immunol,1977,27(1):1

    [2]Plate-Salaman CR.Immunoregulators in the nervous system.Neurosci Biobehav Rev,1991,15(1):185

    [3]Bateman A,Singh A,Kral T.The immune-hypothalamic-pituitary-adrenal axis.Endicrine Rev,1989,10(1):92
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    [4]Kavelaars A,Jeurisen F,Heijnen CT.Substance P receptors and signal transduction in leukocytes.Immunomethods,1994,5(1):41

    [5]Gangolli EA,Conneely OM,O'Malley BW.Neurotrasmitters activate the human estrogen receptor in a neuroblastoma cell line.J Steroid Biochem Mol Biol,1997,61(1-2):1

    [6]Pakan DR,Sapolsky RM.Glucocorticoid endangerment of the hyppocampus:tissue steroid and receptor specificity.Neuroendocrinology,1990,51(3):613
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    [7]Greco B,Edwards DA,Michael RP,et al.Androgen receptors and estrogen receptors are colocalized in male rat hypothalamic and limbic neurons that express FOS immunoreactivity induced by mating.Neuroendocrinology,1998,67(1):18

    [8]魏瑛,朱长庚,刘庆莹,等.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.同济医科大学学报(待发表)

    [9]Stenberg EM.Neural-immune interaction in health and disease.J Clin Invest,1997,100(11):2641

    [10]De Sarro G,Rotiroti D,Audino MG,et al.Effect of interleukin-2 on various models of experimental epilepsy in DBA/2 mice.Neuroimmunomodulation,1994,1(6):561
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    [11]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,1996,27(3):225

    [12]Yukhananov RY,Handa RT.Estrogen alters proenkephalin RNAs in the paraventricular nucleus of the hypothalamus following stress.Brain Res 1997,764(1-2):109

    [13]Ferré S,Fredhelm BB,Morelli M,et al.Adrenosine-dopamine receptor-receptor interaction as an integrative mechanism.TINS,1997,20(10):482

    [14]Uht RM,Anderson CM,Webb P,et al.Transcriptional activities of estrogen and glucocorticoid receptors are functionally integrated at the AP-1 response-element.Endocrinology,1997,138(7):2900

    [15]O'Neill LAJ,Kaltschmidt C.NF-κ B:A crucial transcription factor for glial and neuronal cell function.TINS,1997,20(6):252, http://www.100md.com