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编号:10258745
大鼠脑垂体前叶内IL-6样免疫反应物质的表达及肾上腺切除后的变化
http://www.100md.com 《解剖学报》 1999年第4期
     作者:刘惠玲 徐平西 王百忍 鞠 躬

    单位:第四军医大学全军神经科学研究所形态学研究室,西安 710032

    关键词:肾上腺切除;IL-6;垂体前叶;免疫细胞化学;大鼠

    解剖学报990403 【摘要】 目的 了解肾上腺切除后垂体前叶内神经纤维增多的成因及与神经营养因素的关系。方法 观察了切除大鼠双侧肾上腺后脑垂体前叶内白细胞介素-6(IL-6)样免疫反应物质的表达变化。雄性成年大鼠随机分为正常对照组和双侧肾上腺切除组,垂体组织作IL-6免疫组织化学方法染色。结果 在正常大鼠垂体前叶内有IL-6阳性反应物质表达,多位于血管内皮细胞内,少数位于滤泡星形(FS)细胞内,而且阳性FS细胞数量较少,分布弥散,染色浅淡,其形态为圆形或椭圆形,突起较短或无。肾上腺切除后,垂体前叶内IL-6免疫样阳性产物染色增深,阳性FS细胞数量明显增多,形态多样,呈多边形、梭形、三角形和卵圆形等,细胞突起增多变长。结论 研究结果提示,IL-6可能是肾上腺切除后造成垂体前叶内神经纤维增多的神经营养因素之一。
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    THE EXPRESSION OF INTERLEUKIN 6-LIKE IMMUNOREAC-

    TIVITY (IL-6-LI) IN THE ANTERIOR PITUITARY AND ITS

    CHANGES AFTER ADRENALECTOMY IN THE RAT

    Liu Huiling,Xu Pingxi,Wang Bairen,Ju Gong

    (Department of Neuromorphology,Institute of Neurosciences,The Fourth Military Medical University,Xi'an)

    【Abstract】 Objective In order to understand the role of IL-6 as a neurotrophic factor owing to increasing of nerve fibers in anterior pituitary after adrenalectomy.Method The expression of IL-6-LI in the anterior pituitary and its changes after adrenalectomy were observed in the rat by using immunocytochemical visualization.Results In normal rat,IL-6-LI was seen in the anterior pituitary,mostly in the endothelial cells of the blood vessels.A small number of follicular stellate(FS) cells were also shown IL-6-LI.These cells were faintly stanined and sparsely distributed.They were round or oval in shape,with or without short processes.After adrenalectomy,the IL-6-LI FS cells in anterior pituitary were evidently increased.These cells varied in shape,from triangle,spindle,to oval.The number and length of their processes were increased.Conclusion Our results indicated that IL-6 might play a role in neurotrophic factors responsible for the increase of nerve fibers in anterior pituitary after adrenalectomy.
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    【Key words】 Adrenalectomy;IL-6;Anterior pituitary;Immunocytochemistry

    我们以前的研究工作发现,切除大鼠肾上腺后,垂体前叶中的CGRP[1]和生长相关蛋白-43(GAP-43)[2]免疫阳性神经纤维明显增多。影响这些神经纤维可塑性的神经营养因素值得探索。免疫性细胞因子IL-6具有多种生物学作用[3],其中之一是具有神经营养效能[4]。本实验观察双侧肾上腺切除后大鼠垂体前叶IL-6免疫阳性物质的表达变化,为应激时垂体内神经纤维可塑性的发生机制提供线索。

    材料和方法

    1.动物及分组

    成年雄性大鼠24只,体重200~250g,随机分为正常对照组和双侧肾上腺切除组。每组12只。
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    2. 动物手术及固定、切片

    2.1 肾上腺切除术:将大鼠用戊巴比妥钠腹腔内注射麻醉(40mg/kg),俯卧于手术台上,固定其四肢和头部,鼠尾朝向手术者。从背部正中、胸廓下缘高度切开皮肤,约长1.5cm。分离皮下组织,用组织钳牵开皮肤,暴露腹后壁肌肉,在肋脊角处剪开一小口,暴露肾上腺,将其游离、摘除后缝合肌层。再以同样步骤摘除另一侧肾上腺,缝合皮肤。大鼠存活4d。手术组动物给予饮用生理盐水。正常对照组动物从动物中心领回后在安静环境中饲养1周,然后直接取材。24只大鼠分3批进行灌注固定,每批8只,其中正常对照组4只,肾上腺切除组4只。

    2.2 材料处理:动物在戍巴比妥钠腹腔麻醉下开胸,经左心室插管至升主动脉。先灌流100ml生理盐水以冲洗血液,随后用4℃的4%多聚甲醛磷酸缓冲液(PB)500ml灌注,先快后慢,维持约1h。取出垂体,浸入20%蔗糖PB液中,置4℃冰箱过夜。用恒冷箱切片机作冰冻连续切片(16只作矢状面切片,8只作冠状面切片),片厚约15μm。收集全部切片。
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    3. 免疫组织化学程序

    3.1 将切好的恒冷箱切片置室温下晾干,约30min。切片然后经充分漂洗后,浸入0.3%甲醇-双氧水中,室温30min(每100ml甲醇-双氧水液中含80ml甲醇,20mlKPBS和30%H2O21ml)。经KPBS漂洗后,切片浸入含0.3%Triton X-100的KPBS(0.01mol/L,pH7.4)中。室温30min,入IL-6单抗(本实验用了两种IL-6单抗,一种由北京军事医学科学院沈倍奋教授惠赠,1∶1 000;另一种是本校免疫教研室制作,1∶300,两种抗体所作的结果一致),在室温下孵育24h。两种抗体的特异性检测已有报道[5,6]。经一抗后,用0.01mol/L KPBS液漂洗数次,约30min。将切片置于结合了生物素的抗小鼠IgG(Sigma公司,1∶500)中室温孵育3h,经KPBS充分漂洗后,再置入ABC复合物(Sigma公司,1∶500)中,室温下孵育3h,充分漂洗后,用葡萄糖氧化酶-DAB-硫酸镍铵方法[7]显色。
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    3.2 阳性对照:用血清稀释液替代一抗,其余反应步骤同上。未见垂体前叶有阳性反应结果。

    4. 计算机辅助图像分析

    用Leica Quantimet570图像分析仪进行垂体切片阳性面积检测,正常对照组和手术组各取6套免疫组织化学染色好的切片进行图像分析。从每套切片中依次间隔抽取垂体切片10张,每张切片随机选取2个视野,结果以灰度值表明,灰度分为0~255,共256级。根据染色强度深浅情况,我们选定灰度值90以上的染色作为阳性进行分析。测量每个视野内免疫阳性反应的面积值,每个视野框的面积为62 683.5μm2。计算每套切片中20个视野中每视野的阳性面积平均值,并计算每组的均值。用t检验检测两组动物IL-6免疫反应产物数量间有无差异性。

    结 果

    正常对照组的垂体前叶内有IL-6样免疫阳性产物存在,多定位在血管内皮细胞内,少数在滤泡星形细胞(FS)。在正常动物FS阳性细胞数量较少(图1),分布弥散,染色浅淡,其形状呈圆形或椭圆形,无突起或突起短(图3)。在肾上腺切除组的垂体前叶,IL-6阳性的FS细胞较正常对照组数量明显增多(图2),胞浆染色加深,细胞增大,突起增多、变长(图4),形状多为梭形、三角形、卵圆形、多边形,形态多样。从整个垂体前叶来看,呈散在分布,但双侧肾上腺切除后,IL-6阳性细胞相对较多地分布在垂体前叶背侧近垂体裂处及前叶的两翼中部靠腹侧处,这与SP免疫阳性神经纤维分布区相似[8]。图像分析结果表明,6例正常动物中,每例的垂体前叶10张切片中所选取的20个视野的阳性面积的每视野平均值分别为1940.8、2051.5、2404.1、3094.2、2720.9、3002.9,6例平均为2525.7。而肾上腺切除组的6例动物中,每例的垂体前叶10张切片中所选取的20个视野的阳性面积的每视野平均值分别为4096.9、3829.6、3495.2、4093.3、3895.2、4006.9,6例平均为3 902.8。比较两组动物阳性面积的大小,相差显著,肾上腺切除组约为正常组的1.5倍(P<0.05)。图1 正常大鼠垂体前叶内IL-6样免疫阳性结构 ×300
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    Fig.1 Showing IL-6-LI structures in the anterior pituitary in the normal rat. ×300图2 肾上腺切除大鼠垂体前叶内IL-6样免疫阳性结构 ×300

    Fig.2 Showing IL-6-LI structurs in the anterior pituitary following adrenalectomy. ×300图3 正常大鼠垂体前叶IL-6样免疫阳性滤泡星形细胞(↑),其突起短而少 ×700

    Fig.3 Showing an IL-6-LI follicular stelate cell(arrowhead)with fewer and short processes in the normal anterior pituitary of the rat. ×700图4 肾上腺切除大鼠垂体前叶IL-6样免疫阳性滤泡星形细胞(↑),突起变长而且增多 700×
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    Fig.4 A follicullar stellate cell with many long processes in anterior pituitary of the rat following adrenalectomy. ×700

    讨 论

    脑垂体是重要的内分泌器官,同时也是神经、内分泌、免疫系统间相互沟通、相互作用的枢纽。垂体前叶主要由腺细胞和FS细胞构成,后者对前者有营养、支持与调节等多种作用。传统的门脉递质学说认为垂体前叶腺细胞的分泌活动是由下丘脑分泌的化学物质通过垂体门脉系统进行调节的,不存在直接的神经支配[9]。本研究室近几年来的一系列实验发现,人及多种动物的垂体前叶内存在一定数量的SP、CGRP等肽能神经纤维,这些神经纤维与腺细胞间有关系密切,其间有典型突触的存在[10~14]。因此,我们提出了哺乳动物脑下垂体前叶激素分泌的神经-体液双重调节假说,认为垂体前叶调节分两种,快速的神经调节与较慢的体液调节。两者均起重要作用[12,13]
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    我们在实验中进一步发现,垂体前叶的神经纤维在体内激素水平改变时会发生可塑性改变。在大鼠双侧肾上腺摘除后4d,垂体前叶内的GAP-43神经纤维数量显著增加。这些GAP-43免疫阳性神经纤维与分泌ACTH、GH、PRL的腺细胞密切相关,其分枝形成篮状包绕着腺细胞,电镜下证明这些纤维与ACTH等腺细胞形成突触。提示它们可能对这几种腺细胞直接调控[2]。研究影响这些神经纤维在芽生时的神经营养因素是一个饶有兴味的问题。

    IL-6是一种具有多重生物活性的细胞因子,除参与炎症和免疫反应外,还有神经营养效能[4],不仅能维持神经元的存活,还可以诱导其生长。据报道IL-6可诱导PC12细胞株分化形成神经元,并诱导其突起延伸和胞内大胞质空泡的形成[15]。我们推测,本研究发现的肾上腺切除后垂体前叶内FS细胞表达IL-6的增多,可能是垂体内神经纤维可塑性变化的因素之一。

    △ Institute of Neurosciences,The Fourth Military Medical University,Xi'an 710032,China
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    参考文献

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    2 Lu CR,Meng FD,Benowitg LI,et al.Evidence for axonal sprouting in the anterior pituitary following adenalectomy in the rat.J Endocrinol,1995,147(1):161

    3 Kishimoto T.The Biology of Interleukin-6.Blood,1989,74(1):1
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    4 Satoh J,Nakamara S,Taga J,et al.Induction of neuron differentiation in PC12 cells by B cell stimulatory factor 2/interleukin 6.Mol Cell Biol,1988,8(8):3546

    5 于鸣,孙瑛勋,孙启鸿,等.一组抗人重组IL-6单克隆抗体的制备和鉴定.中国免疫学杂志,1995,11(1):3

    6 扬琨,金伯泉,赵宁,等.分泌抗rHu IL-6 McAb杂交瘤细胞系的建立及其应用研究.单克隆抗体通讯,1995,11(2):12

    7 Shu SY,Ju G,Fan LZ.The glucose oxidase-DAB-nickel method in peroxidase histochemistry of the nervous system.Neurosci Lett,1988;85(2):169
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    8 王键,鞠躬.大鼠垂体前叶内SP免疫阳性纤维的分布.解剖学报,1998,29(1):28

    9 程治平.内分泌生理学.北京:人民卫生出版社,1984:42~46

    10 Ju G,Liu SJ.Substance P-immunoreactive nerve fibers in the pars distalis of the anterior pituitary of macques.J Chen Neuroanat,1989,2(6):349

    11 Con,G,Giavd A,Stell JH,et al.Localization of immunoreactivity for calcitonin generelated pepetide in the rat anterior pituitary during ontogeny and gonadal steroid manipulations and detection of its messenger ribonucleic acid.Endocrinology,1990,127(6):2618
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    12 Ju G,Liu SJ,Zhang X.Peptidergic innervation of the pars distalis of the adenohypophsis.Neuroendocrinology,1991,53(suppl 1):41

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    14 Liu Y,Morris JF,Ju G.Synaptic relationship of substance P-like immunoreactive nerve fibers with gland cells of the anterior pituitary in rat.Cell Tissue Res,1996,285(2):227

    15 Raber J,O'Shea RD,Bloom FE,et al.Modulation of Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Function by Transgenic Expression of interleukin-6 in the CNS of Mice.J Neurosci,1997,17(24):9473

    收稿日期1998-07 修回1999-01, 百拇医药