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编号:10270969
急性实验性应激状态下大鼠胃粘膜NOS变化及与胃粘膜损伤的关系
http://www.100md.com 《中国临床心理学杂志》 2000年第4期
     作者:聂时南 李兆申 许国铭 湛先保 屠振兴 龚燕芳

    单位:第二军医大学长海医院消化内科,上海 200433

    关键词:一氧化氮合酶;胃粘膜损伤;急性应激

    中国临床心理学杂志000408 【摘要】 目的:探讨躯体性及心理性应激状态下大鼠胃粘膜NOS变 化及与胃粘膜损伤发生的关系。方法:采用高压恒流脉冲刺激器复 制胃粘膜损伤模型,将96只雄性SD大鼠随机分为3组:对照组(C),规则光组(R)及不规则光组(I),分光光度法检测NOS活性和Nils Lambecht法测 定胃粘膜损伤指数,使用兔源大鼠NOSⅠ,NOSⅡ,NOSⅢ多抗,采用免疫组化方法研究NOS的分布规律。结果:正常情况下NOS活性平稳,心理性 应激后,大鼠胃粘膜NOS活性明显升高(P<0.05);与对照组比较,R,I组胃粘膜损伤指 数均较高,且I组较R组变化显著(P<0.05);NOSⅠ,NOSⅢ在3组中均有表达,而NOSⅡ 只在R,I组中表达,且其表达无明显差异(P>0.05)。结论:心 理性应激程度愈高,胃粘膜损伤愈严重,胃粘膜损伤程度及NOS活性变化与心理应激程度关系密切,其分布变化似乎与心理应激程度无关。
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    中图分类号:R573 文献标识码:A 文章编号:1005-3611(2000)04-0 221-04

    Relationship between Change of Nitric Qxide Synthase (NOS) in Gastric Mucosa Induced

    by Acute Experimental Stress and Acute Gastric Mucosal Lesion in Rats

    NIE Shi-nan LI Zhao-shen XU Guo-ming

    (Changhai Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200433,China)

    【Abstract】 Objective: To explore the relationshi p betwe en change of nitric oxide synthase in gastric mucosa and acute gastric mucosal l esion in rats under acute induced stress. Methods: Experim ental stress was induced in rats by impulse stimulator of high voltage and stabl e currency. Ninety-six male SD rats were randomly divided into three groups: con trol, regular and irregular group. NOS activity was measured by spectrophotometr y; degree of injury of gastric mucosa was measured by method of Nils Lambecht im munohistochemistry; and polyantibodies of NOSⅠ,NOSⅡ,NOSⅢ were employed to i nvestigate locations of NOS. Results: NOS activity was sta ble under normal condition but increased significantly upon acute stress inducti on (P<0.05). As compared to the control group, damage to gastric mucosa was observed for both the regular and irregular groups, and the degree of damage wa s found to be more severe in the irregular group (P<0.05). NOSI and NOSⅢ we re found in gastric mucosa of rats under both normal and stress conditions. By c ontrast, NOSⅡ was found only under the stress conditions and there was no relia ble difference between the regular and irregular groups. Conculsion: The degree of increased NOS activity and gastric mucosa damage were p ositively correlated with levels of experimentally induced stress. The location of NOS under stress did not produce any significant impact on the levels of stress response.
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    【Key words】 Nitric oxide synthase; Gastric mucosal inju ry; Acute stress

    一氧化氮合酶(NOS)广泛存在于胃粘膜中,它所合成的一氧化氮(NO)作 为一种细胞间及细胞内的信息物质,在机体的病理生理过程中有重要作用,尤其对胃肠道各种活动有重 要意义,如调节胃部的血液循环,胃液分泌及参与粘膜损伤的保护和修复。目前对于NOS与 急性胃粘膜损伤关系的研究,多限于水浸、冷刺激、盐酸、乙醇、烧伤、外伤等躯体应激方 面,对于躯体性和心理性并存应激状态的大鼠胃粘膜NOS变化少见报道。本研究旨在探讨躯 体性和心理性应激状态下胃粘膜损伤与NOS变化的关系,为临床诊断和治疗提供理论依据。

    1 材料和方法

    1.1 主要仪器、试剂及动物

    高压恒流脉冲刺激器为第二军医大学数理教研室研制;UV754型分光光度计为上海第三分析仪器厂产品;RM2035冰冻切片机为瑞典Leica公司产品;EU861 3-V12深低温冰箱为美国Puffer Hubbard公司产品;Universal 16R低温高速离心机为德国Hettich公司产品;TGL-16G台式高速离心机为上海安亭科学仪器厂产品;NOS活性测试盒 购自北京东亚免疫技术研究所;兔源大鼠NOSⅠ,NOSⅡ,NOSⅢ多抗购自Sjgma公司,ABC试剂盒购自华美生物工程公司;pH7.2磷酸钾缓冲液20%(W/V)为本室自己配制;雄性SD大 鼠购自上海计生所西普尔-必凯公司。
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    1.2 方法

    雄性SD大鼠96只,体质量180~200g,自然光照,食用标准丸状饲料,饲养与实验隔音隔间 。高压恒流脉冲刺激器作为模型制作的核心部分,它能够同时输出三路光信号和二路电击信号,可发出规则光和非规则光两种光。所谓规则是指光信号与电击的次序和间隔是不 变的,这里是光闪2 s后进行电击。非规则是光与电击的次序与间隔是不同的,即次序不定 ,间隔随机。电击大鼠足爪。氖泡亮时强度为35 Lux,电刺激参数为波宽2 ms,频率250 Hz ,串长1 s,电流3.0 mA。实验分3期顺序进行[1]

    1.2.1 适应期1-7 d 此期内每天将每只鼠分别在实验盒内放置25 mi n,动物在第4天可自行钻入实验盒,主要是消除实验盒所造成的应激因素。

    1.2.2 心理性应激形成期8-14 d 动物在第8天随机分3组,每组32 只(每组又分4个亚组,每亚组为8只):对照(C)组仅给不规则光;规则光(R)组给光后再给电 刺激,光与电间隔恒定;不规则光(Ⅰ)组给光和电刺激的间隔随机。每天给予相同实验,每 次30 min。
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    1.2.3 心理性应激记忆期 第15天起各组动物均无电刺激,余同第2期。

    1.3 测定指标

    于实验前10h禁食,分别在给予相应刺激后的第9、11、13及15天取胃粘膜,计算刺激后胃粘 膜损伤指数,因损伤多为点状出血,偶有线状溃疡,故采用Nils Lambecht法(0:无损伤,0 .1:<1 mm,0.2:2-4 mm,0.3:>4 mm)。NOS活性检测用分光光度法,由于氧合血红蛋白(HbO 2)可与NO迅速而不可逆地反应,生成高铁血红蛋白(MG),因而,通过分光光度法检测形成的 MG,可反映由NOS催化生成的NO量,从而间接测定NOS的活性。具体步骤是:① 取胃粘膜组 织加入40 mmol/L,pH7.2磷酸钾缓冲液(20%W/V),匀浆器搅拌10000r/min离心,20 min 后取上清液。② 取含CaCl2,MgCl2,缬氨酸和血红蛋白的硝酸缓冲液0.8 ml,NADPH 溶液0.8 ml,组织上清液0.6 ml混合,振荡,加入精氨酸溶液0.8 ml立即振荡,UV754型 分光光度计比色,用401和421 nm两波长分别测定,间隔30 s后重测,对照用40 mmol/L,pH 7.2磷酸钾缓冲液。以每克组织每分钟产生一氧化氮1 nmol作为1个NOS活性单位,即nmol/ min/gtissue。免疫组化采用ABC法,结果判断以细胞浆呈清晰棕色为阳性,阳性细跑比例 为:+:阳性细胞数<25%,++:阳性细胞数25%~50%,+++:阳性细胞数>50%。
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    2 结果

    2.1 NOS活性变化情况

    正常状态下,NOS活性平稳,应激后酶活性变化明显,与C组比较,从第8天开始,同一时间 点R组即有变化,其中第13,15天较高(P<0.05),而Ⅰ组从第11天起,活性升高,均 有统计学意义,其中第13,15天升高明显(P<0.01)。虽然R组酶活性各时间点均高于C 组 ,但Ⅰ组酶活性在实验过程中维持在高于R组的水平上(表1)。两应激组总酶活性均显著高于 C组(P<0.01),而两者相比较,虽I组高于R组,但无统计学意义。

    表1 在不同刺激条件下NOS活性

    (n=8,±s nmol min-1g-1)
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    第9天

    第11天

    第13 天

    第15天

    对照组

    1.42±1.26

    1.58±0.78

    1.45±1.31

    1.38±0.83

    规则光组

    2.20±1.21

    2.40±1.67
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    3.46±2.17*

    2.46±1.87*

    不规则光

    组

    2.67±1.45

    2.88±1.15

    3.63±1.30**

    3.42±1.01**

    注:* P<0.05,** P<0.01与对照组比较

    2.2 胃粘膜损伤情况
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    C组未见损伤,R组损伤指数为16.2±2.68,I组为24.2±0.73,I组损伤明显重于R组(P<0.05)。NOSⅠ,NOSⅢ在C,R,I组中均有表达,NOSⅡ只在R,I组中表达且无显 著性意义(P>0.05,表2)。

    表2 在不同刺激条件下iNOS分布

    表达情况

    阳性率

    +

    ++

    +++

    规则光组(n=32)

    6

    9
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    13

    8 7.5%

    不规则光组(n=32)

    8

    10

    12

    93.8%

    3 讨论

    大量的事实说明,心理社会因素是现代社会中重要的应激源,职业的竞争,工作的压力,紧张的生活、工作节奏,人际关系的复杂、拥挤、孤独等等皆可引起应激反应,因此,对 心理性应激所造成的胃粘膜损伤的研究显得尤为重要。

    研究表明:NOS在胃粘膜损伤中起重要作用。NOS主要分为两大类,即依赖钙离子、 钙调素的原生型NOS(cNOS,即NOSⅠ,NOSⅢ)和不依赖钙离子、钙调素的诱生型NOS(iNOS, 即NOSⅡ)。cNOS主要分布于神经元和内皮细跑,具有稳定的活性,持续释放少量NO作为神经递质和起局部血流调节作用,而iNOS正常情况下在细跑内不表达,而在病理状态下如感染时,内毒素(LPS),TNF和IL-1等都可刺激巨噬细胞、中性粒细胞、T淋巴细胞和血管平滑肌细胞等表达iNOS。iNOS可持续大量释放NO。iNOS活性的变化可直接影响NO的生成量和生物效应[2,3]。NO具有双重作用,可增加胃粘膜血流、刺激胃粘液分泌、细胞保护及杀 灭微生物等,但NO,又可与氧自由基形成过氧亚硝酸盐导致细胞脂质过氧化损伤[3] 。机体对NO不同性质的调节作用主要是通过机体对不同NOS的精细调控,使NO在不同细胞 内外的不同介质中达到不同的累积程度来实现的。cNOS是通过机体对Ca2+水平的控制 使其维持在低水平的持续表达状态,而iNOS则是通过诱导后合成,一旦合成即大量产生NO, 直到底物耗尽,从而导致NO在体内泛滥成灾,产生广泛的损害。iNOS的mRNA半衰期特别长, 一旦诱导合成即可持续长时间翻译、合成iNOS。与cNOS比较,iNOS是引起体内NO过量产生的 主要基础,大量NO可以造成组织和细胞的损害甚至死亡,所以iNOS的诱导合成就成为众多疾 病的发病关键。Keiji Nishida 等[4]报道在水浸应激大鼠胃粘膜cNOS和iNOS活性的变化与胃粘膜损伤发生有密切的关系,在水浸应激期间发现大鼠胃粘膜损伤发展时,胃粘膜iNOS活性显著增加,相反,cNOS活性在水浸应激损伤的胃粘膜发现是轻度减低的。在消化系统,由cNOS产生的NO有细跑保护作用,而由iNOS产生的过量的NO起细胞毒作用[5]。由cNOS和iNOS产生的内源性NO在应激胃粘 膜损伤中起重要作用,胃粘膜损伤发生的加强是由于胃粘膜cNOS的过度抑制及胃粘膜iNOS活性维持在正常水平之上。
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    在本实验的Ⅱ期,R组与I组所接受的躯体性刺激量相同,但只要刺激参数适宜,两者的血浆皮质酮表现出显著差异,这两者的区别反映了动物内部的神经活动过程不同。光刺激是 视觉信号,电刺激如同水浸,烧伤等均为躯体性刺激,而这些都使大鼠体内内毒素,IL-1 ,IL-6及TNF明显增高并持续很长时间,在其不断刺激下iNOS活性始终处于高水平,而iNOS的增高产生高 浓度NO而致细胞毒作用,从而最终使胃粘膜损伤。从心理学角度看,两者的区别在于R组大鼠 可根据光信号预见电刺激的时间,因为其间隔是恒定的;I组则不能,因此I组动物在实验时较R组更加紧张,I组心理应激程度高于R组。当然也可以认为R组大鼠已建立心理性适应,因光与电刺激间隔恒定,如同建立条件反射,I组则不能。而在心理高度紧张状态下,NOS活 性较高,则其主要构成成份iNOS必然较高,使胃粘膜损伤严重;而另一方面,胃粘膜损伤状态下,各种使iNOS活性增高的细胞如炎症细胞增多,则必然iNOS活性处于较高水平,从而使NOS维持在一个很高的水平。对于应激组间酶活性无明显变化,可能与刺激饱和或酶诱导饱 和状态有关。
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    另有研究指出,烧伤及内毒素休克后iNOS表达异常增多[6,7],但未指出其表达程 度与烧伤或休克程度之间的关系。在本实验中,虽然I组NOS活性及损伤程度均高于R组,但其分布未见明显差别,这与iNOS催化NO合成后活性迅速下降,其不是因为蛋白的丧失,而似乎是酶催化活性的丧失有关。

    总之,心理性应激程度愈高,胃粘膜损伤愈严重,胃粘膜损伤程度及NOS活性变化与心理应激程度关系密切,但从其分布的变化看似乎不能反应应激程度。

    【基金项目】 97全军医药卫生杰出中青年人才基金资助项目(1996卫科训字95号)

    参 考 文 献

    1,严,进,王春安,叶阿莉,等.躯体性和心理性应激对大鼠血浆皮质酮变化的影 响.心理学报,1991,23(4):417-425
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    2,Herry Y,Lepoivre M,Drapier JC,et al.EPR characterization of mloecular tar gets for NO in mammalian cells and organelles.FASEBJ,1993,7(12):1124-1134

    3,Knowles RG,Moncada S.Nitric oxide synthase in mammals.Biocham J,1994,2 98(2):249-258

    4,Nishida K,ohta Y,Ishiguro I.Role of gastric mucosa constitutive and i nducible nitric oxide synthases in the development of stress-induced gastric muc osal lesion in rats.Biochemical and biophysical reasearch communications,1997 ,236(2),275-279
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    5,Konturek SK,Konturek PC.Role of nitric oxide in the digestive system.Diges tion,1995,56(1):1-13

    6,Cook TH,Bune AJ,Jansen AS,et al.Celluclar localization of inducible nitric oxide synthase in experimental endotoxic shock in rat.Clini Sci,1994,87:179- 184

    7,Sato K,Miyakawak,Takeya M,et al.Immunohistochemical expresion of inducib le nitric oxide synthase in reversible endotoxic shock studied by a novel monocl onal antibody against rat iNOS.J Leukoc Bio,1995,57(1):36-42

    (收稿日期:2000-03-07), http://www.100md.com