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编号:10285842
不同类型应激对大鼠神经和免疫源降钙素基因相关肽释放的影响*
http://www.100md.com 《首都医科大学学报》 1999年第6期
     作者:邢立愚 侯凌飞 孙威 许晖 王宪

    单位:北京医科大学第三医院血管医学研究所,北京 100083

    关键词:降钙素基因相关肽;应激;毒血症

    北京医科大学学报990613 摘 要 目的:比较大鼠精神性(束缚)和生物性(脓毒败血症)应激时不同组织中降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP)含量的变化。方法:盲肠结扎并以18号针穿刺,制备10 h和20 h大鼠腹膜炎脓毒血症模型。将大鼠固定20 h制备束缚应激模型,以放免法测定6种组织(细胞)中CGRP的含量。结果:腹膜炎脓毒血症早期时,脊髓背根神经节、肠系膜上动脉和十二指肠中CGRP明显升高,晚期时胸腺细胞中CGRP明显升高,气管中CGRP持续升高,心房中CGRP含量呈增高趋势。而束缚应激时仅胃肠道和肠系膜上动脉CGRP含量有明显改变。结论:在不同应激刺激下,神经源和免疫源CGRP的合成和释放的特点不同。精神应激可能不直接刺激CGRP释放,后者对感染、失血和创伤等刺激更为敏感。
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    中国图书资料分类法分类号 R338-332

    Effect of different stress on nerve- or immunal-derived

    calcitonin gene-related peptide release in the rat

    XING Li-Yu, HOU Ling-Fei, SUN Wei, XU Hui, WANG Xian

    (Institute of Vascular Medicine, the Third Hospital, Beijing Medical University, Beijing 100083)

    MeSH Calcitonin gene-related peptide Stress Toxemia
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    ABSTRACT Objective: To compare the calcitonin gene-related peptide (CGRP) contents of different tissues following psychogenic (restraint) stress and biological (sepsis) stress. Methods: Rat septic model was made by cecal ligation and puncture with a 18 gauge needle for 10 and 20 hours. Rat restraint stress was made by restricting movement of the rat for 20 hours. The CGRP-like immunoactivity in six kinds of tissue/cells was determined by CGRP specific RIA. Results: The data showed that the CGRP contents in dorsal root ganglia, superior mesenteric arteria and duodena were just enhanced significantly in early sepsis, but CGRP was increased in thymocytes and sustained at high levels in tracheas in late sepsis, and it showed a tendency to elevate in atria. In contrast, gastrointestinal and superior mesenteric arterial CGRP content was altered only in the restraint stress. Conclusion: Different stresses induce synthesis and release of nerve- and immuno-derived CGRP with different characteristics. Psychogenic stress might not directly stimulate CGRP release which is more sensitive to infective, ischemic and traumatic stimuli.
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    (J Beijing Med Univ, 1999,31:528-531)

    在神经内分泌系统和免疫系统精确的调节下,机体内环境处于相对稳定的状态。在应激条件下,机体的功能活动会发生多种变化,很多在安静时不表现的机制,在应激状态下可能显露出来。根据性质将应激原分为机械性、物理性、化学性、生物性、精神性和躯体性6类。目前已知机体内多种神经递质、神经内分泌激素和多肽类物质参与应激时机体的反应性改变。

    降钙素基因相关肽(calcitonin gene related peptide, CGRP)是一种主要在感觉神经合成和释放的神经肽[1]。最近,我们发现,大鼠T淋巴细胞也能够合成和释放CGRP[2]。已知CGRP具有强心、扩血管和调节免疫功能等作用[1]。由于CGRP具有广泛的生物学功能,我们推测CGRP可能通过调节不同组织和系统的功能,参与维持不同生理和病理状态下机体内稳态的平衡。
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    我们以前的研究结果证实,人脓毒败血症、大鼠内毒素血症以及失血性和内毒素休克时,血浆CGRP水平升高[3~5]。本研究是通过比较大鼠精神性(束缚)应激与生物性(脓毒败血症)应激时不同组织中CGRP含量的变化,探讨神经和免疫源CGRP合成和释放的特点及其可能的病理生理学意义。

    1 材料与方法

    1.1 材料

    健康雄性Wistar大鼠,200~250g,北京医科大学实验动物部提供,置于22℃,12 h/12 h光照/黑暗环境下,实验前禁食、不禁水1夜。

    大鼠CGRP、CGRP抗体均购自美国半岛公司。125I-CGRP由中国原子能所提供。内毒素为美国Difco公司产品。其他实验室常用化学试剂购自国内化学试剂公司。

, http://www.100md.com     1.2 腹膜炎脓毒血症大鼠模型制备

    参照Chaudry实验室报道的方法[6],将19只大鼠,随机分为对照组,n=5; 脓毒血症早期(10 h,early sepsis, ES)组,n=6; 脓毒血症晚期(20 h, late sepsis, LS)组,n=6。以戊巴比妥每千克体重40mg麻醉大鼠。做剖腹术(切口2 cm),取出盲肠,以7号手术缝线结扎盲肠,并以18号针头穿刺2次,挤出少许内容物后,将盲肠放回腹腔,分层缝合关腹。假手术对照组仅不做盲肠结扎和穿刺。即刻于大鼠背部注射生理盐水每千克体重30ml。术后自由饮水,禁食。分别于术后10 h和20 h,乙醚麻醉下断头处死实验和对照组动物,取组织备用。

    1.3 束缚应激大鼠模型制备

    参照范少光实验室报道的方法[7],将12只大鼠,随机分为对照组和应激组,每组6只。应激组:以乙醚轻麻醉后,以胶带背位固定大鼠四肢于一网架上,并倒置。对照组大鼠放在原饲养笼中。室温下应激20 h后,在乙醚麻醉下断头处死大鼠,取组织备用。
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    1.4 组织和细胞提取物制备

    依我们以前报道的方法[4],分别取右心耳、气管、肠系膜上动脉、十二指肠、腰段脊髓背根神经节(dorsal root ganglia, DRG)。还摘取胸腺,以20 μm尼龙网研磨,制备分离细胞悬液,离心收集细胞。将不同组织和细胞分别置于95~100℃、2 mol.L-1的冰乙酸中消化10min。制备匀浆,4℃,3000×g离心15 min,取上清液,真空干燥后贮存于-20℃冰箱待CGRP测定。

    1.5 CGRP放免分析

    CGRP放免分析测定依我们以前报道的特异放射免疫分析法进行[3,4]。以考马斯亮蓝法测定组织提取物中蛋白含量。以每毫克蛋白或108细胞中所含CGRP的量表达。

, http://www.100md.com     1.6 统计学处理

    所有实验结果以±s表示,进行多组结果比较时采用单因素方差分析,进一步组间两两比较时采用Tukey's检验。比较两组结果时采用组间t检验。以P<0.05表示两组间差异有统计学意义。

    2 结果

    2.1 腹膜炎脓毒血症大鼠组织中CGRP含量的改变

    如表1所示,对照组DRG、右心房、肠系膜上动脉、十二指肠和气管中CGRP含量(每毫克蛋白)分别为(18.7±1.2) ng、(0.15±0.04) ng、(0.48±0.11) ng 、(1.45±0.12) ng和(4.18±0.14) ng。在ES和 LS时气管中CGRP含量较对照组升高,右心房中CGRP含量呈升高趋势,而其他组织CGRP含量仅于ES时高于对照组,LS时则不再升高。与此同时,对照组108胸腺细胞中CGRP含量为(92±7) pg,随病情的发展,CGRP含量逐渐升高。
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    表1 腹膜炎脓毒血症对大鼠组织或细胞中CGRP含量的影响(±s)

    Table 1 Effect of sepsis on CGRP contents

    in different tissues or cells (±s)

    Control

    (n=5)
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    Early sepsis

    (n=6)

    Late sepsis

    (n=6)

    m(CGRP)/ng

    DRGa

    18.7±1.2

    29.5±3.4*

    17.5±3.1

    Atriaa

    0.15±0.04
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    0.21±0.04

    0.20±0.04

    SMAa

    0.48±0.11

    1.49±0.18*

    1.30±0.38

    Duodenaa

    1.45±0.12

    2.47±0.28*

    1.34±0.08

    Tracheasa
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    4.18±0.14

    5.78±0.39*

    5.80±0.18*

    m(CGRP)/pg

    Thymocytesb

    92±7

    124±8

    190±36*

    DRC, dorsal root ganglia; SMA, superior mesenteric arteria; a, CGRP content per mg protein; b, CGRP content in 108 cells; *P<0.05, compared with control.2.2 束缚应激大鼠组织中CGRP含量的改变
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    如表2所示,应激肠系膜上动脉每毫克蛋白CGRP含量为(0.44±0.14) ng,明显低于对照组每毫克蛋白(1.54±0.26) ng,P<0.05。应激十二指肠每毫克蛋白CGRP含量为(1.18±0.16) ng,较对照组每毫克蛋白(0.53±0.07) ng明显升高(P<0.05)。而束缚应激对DRG、右心房、气管和胸腺细胞中的CGRP含量均无明显影响。

    表2 束缚应激对大鼠组织或细胞中CGRP含量的影响(±s)

    Table 2 Effect of restrain stress on CGRP contents

    in different tissues or cells (±s)
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    Control(n=6)

    Stress(n=6)

    m(CGRP)/ng

    DRGa

    18.1±3.1

    17.2±2.0

    Atriaa

    0.18±0.03

    0.19±0.02

    SMAa

    1.54±0.26
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    0.44±0.14*

    Duodenaa

    0.53±0.07

    1.18±0.16*

    Tracheasa

    12.63±2.14

    13.0±3.9

    m(GRP)/pg

    Thymocytesb

    54.8±2.1
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    52.7±5.1

    DRG, dorsal root ganglia; SMA, superior mesenteric arteria; a, CGRP content per mg protein; b, CGRP content in 108 cells; *P<0.05, compared with control.3 讨论

    在外周感觉神经系统中,CGRP是在胞体(如DRG中)合成,由轴浆运输转运至轴突末端[8]。感觉神经受刺激后,引起局部组织神经末梢中CGRP释放增加,与此同时,可能刺激CGRP合成也增加,如合成速度大于释放,局部组织中CGRP含量将升高,反之则减少。本工作测定不同组织中CGRP含量,以代表不同应激刺激引起的神经源CGRP合成和释放的变化。此外,本工作还测定了胸腺细胞中CGRP含量,以代表不同应激刺激引起的免疫源(T淋巴细胞)CGRP合成和释放的变化。由此,探讨不同源CGRP可能的病理生理意义。
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    本研究结果显示,不同的应激原对机体的不同系统组织中CGRP的含量产生不同的影响。束缚应激属于一种非损伤性精神原应激,多数被测组织CGRP 含量无明显变化。但可分别使十二指肠和肠系膜上动脉中CGRP含量升高和降低。推测长时间束缚应激引起的胃肠道应激性溃疡可能是引起胃肠道神经丛CGRP合成和释放增加的主要原因。肠系膜上动脉CGRP降低可能是由于在选定时间点,局部神经源CGRP转运和释放已经不能代偿组织中CGRP代谢所致。已有报道,CGRP的释放增加可能对应激引起的胃肠道溃疡具有对抗作用[9]。但此时由于十二指肠和肠系膜上动脉CGRP释放量以及合成和降解的速度不同,因此两种组织CGRP含量分别高于和低于对照水平。

    腹膜炎脓毒血症属于一种生物原(炎症感染)应激,发病早期可见所有被测5种组织CGRP释放增多的同时其合成也增多,因此组织含量增加;而晚期时可能由于DRG和十二指肠中CGRP的合成量少于其释放,因此其含量降低。而心房、肠系膜上动脉和气管中CGRP含量仍维持较高水平。除神经源CGRP释放增加以外,此时免疫源CGRP释放和合成也增加,而且LS明显高于ES,可能是由于免疫细胞合成CGRP所需时间长所致。在大鼠腹膜炎脓毒血症时多数组织CGRP释放增加的同时,其合成也增加,以发挥其抗损伤和细胞保护作用[10],并减轻休克时的低血压和心动过速[11]
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    我们曾经报道,脓毒败血症晚期病人血浆CGRP水平明显升高[5],内毒素和一些炎症介质在整体或离体均可直接刺激神经末梢快速释放CGRP增多[3,4,12]。而且,某些细胞因子(如IL-1β和TNF-α)可易化内毒素的作用[13]。本研究在大鼠腹膜炎脓毒血症时所见组织CGRP释放和合成增加,可能就是内毒素和某些细胞因子以及一些炎症介质共同作用的结果。

    关于精神性应激对血浆CGRP水平的影响国外已有研究。Tidgren等[14]报道精神应激不影响受试者血浆CGRP水平。还有束缚应激不影响大鼠皮肤CGRP水平的报道[15]。结合本研究结果,我们推测精神应激可能不直接刺激机体广泛释放CGRP,但应激引起的胃肠道溃疡的损伤可间接刺激局部组织CGRP释放增加。

    综上所述,本工作首次比较了两种不同应激刺激下,神经源和免疫源CGRP合成和释放的不同变化特点,并对其可能的病理生理意义进行了讨论。结果提示,精神应激可能不直接刺激神经源CGRP释放,后者对感染、失血和创伤等刺激更为敏感。而目前对免疫源CGRP合成和释放的机制还了解较少,它可能也需要某些抗原的刺激,但不同于神经源CGRP释放的机制。免疫系统作为机体一种感受系统,主要感受神经系统所不能感受的刺激,如细菌和病毒感染、肿瘤、外源性抗原物质刺激等,通过释放免疫源多肽和蛋白等物质调节机体功能。CGRP是一种具有广泛生物学作用的多肽,它可能是神经与免疫系统之间相互作用的信息分子之一。研究不同应激状态下,不同来源CGRP合成和释放的改变,特别是免疫系统CGRP合成和释放的特点,对于深入了解CGRP的生理和病理生理作用可能具有重要的理论和实际意义。
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    *国家自然科学基金(39425027和39670759)资助项目;

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    (1999-09-23收稿), 百拇医药