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前言热休克转录因子(Heat shock transcription factor,HSF)是一组结构和功能具有广泛同源性,普遍存在于真核生物细胞中的蛋白质,其中HSF1在多种应激原刺激下,由无活性的单体形态向有活性的三聚体转化,特别是热刺激可直接激活HSF1。一般情况下,机体在炎症性发热时,体温升高大多数不超过41℃,这种现象称为热限(fever limit),提示体内存在调控体温的自限系统。本研究室以往的研究结果显示HSF1具有降低外周内生性致热原产生的作用,进而限制体温的升高。但是HSF1是否参与了发热时中枢体温调控过程及可能的作用机制还不清楚。本研究旨在进一步探讨HSF1在发热时参与体温调控作用的中枢机制,应用脂多糖(LPS)复制家兔发热模型,观察发热不同时相下丘脑组织中HSF1的聚合与cAMP含量变化的时相关系;同时通过给予槲皮素(quercetin,QCT又称2-(3,4)-3,5,7-五羟黄酮)抑制HSF1的活化,进一步观察LPS致发热过程及下丘脑组织中HSF1和HSP70的表达与cAMP含量的变化。实验方法1、动物分组及模型制备新西兰健康雄性家兔70只,随机分成4组,第Ⅰ组是对照组(N)(5只),向侧脑室注入无水乙醇40μl,10min后经耳缘静脉注射生理盐水1ml/Kg;第Ⅱ组是槲皮素组(Q)(5只),向侧脑室注入槲皮素(2.5μmol/L)40μl,10min后经耳缘静脉注射生理盐水1ml/Kg;第Ⅲ组是LPS组(L)(30只,分6个采样点),向侧脑室注入无水乙醇40μl,10min后经耳缘静脉注射0.5μg/ml的LPS1ml/Kg;第Ⅳ组是槲皮素+LPS组(Q+L)(30只,分6个采样点),向侧脑室注入槲皮素40μl,10min后经耳缘静脉注射LPS。2、体温测定使用SN-2202型数字温度计测量体温。在实验前三天,每天让动物在实验环境中适应3小时。家兔放在特制的兔箱内,将温度计探头插入直肠内10cm并固定于尾根部,待体温稳定后每间隔15min记录一次体温,取三次的平均值作为基础体温。实验过程中每隔10min记录一次体温,直到实验结束。测定即时体温与基础体温之差(△T/℃),最大体温变化值(△Tmax/℃)及体温反应指数(thermal response index,TRI:为体温曲线与时间轴的面积积分)。3、样品采集及检测第Ⅰ、Ⅱ组经耳缘静脉注射生理盐水后在180min时取下丘脑组织;第Ⅲ、Ⅳ组经耳缘静脉注射LPS后分别在0、30、60、180、240、360min时取下丘脑组织,立即投入液氮中速冻固定,20min后存放于-70℃冰箱内保存待测。样品cAMP含量的测定用放射免疫的方法;HSF1和HSP70表达量的检测用Western blot的方法。用电泳凝胶成像分析仪(ChemiImager5500)通过Flour Chen V2.0分析软件测定各组蛋白质带的IDV值,作为HSF1和HSP70的相对含量。4、统计分析所有实验数据采用均数=标准差((?)±s)表示,采用SPSS11.0软件进行统计分析,采用SPSS11.0软件进行两因素方差分析,相关分析用相关性检验分析法。实验结果1、各实验组家兔的体温变化槲皮素组与对照组比较各时间点的△T无明显差异(P>0.05)。给家兔静脉注射LPS可引起双峰热,注射LPS后60min时家兔体温上升达第一个高峰(1.32±0.17℃),之后略有回降,在注射后180min时,体温上升达第二个高峰(1.84±0.15℃),第二峰高于第一峰,在360min左右回降至接近基础水平。LPS组与对照组比较,在60~300min期间,△T差异非常显著(P<0.01)。槲皮素+LPS组的体温变化也呈双峰热,与对照组比较,在60~360min期间,△T差异非常显著(P<0.01);与LPS组比较,发热时程延长,发热幅度升高,在240min~360min期间,△T差异显著(P<0.01);6h体温反应指数(TRI6)也显著高于LPS组(P<0.01)。2、下丘脑组织cAMP含量的变化在LPS组,下丘脑中cAMP的含量在注射LPS后60min开始升高,180min达到高峰,360min时回降至基础水平,在60min、180min及240min组cAMP的含量与对照组比较差异显著(P<0.01);槲皮素+LPS组各时间点的cAMP含量与LPS组比较明显增加(P<0.01)。cAMP含量的变化与体温的变化呈正相关(r=0.890,P<0.01)。3、下丘脑组织HSF1表达量的变化在LPS组和槲皮素+LPS组,下丘脑组织中HSF1的总表达量(包括三聚体和单体)在实验观察期间无明显变化(P>0.05);而HSF1三聚体表达量在体温处于高峰值时(180min)明显增加,之后,HSF1三聚体表达量仍继续增多,体温逐渐下降。槲皮素+LPS组的HSF1三聚体的表达量在各时间点均低于对应的LPS组(P<0.05)。4、下丘脑组织HSF1三聚体表达量与体温及cAMP含量变化的相关分析LPS致发热过程中,在达到体温高峰以后(180~360 min),下丘脑中HSF1三聚体的含量与体温的变化呈负相关(r=-0.897,P<0.01);与cAMP的含量变化之间也呈负相关(r=-0.807,P<0.01)。5、下丘脑组织HSP70表达的变化在下丘脑组织中HSP70的表达水平在给予LPS后180min时达高峰值,且槲皮素+LPS组各时间点HSP70的表达明显低于对应的LPS组,进一步证实槲皮素抑制HSF1激活的作用。小结1、家兔静脉注射LPS可引起双峰热,且第二峰高于第一峰。脑室内给予槲皮素,增强了LPS的致热效果,使发热幅度升高,发热时程延长。2、在LPS致发热过程中,下丘脑中cAMP含量的变化与体温的变化呈正相关。3、在LPS致发热过程中,下丘脑中HSF1的总含量(包括三聚体和单体)无明显变化,而三聚体的含量逐渐增加,体温达最高值后HSF1三聚体含量与体温的变化呈负相关。4、在LPS致发热过程中,体温达最高值后HSF1三聚体含量与下丘脑中cAMP含量的变化呈负相关。结论在LPS致家兔发热过程中诱导下丘脑HSF1聚合,聚合的HSF1可能通过抑制中枢发热介质cAMP的产生而参与限制体温升高。