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目前一般认为体温调节的重要中枢位于视前区下丘脑前部(preoptic anteriorhypothalamus,POAH),该区含有温度敏感神经元,对来自外周和中枢温度信息起整合作用。辣椒素受体又称为香草酸受体(transient receptor potential vanilloid,TRPV1),是非选择性阳离子通道,主要引起Ca2+流动,在离体实验条件下可被多种理化因素激活,主要有辣椒素,大于43℃的热和质子。在下丘脑,基底神经节等处发现有TRPV1mRNA存在,因此,我们推测下丘脑中的TRPVl可能参与发热时的体温调节。
环磷酸腺苷(cyclic adenosine monomphsopate,cAMP)是调节细胞功能和信息传递的重要介质,它也是发热反应的主要中枢介质。
TRPV1通道阻断剂capsazepine被广泛应用于对该通道的研究中,capsazepine可有效的抑制TRPV1的活化效应。
本研究通过应用外源性致热原脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)复制大鼠发热模型,结合使用TRPV1通道阻断剂capsazepine,观察各种实验条件下体温的变化、下丘脑神经细胞内[Ca2+]i,以及与中枢发热介质cAMP含量变化的关系,探讨TRPV1对脂多糖性发热过程的影响。
材料与方法:
一、实验动物及手术
选用健康雄性SD大鼠48只,体重250~280g,基础体温(38.1±0.2)℃,由中国医科大学实验动物中心提供。将动物随机分为4组,每组12只:正常对照组(N)、Capsazepine组(CPZ)、LPS组(LPS)和Capsazepine+LPS组(CPZ+LPS)。饲育室室温(20±2)℃,相对湿度40%-60%,昼夜光照节律12h:12h,单笼饲养,自由进食水。实验中各项操作按常规无菌操作规则进行。采用10%水合氯醛3ml·kg-1腹腔麻醉,参照大鼠脑图谱(A Stereotaxic Atlas of the Rat Brain)进行侧脑室插管。术后大鼠单笼饲养,常规喂养1 wk后进行实验。测量体温时将数字温度计探头插入大鼠直肠内6cm处,数值稳定后读数,以给药前1h测得的3次直肠温的平均值为大鼠基础体温。实验过程中0~1h内每隔15min,1~8h内每隔30min,测温一次,实验结束后检查插管位置,舍掉位置不正确的实验数据。
二、脑内cAMP含量的测定
每组大鼠于施加处理因素后300min时断头,迅速取出下丘脑组织50mg,加2ml冰醋酸进行匀浆,3500r·min-1离心15min,取上清于60℃烘箱中烘干,之后按照cAMP放免试剂盒(上海中医药大学同位素室提供)说明书进行测定。
三、下丘脑细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)测定
分离出下丘脑组织,制备成单细胞悬液,然后Fura-2/AM避光孵育负载,调激发波长340nm,发射波长510nm,采用日立F-3000型荧光双波长分光光度计测定。
四、数据分析
实验数据用均数±标准差(-x±s)表示;组间资料统计用单因素方差分析(ANOVA)检验。
实验结果:
1、在LPS诱导发热大鼠中,发热高峰期下丘脑中cAMP含量和[Ca2+]i显著升高。
2、预先侧脑室注射capsazepine能明显增强大鼠LPS性发热,同时下丘脑细胞中[Ca2+]i减少,cAMP含量显著增高。
讨论:
本实验中,大鼠腹腔注射LPS后,体温明显升高,240min达到高峰。发热持续480 min左右.观察到体温升高时,细胞内Ca2+浓度升高,cAMP含量随着体温的升高而增多,其含量变化与体温变化呈明显的正相关(r=0.956,P<0.01),此结果与以往报道一致。
本实验观察到侧脑室预先注射TRPV1通道阻断剂capsazepine,再给予LPS,明显增强了LPS性发热反应,同时观察到下丘脑中cAMP含量也明显高于LPS组,提示TRPV1在LPS诱导机体发热效应中起重要作用;大鼠下丘脑神经细胞内Ca2+浓度的检测结果显示,正常体温条件下单独给予capsazepine,细胞内Ca2+浓度没有显著性改变。给予LPS后在体温达高峰时,细胞内Ca2+浓度显著升高。而预先注射TRPV1通道阻断剂capsazepine,再给予LPS,体温达高峰时,细胞内Ca2+浓度显著减少,提示capsazepine阻断TRPV1通道后不仅通过该离子通道内流的CA2+减少,可能还有Ca2+的外流或细胞器的再摄取。本研究结果提示,阻断TRPV1通道,能够增强大鼠LPS性发热的可能机制是:由于通过TRPV1通道内流的Ca2+减少,使TRPV1关联的抑热机构的激活受到影响,进而,使中枢发热介质cAMP产生增多,发热反应增强。但是,在体温升高以后,使TRPV1通道开放,引起Ca2+的进一步内流将引发细胞内何种生化反应,从而导致限制细胞内cAMP的产生,进而,限控体温的升高,这些需要进一步的深入研究。研究结果表明,下丘脑中的TRPV1参与了发热过程中的体温调节,特别是对限制体温升高的幅度具有重要的意义。
结论:
1、TRPV1的状态对正常体温水平没有影响。
2、TRPV1在发热过程中对限控体温的上限起重要的作用。