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编号:10499645
不同年龄小鼠血浆皮质酮对腹腔注射白细胞介素-1β的反应
http://www.100md.com 《首都医科大学学报》 2000年第4期
     作者:杨春星 张杰 王健 李欧 冀鹏 李怡凡 范少光

    单位:北京大学基础医学院生理学系,北京 100083

    关键词:年龄因素;白细胞介素-1;药理学;皮质酮;血液

    北京医科大学学报000411 [摘 要] 目的:研究年龄对小鼠腹腔注射IL-1β的影响。方法:用放射免疫法测定不同年龄的小鼠腹腔注射IL-1β后血浆中的皮质酮水平。结果:年老小鼠安静时血浆皮质酮的水平高于年轻小鼠;老年组动物在平时高皮质酮的水平上,注射IL-1β还能使皮质酮水平更高。全身麻醉可以完全阻断注射IL-1β引起血浆中皮质酮水平的升高。结论:老龄小鼠安静时血浆皮质酮水平升高,注射IL-1β后血浆皮质酮水平还可进一步升高。IL-1β引起血浆中皮质酮水平升高可能是在中枢神经系统调控下完成的。

    [中图分类号] Q45 [文献标识码] A [文章编号] 1000-1530(2000)04-0323-03
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    Effect of interlukin-1β injection on plasma corticosterone content

    in mice with various age


    YANG Chun-Xing

    (Department of Physiology, Peking University, Beijing 100083,China)

    ZHANG Jie

    (Department of Physiology, Peking University, Beijing 100083,China)

    WANG Jian
, 百拇医药
    (Department of Physiology, Peking University, Beijing 100083,China)

    LI Ou

    (Department of Physiology, Peking University, Beijing 100083,China)

    JI Peng

    (Department of Physiology, Peking University, Beijing 100083,China)

    LI Yi-Fan

    (Department of Physiology, Peking University, Beijing 100083,China)
, 百拇医药
    FAN Shao-Guang

    (Department of Physiology, Peking University, Beijing 100083,China)

    ABSTRACT Objective:

    To determine the effect of aging on interlukin-1β-induced plasma corticosterone production. Methods: Corticosterone content in the blood was measured by radioimmunoassay(RIA) in mice with various ages. Results: Normal(control) content of corticosterone in the blood increases with age. After peritoneal injection of IL-1β, corticosterone level significantly increased in all groups, but in the aged mice reached higher level than that of the young mice. The increase in corticosterone content in blood induced by the IL-1β injection was totally by general anesthesia(pentobarbital sodium). Conclusion: Plasma corticosterone in aged mice was significantly increased in normal conditions. Plasma corticosterone content was increased after peritoneal injection of IL-1β.
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    KEY WORDS Age factors; Interleukin-1/pharmacol; Corticosterone/blood

    (J Beijing Med Univ, 2000,32:323-325)

    神经内分泌系统和免疫系统在维持机体内环境稳态中发挥重要作用,神经系统和免疫系统之间的关系可以用“多重双向交流”来概括[1,2]。新生小鼠出生后的一段时间内,存在一个应激低反应期,此时血浆基础糖皮质激素水平较低,在外界刺激下变化较小。随年龄增加小鼠和大鼠血浆中的皮质酮基础水平升高,老年时表现出血浆糖皮质激素水平升高,日节律紊乱,对外界刺激反应后血浆糖皮质激素水平恢复缓慢[3~5],这些提示HPA轴的功能随年龄的增加而发生变化。白细胞介素-1(interleukin-1,IL-1)作为神经内分泌系统与免疫系统间的联系的一座桥梁,对HPA轴的活动起着重要的调节作用。IL-1可以刺激新生及成年小鼠的HPA轴引起糖皮质激素的分泌[6]。本实验主要观察不同年龄的小鼠腹腔IL-1β注射后,血浆皮质酮水平的变化,以揭示不同年龄小鼠HPA轴对细胞因子的反应性。同时,本工作探讨了IL-1β激活HPA轴的机制。
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    1 材料与方法

    1.1 实验动物

    雄性BALB/C小鼠,鼠龄4周,8周及30个月,由本校实验动物中心提供。

    1.2 实验药品

    RPMI 1640为GIBICO产品。 IL-1β由Sigma 公司购置,实验前,取1 μg IL-1β溶于5 ml不完全RPMI 1640培养液(不加小牛血清)中配制成200 μg.L-1,于-20°C保存备用。戊巴比妥钠(pentobarbital sodium),佛山化工厂产品,实验前用生理盐水配制成20g.L-1的溶液后备用。

    1.3 实验分组和实验方法

, http://www.100md.com     1.3.1 小鼠血浆皮质酮对腹腔注射IL-1β的反应 取8周雄性BALB/C小鼠,体重16~18 g,分为4组,每组5只,于每笼2~3只喂养,同时控制灯光(光照7:00AM~7:00PM)和温度(20~23℃),正常饮食, 第4天称重实验。第1组正常对照组,于原笼中喂养不与惊动;第2组空白对照组,给予腹腔注射不完全1640培养液每只200 μl,第3组腹腔注射IL-1β(1 μg.kg-1),第4组腹腔注射IL-1β(2 μg.kg-1)。腹腔注射2 h后从笼中取出,20 s内断头取血,用肝素化Eppendorf管收集,离心后取血浆-20℃保存用于测定皮质酮浓度。

    1.3.2 不同年龄小鼠HPA轴对腹腔注射IL-1β的反应性 取不同年龄组小鼠(鼠龄4周,8周,及30个月),各分为2组,即不完全RPMI1640培养液腹腔注射组和IL-1β(2 μg.kg-1) 腹腔注射组,每组3~5只,动物处理及实验操作同1.3.1。
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    1.3.3 中枢神经系统在HPA轴对腹腔注射IL-1β产生反应中的作用 将小鼠随机分为4组,每组5只。(1)NS+1640组:腹腔注射生理盐水,15 min后腹腔注射不完全RPMI1640培养液;(2)NS+ IL-1β组:腹腔注射生理盐水,15 min后腹腔注射IL-1β;(3)戊巴比妥钠+1640组:腹腔注射戊巴比妥钠溶液,15 min后腹腔注射不完全RPMI1640培养液;(4)戊巴比妥钠+ IL-1β组:腹腔注射戊巴比妥钠溶液,15 min后腹腔注射IL-1β。戊巴比妥钠的注射剂量为100 mg.kg-1,在实验过程中适当添加,使小鼠处于麻醉状态2 h以上。IL-1β注射剂量为2 μg.kg-1。对照组给予相同体积的生理盐水或不完全RPMI1640培养液。以上各组于第2次腹腔注射后2 h断头取血,血用肝素抗凝后离心取血浆于-20℃保存,用于测定血浆皮质酮质量浓度。

    1.4 皮质酮测定
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    血浆皮质酮质量浓度用放射免疫的方法进行测定[7]。抗血清由本室制备。皮质酮-3-125I组胺,由北京福瑞生物工程公司提供。皮质酮标准品购于Sigma公司。该方法最小测量的质量浓度为3 μg.L-1,抗血清与皮质醇的交叉反应为7.3%。

    1.5 数据处理

    数据以±s表示,组间差异用方差分析法(ANOVA)分析后用Post-hoc或Newman-keuls分析法处理,两两比较用双尾t检验,以P<0.05为有统计学意义。

    2 结果

    2.1 腹腔注射IL-1β后小鼠血浆皮质酮质量浓度

    正常对照组,空白对照组,腹腔注射IL-1β(1 μg.kg-1)组和腹腔注射IL-1β(2 μg.kg-1)组血浆皮质酮质量浓度(μg.L-1)分别为51±4、59±5、65±12和254±145。腹腔注射IL-1β(2 μg.kg-1)可使血浆中的皮质酮浓度明显升高,与空白对照组相比差异有显著性(P<0.01),并呈一定的剂量效应关系。由于2 μg.kg-1 IL-1β腹腔注射足以使血浆中的皮质酮质量浓度升高,因此在后面的研究中选定IL-1β的剂量为2 μg.kg-1
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    2.2 不同年龄小鼠血浆皮质酮对腹腔注射IL-1β的反应(表1)

    安静时对照血浆中的皮质酮水平,4周和8周之间变化不大,在30个月(约130周)时,安静时血浆中的皮质酮水平明显升高,在注射IL-1β后,血浆皮质酮水平还可以再增加。

    表1 不同年龄小鼠血浆皮质酮对腹腔注射IL-1β的反应(±s)

    Table 1 Age effect on corticosterone content

    in plasma induced by IL-1β(±s) ρ/μg.L-1 Groups

    n

    Control
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    IL-1β(i.p.)

    4-week-old

    5

    52±11

    156±27***

    8-week-old

    5

    37±8

    138±30***

    30-month-old

    3

    117±13###△△△
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    236±123

    ***P<0.001, compared with control; ###P<0.001, compared with 4-week-old control; △△△P<0.001,compared with 8-week-old control.

    2.3 中枢神经系统的作用

    未麻醉小鼠腹腔注射IL-1β后血浆皮质酮水平[(125±39)μg.L-1]较其对照组[(59±18)μg.L-1)]明显升高(P<0.05),用戊巴比妥钠麻醉后再同样腹腔注射IL-1β,血浆皮质酮水平[(39±20)μg.L-1]与其对照[(37±17)μg.L-1]相比差异无显著性(P>0.05),表明戊巴比妥钠麻醉后IL-1β作用受到抑制。
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    3 讨论

    我们研究了不同年龄小鼠腹腔注射IL-1β后血浆皮质酮水平的变化。由于应激可以使血中皮质酮升高,腹腔注射是一个应激过程,有可能使血中皮质酮的水平升高。在实验中为了减少这种作用,本研究特别注意了注射的方法,尽量避免粗暴对待动物。腹腔注射不完全RPMI1640不影响皮质酮的基础水平,说明本实验中操作本身不会影响血中皮质酮的水平。腹腔注射IL-1β(2 μg.kg-1)可引起血浆皮质酮水平明显升高。从文献[2]看可以通过多种途径引起血浆皮质酮升高,但最终都作用于下丘脑产生促肾上腺激素释放激素(corticotropin-releasing hormone,CRH)的神经元引起CRH释放,进而引起垂体促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropin,ACTH)释放,由ACTH作用于肾上腺,引起血浆中的皮质酮浓度升高。

    4周和8周小鼠分别是幼年鼠和成年鼠,腹腔注射IL-1β后血浆皮质酮水平均升高,无论从对照组和注射IL-1β组血浆皮质酮水平看两者都无明显差异,说明这一阶段HPA轴发育已完成,功能较稳定。
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    老年小鼠对照皮质酮水平明显高于8周龄的小鼠,而且在注射IL-1β后血浆中的皮质酮水平还可进一步升高。这种升高有可能是通过HPA轴的作用。有研究表明:(1)老年鼠下丘脑敏感性增加。大鼠下丘脑体外培养的研究表明,老年大鼠下丘脑脑片自主释放的CRH及由乙酰胆碱刺激后的释放的CRH 明显高于年轻的成年大鼠。说明老年大鼠的下丘脑敏感性增高。垂体和肾上腺的体外培养的结果表明,老年大鼠垂体和肾上腺释放ACTH和皮质酮的量与成年大鼠相比未见差异[8]。(2) 老年鼠下丘脑血管加压素(vasopression,AVP)合成和释放增加,AVP升高可通过垂体-肾上腺轴使血中皮质酮水平升高。老年大鼠下丘脑内小细胞群神经元合成和释放的AVP增加,这种增加可能与老年鼠HPA轴反应性增加有关。有研究表明,老年大鼠原位杂交的结果显示下丘脑内小细胞群神经元中表达AVP mRNA的神经元数量增加[9]。这一结果可能是老年动物血中皮质酮在注射IL-1β后仍能上升的原因之一。由于老年鼠HPA轴的作用加强,因此使老年鼠血浆基础和IL-1β注射后血浆皮质酮水平高于成年鼠。另有研究证实,老年大鼠血浆皮质酮升高后,其恢复至基础水平的速度较成年鼠缓慢[4],提示老年鼠皮质激素负反馈机制也可能受到损伤,而降低了反应性。
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    戊巴比妥钠全身麻醉可完全阻断腹腔注射IL-1β引起的血浆皮质酮水平的升高,提示腹腔注射IL-1β引起的血浆皮质酮水平的升高可能是在中枢神经系统的控制下完成的。文献[10]报道,巴比妥类药物通过选择性抑制脑干的网状结构上行激活系统,降低大脑皮层的兴奋性,进而使大脑皮层转入抑制;剂量大时可对中枢神经系统产生普遍抑制。全身麻醉可以完全阻断腹腔注射IL-1β的作用,说明中枢神经系统起着关键的作用,究竟中枢神经系统的哪一部分参与这种反应,还有待进一步研究。

    基金项目:国家自然科学基金(39870849)。

    参考文献

    1,范少光,丁桂凤.神经内分泌与免疫系统之间的相互作用的介导物质:共同的生物学语言[J].生理科学进展,1995,26(2):175-183

    2,Turnbull AV, Rivier CL. Regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis by cytokines: actions and mechanisms of action[J]. Physiol Rev, 1999,79(1): 1-71
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    3,Kizaki T, Ookawara T, Oh-Ishi S, et al. An increase in basal glucocorticoid concentration with age induces suppressor macrophages with high-density Fc gamma RII/III[J]. Immunology, 1998,93:409-414

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    5,Sapolsky RM . Do glococorticoid concentrations rise with age in the rat? Neurobiolo[J]. Aging, 1992,13:171-174
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    9,Hatzinger M, Wotjak CT, Naruo T, et al. Endogenous vasopressin contributes to hypothalamic-pituitary-adrenocortical alterations in aged rats[J]. J Endocrinol, 2000,164(2):197-205

    10,杨藻宸主编,医用药理学[M].第3版.北京:人民卫生出版社,1995.239-243

    (2000-03-30收稿), 百拇医药