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编号:10258848
IL-6对脑缺血后大鼠海马及纹状体神经细胞Fos表达的影响
http://www.100md.com 《同济大学学报(医学版)》 2000年第4期
     作者:周厚纶 李汉先 刘庆莹 朱长庚 魏瑛 高源 肖刚 杨德森

    单位:周厚纶 刘庆莹 朱长庚 魏瑛(同济医科大学基础医学院解剖学教研室, 武汉 430030);高源 肖刚 杨德森 李汉先(武汉职工医学院生理学教研室, 武汉 430016)

    关键词:脑缺血;Fos;白细胞介素-6;免疫细胞化学;再灌注

    同济医科大学学报000402 摘要 使用免疫组织化学方法,观察了大鼠大脑中动 脉区缺血再灌注动物模型中海马Fos的表达及IL-6对其表达的影响。结果发现:经侧脑室注 射IL-6后大鼠海马及纹状体神经细胞Fos的表达明显低于单纯缺血再灌注动物组。表明IL- 6对脑缺血再灌注后大鼠海马及纹状体神经细胞Fos表达的增加有明显的抑制作用。提示IL- 6可能参与缺血性脑损伤的调控过程。

    中图法分类号 R322.8, R743.31
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    Effects of Interleukin-6 on Fos Express ion of Hippocampal and Striatal

    Neurons during Focal Cerebral Ischemia Reperfu sion in Rats

    Zhou Houlun

    (Department of Anatomy, School of Basic Medical Sciences, Tongji Medical Uni versity, Wuhan 430030)

    Li Hanxian

    (Department of Physiology, Wuhan Professional Medical College, Wuhan 430016)
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    Liu Qinying

    (Department of Anatomy, School of Basic Medical Sciences, Tongji Medical Uni versity, Wuhan 430030)

    Abstract The effects of interleukin-6 (IL-6) on Fos expression of hippocamp al and striatal neurons were investigated by using immunohistochemical method during middle cerebral artery (MCA) focal cerebral ischemia reperfusion in rats. The results showed that Fos expression of hippocampal and striatal neurons foll owing injection of IL-6 into lateral ventricle were lower obviously than in the control group, indicating the increased Fos expression of hippocampal and stria tal neurons during focal cerebral ischemia reperfussion could be inhibited by IL -6. It was suggested that IL-6 might be involved in the modulation of ischemia injury in brain.
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    Key words ischemia; fos; interleukin-6; immunocytochemistry ; reperfusion

    c-fos原癌基因是核蛋白的编码基因,其蛋白产物Fos为核内磷酸化蛋白。在正常情况下,c -fos基因在中枢神经系统的神经细胞中仅呈极低水平的表达,难以检测到。然而许多细胞 外的刺激均能诱导神经细胞内c-fos快速而短暂地高水平表达[1]。虽然有关缺血 再灌注后脑内神经细胞c-fos的表达已有诸多报道,但由于实验方法的差异,结果并不尽一 致,且细胞因子IL-6对其影响很少有报道。本研究在使用线栓法建立的大鼠大脑中动脉区 缺血再灌注模型基础上,用免疫组化方法,观察了海马及纹状体神经元Fos的表达及IL-6对 其表达的影响。

    1 材料与方法

    1.1 材料

, 百拇医药     Wistar大鼠24只,由同济医科大学实验动物学部提供,体重200~250 g,雌雄不拘。动物分 成注射IL-6实验组(16只)及单纯缺血再灌注对照组(8只)。实验组除在脑缺血前1h经侧脑室 注射IL-6外,其余步骤操作同对照组。

    1.2 手术

    动物用4 g/L的戊巴比妥钠(10 ml/kg)腹腔麻醉,置于江湾二型脑定位仪上定位于左侧侧脑 室(坐标:前囟后0.8 mm,剪开1.3 mm,深度3.7 mm),用微量注射器将10 μl人重组的I L-6(1 μg/ml, Sigma公司产品)注入左侧侧脑室,注射时间10 min,留针15 min。存活1 h 后用线栓法栓塞同侧大脑中动物(MCA)。MCA栓塞参照Nagasawa等[2]的方法,即经 颈总动脉插入直径0.2 mm的尼龙线至MCA。脑缺血1 h后拔除线栓即造成MCA缺血再灌注模型 。对照组除不注射IL-6外,MCA栓塞同实验组。两组动物再灌注时分别为1 h、2 h、4 h、6 h(实验组各4只,对照组各2只)。
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    1.3 免疫组化染色

    动物用过量戊巴比妥钠深麻醉,经左心室插管至升主动脉、依次灌入生理盐水100 ml、 含40 g/L多聚甲醛0.1 mol/L的磷酸缓冲液(pH7.4)500 ml;取脑入原固定液后固定4 h, 再入200 g/L的蔗糖过夜或至下沉(4℃)。恒冷箱切片机额状切片,片厚30 μm,留海马及纹 状体,每2片取1片。PBS接片。切片分别入含3 ml/L H2O2、800 ml/L甲醇的磷酸缓冲液 室温30 min,用1 ml/L Triton X 100稀释Fos多克隆抗体(1∶1000, Sigma公司产品)48 h, 4 ℃,生物结合的兔抗绵羊IgG(1∶100) 37 ℃ 1 h, SABC(1∶100) 37 ℃ 1 h, 硫酸镍铵法 室温显色6 min。贴片、脱水、透明、封片。光学显微镜观察照像。对照实验用正常羊血清 替代Fos抗体,其余步骤同上。

    1.4 Fos免疫反应阳性细胞的观察、计数及统计
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    每个动物取大致相同切面4张脑切片在光学显微镜(目镜上放置计数网格)下进行观察、 计数海马及纹状体的Fos-IR阳性神经细胞,后计算其均数及标准误,并作显著性差异检 验(t检验)。

    2 结果

    2.1 缺血再灌注对海马及纹状体神经细胞Fos表 达的影响

    缺血再灌注后海马CA1区及齿状回均可见大量Fos免疫反应阳性细胞,胞核多深染,呈强阳性应,CA1区于再灌注1h即可见大量Fos表达(图1),且随时间的延长逐渐增加,至再灌注6h仍有较高水平的Fos表达;齿状回也于再灌注1h即可见大量Fos-IR阳性细胞,胞核免疫反应多呈强阳性(图2),但随时间延长,Fos-IR阳性细胞逐渐减少,反应强度逐渐减弱。而在纹状体缺血中心区未见Fos-IR阳性神经细胞,缺血周围区于再灌注1h可见大量Fos-IR阳性神经细胞(图3),且随时间的延长阳性神经元逐渐增加(表1)。
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    2.2 IL-6对海马及纹状体神经细胞Fos表达的影响

    IL-6注射实验组大鼠海马CA1区、齿状回及纹状体Fos免疫阳性细胞数在缺血再灌注后1h即较对照组明显减少,胞核染色也相对较浅(图4~6),其中CA1区实验组与对照组Fos免疫阳性细胞差异最为显著,在缺血再灌注各个时段内二者均有显著差异,齿状回IL-6组与对照组F os免疫阳性细胞也 以缺血再灌注1 h差异最显著。纹状体IL-6组于缺血中心区Fos免疫阳性 细胞极少,难以计数,而缺 血周边区的Fos免疫阳性细胞虽较正常有所增高,但与对照组比 较在再灌注各时段内均显著减少。

    图1 单纯脑缺血再灌注1 h大鼠海马CA1 区Fos表达增多

, http://www.100md.com     图2 单纯脑缺血再灌注1 h大鼠齿状回Fo s表达增多

    图3 单纯脑缺血再灌注1 h大鼠纹状体Fo s表达增多

    图4 注射IL-6后脑缺血再灌注1 h大鼠 海马CA1区Fos表达减少

    图5 注射IL-6后脑缺血再灌注1 h大鼠 齿状回Fos表达减少

    图6 注射IL-6后脑缺血再灌注1 h大鼠 纹状体Fos表达减少
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    表1 IL-6对缺血再灌注后海马、纹状体Fos-IR阳性细胞的影响(±s) 分组

    再 灌 流

    1 h

    2 h

    4 h

    6 h

    CA1区

    645±20

    713±25

    720±15

    289±18
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    对照组

    齿状回

    980±23

    623±13

    321±12

    136±19

    纹状体

    932±18

    1025±23

    1154±24

    639±14

    CA1区

    243±9**
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    285±12**

    294±8**

    192±6**

    IL-6组

    齿状回

    456±11**

    244±8**

    195±6**

    113±8

    纹状体

    631±15**
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    694±19**

    736±24**

    422±13**

    与对照组相同部位比较 ** P<0.013 讨论

    c-fos基因是一种存在于正常神经元胞核内的原癌基因。近年大量研究表明,来自体内外的 多种刺激可诱导Fos表达于中枢神经系统神经元。局灶性脑缺血及再灌注也可诱导缺血动物 神经细胞出现快速、短暂而高水平的表达。Jorgenseng等[3]在局灶性脑缺血模型 上,使用免疫组化方法研究发现,脑缺血10 min后即可见齿状回及海马各区神经细胞Fos的 表达,齿状回Fos的表达较海马各区早且持续时间短,CA1区表达稍晚于齿状回但持续时间较 长。Soriano等[4]也观察到缺血1 h内,在病灶同侧大脑皮质及纹状体均可见大量F os表达。Collaco等[5]还报道了在严重脑缺血的皮层中心区无Fos表达,而在其周 围神经细胞Fos表达增加。在选择性易受损的海马CA1区内,Fos蛋白的合成先于坏死出现 [3]。本实验观察到缺血1 h后再灌注时,大鼠海马CA1区及齿状回可见大量Fos-IR阳 性细胞,随再灌注时间的延长,CA1区Fos-IR阳性逐渐增加,而齿状回Fos-IR阳性逐渐减 少。以往的研究显示,齿状回是较能耐受缺血的部位。由此提示缺血再灌注后海马CA1区Fos 的表达与其诱发神经细胞继发性损伤有关。齿状回耐受缺血的特点可能与该部Fos表达持续 时间短有关。本实验还观察到缺血再灌注后纹状体缺血中心区无Fos表达,而其周边神经 细胞则随再灌注时间的延长而出现Fos表达逐渐增加。这可能与各部分受缺血损害的严重程 度不同有关。较严重缺血损伤导致神经元快速衰竭、梗死和死亡,使得Fos不表达,而较轻 的缺血损伤则诱导该处神经元Fos表达,从而出现继发性伤害[6,7]
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    本实验还观察到,经侧脑室注射IL-6后,大鼠海马及纹状体Fos阳性细胞较单纯缺血再灌注 对照组明显减少,胞核也较浅染,表明IL-6对缺血再灌注后海马及纹状体Fos的表达有明显 抑制作用。研究显示:IL-6在中枢神经系统有着多方面的作用,可促进星形胶质细胞生长 ,增加神经生长因子的释放,还可作为神经营养因子对中枢神经细胞起营养作用。Hama等 [8]曾报道IL-6可促进体外培养的基底前脑胆碱能神经元存活。Toulmond等[9 ]和Yamada等[10]也报道了IL-6能抵抗NMDA对纹状体胆碱能神经元及谷氨酸对 海马培养细胞的损伤。因此,我们推测,IL-6对缺血再灌注后海马及纹状体经细胞Fos表 达的抑制,可能在减轻兴奋性氨基酸的毒性方面有一定的意义。

    卫生部科研基金资助项目(No. 92124035)

    周厚纶,男,1957年生,副教授
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    参 考 文 献

    1,Mergan J I, Cohen D R, Hempstead J L et al. Mapping patterns of c-fos expressing in the central nervous system after seizure. Science, 1987,23 7:192

    2,Nagasawa I I, Kogure K. Correlation between cerebral blood flow and histologic changes in a new rat model of middle cerebral artery occlusion. Strok e, 1989,20:1037

    3,Jorgensen M B, Johansen F F, Diemer N H. Post-ischemia and kainic a cid-induced c-fos protein expression in the rat hippocampus. Acta Neurol Scand , 1991,84:352
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    4,Soriano M A, Ferrer I, Rodriguez-Farre E et al. Expression of c -fo s and inducible hsp-70 mRNA following a transient episode of focal ischemia tha t had non-lethal effects on the rat brain. Brain Res, 1995,670:317

    5,Collaco M Y, Aspey B S, de Belleroche J S et al. Focal ischemia causes an extensive induction of immediate early genes that are sensitive to MK -801. Stroke, 1994,25:1855

    6,Dragunow M, Beilharz E, Shimanne E et al. Immediate-early gene prot ein expression in neurons undergoing delayed death, but not necrosis, following hypoxia-ischemia injury to the young rat brain. Mol Brain Res, 1994,25:19
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    7,Gunn A J, Dragunow M, Faull R L M et al. Effects of hypoxia-isc hemi a and seizures on neuronal and glial-like c-fos protein levels in the infant r at. Brain Res, 1990,531:105

    8,Hama T, Miyamoto M, Tsukui H et al. Interleukin-6 as a neurotro phic factor for promoting the survival of cultured basal forebrain cholinergic neuro ns from postnatal rat. Neurosci Lett, 1989,104:340

    9,Toulmond S, Vige X, Fage D et al. Local infusion of interleukin -6 a ttenuates the neurotoxic effects of NMDA on rat straital cholinergic neurons. Ne urosci Lett, 1992,144:49

    10 Yamada M, Hatanaka H. Interleukin-6 protects cultured rat hippocamp al neurons against glutamate-induced cell death. Brain Res, 1994,643:173

    (1999-06-25 收稿)

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