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流式细胞仪是研究细胞等生物粒子理化特性的重要仪器,可以在单细(全面版)资料
流式细胞仪是研究细胞等生物粒子理化特性的重要仪器,可以在单细胞水平上对大量细胞进行快速、准确、多参数的定量分析及分选,常用其检测:细胞表型分析,如T淋巴细胞亚群分型;细胞表面及细胞内蛋白抗原的检测;DNA倍体分析,包括PI单染法和Annexin Ⅴ-PI双染法等。流式细胞仪广泛应用于生物医学基础和临床研究领域,在药理学研究中,可定量分析药物对细胞周期、凋亡以及相关蛋白表达的影响。
Flow cytometry is a technique for counting and examining microscopic particles, such as cells and chromosomes, by suspending them in a stream of fluid and passing them by an electronic detection apparatus. It allows simultaneous multiparametric analysis of the physical and/or chemical characteristics of up to thousands of particles per second. Flow cytometry is routinely used in the diagnosis of health disorders, especially blood cancers, but has many other applications in both research and clinical practice. A common variation is to physically sort particles based on their properties, so as to purify populations of interest. The technology has applications in a number of fields, including pharmacology, molecular biology, pathology, immunology, plant biology and marine biology. It has broad application in medicine (especially in transplantation, hematology, tumor immunology and chemotherapy, genetics and sperm sorting for sex preselection).
毛细支气管炎细胞因子与发病机理的研究
摘 要 为了解毛支发病机理与机体免疫功能的关系,探讨环境与遗传因素对发病的影响,对30例不同病毒感染的毛支患儿取血清及外周血单个核细胞(PBMC)培养,用ELISA方法测定培养上清中细胞因子及血清IgE浓度。结果表明:①毛支急性期IFN-γ水平降低,IL-4、IL-10及血清IgE水平增高。②毛支IL-4、IL-10、IgE水平增高与感染病毒的种类关系不明显,与机体遗传特应质有关。提示:毛支患儿存在细胞免疫功能异常,表现在细胞因子分泌紊乱。遗传因素在细胞因子分泌异常中可能有重要作用。
关键词 毛细支气管炎 细胞因子 特应症
中号 R725.63
ANALYSIS OF CYTOKINE PRODUCTION IN INFANTS WITH BRONCHIOLITIS
Fu Zhou,Li Chengrong,Yang Xiqiang
(Children’s Hospital,Chongqing University of Medical Sciences,Chongqing 400014)
Abstract To explore the relation between poroduction of cytokines and the pathogenesis in bronchiolitis,30 infants with bronchiolitis,15 with pneumonia and 15 age-matched healthy controls were involved in this study.The virologic data showed that bronchiolitis group was 10 RSV-positive,10 ADV-positive and 10 Flu-or PIV-poisitive.Pneumonia group was 7 RSV-positive,4 ADV-positive and 4 Flu-or PIV-positive.T helper cell-derived cytokines in cultured supernatants of PBMC and serum IgE were assayed by using sandwich ELISA.Compared with those in controls,the IFN-γ level was obviously decreased(P<0.01)while the levels of IL-4,IL-10 and IgE were significantly increased(P<0.01,0.01,0.01)in patients with bronchiolitis.Neither statistical differences of cytokine and IgE levels among different kind of virus-positive groups,nor obvious differences of IL-2 level among normal,bronchiolitis,and pneumonia groups were observed(P>0.05).Furthermore,30 infants with bronchiolitis were divided into atopy+ and atopy- groups,in which the former had lower levels of IFN-γ(P<0.05)but higher IL-4,IL-10 and IgE compared with the latters(P<0.01,0.05,0.01).No apparent differences of IL-2 level between the two groups(P>0.05).These results suggest that abnormal cytokine production exists in the infants with bronchiolitis,which may be associated with the pathogenesis of bronchiolitis.
Key words Bronchiolitis,Cytokines,Atopy
毛细支气管炎(毛支)是婴幼儿期呼吸道常见病之一,其中1/3左右发展为哮喘,严重危害儿童身心健康。关于毛支发病机理,毛支后反复喘息的原因,至今尚无令人满意的结论[1,2]。临床发现大部分毛支患儿血清IgE水平异常升高,部分患儿伴特应症(Atopy)家族史,推测毛支可能存在免疫功能紊乱。我们拟研究免疫调节的关键环节——辅助性T细胞(TH)功能,同时观察遗传和环境因素对毛支TH功能的影响,以初步探讨毛支发病的免疫学机理。
1 对象和方法
1.1 研究对象
毛支组:30例急性期住院患儿,男16例,女14例,年龄2个月~1.4岁,平均5.8个月。其中12例有特应症个人和/或家族史(简称特应症+)。
病毒性肺炎组:15例同期住院患儿,男8例,女7例,年龄3个月~1.5岁,平均6个月。所有病例排除特应症。上述两组患儿均按诊断标准[3]和病毒病原学确诊。
正常对照组:15例,男8例,女7例,年龄4个月~1.5岁,平均6.5个月,排除特应症史。
1.2 实验方法
鼻咽分泌物(NPS)病毒检测:采用碱性磷酸酶抗碱性磷酸酶桥联酶标法(APAAP)检测毛支NPS脱落细胞4种(共8型)病毒抗原,包括呼吸道合胞病毒(RSV),腺病毒(ADV)3.7型,流感病毒(Flu)A,B型,副流感病毒(PIV)1,2,3型。APAAP检测试剂盒由解放军262医院提供,方法见说明书。
血清及培养上清液收集:清晨采静脉血3ml,其中1ml用于收集血清测IgE,2ml肝素抗凝,常规方法分离PBMC,用含10%小牛血清的RPMI1640调细胞至1×106/ml。取2支培养管,每管加2ml,一管为自身对照(无刺激剂),另一管为PHA刺激。置37°C,5% CO2温箱中培养48h,离心后吸取上清液。血清及上清液贮于-20°C备测。
ELISA法测细胞因子及IgE:IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10试剂盒购于深圳晶美生物工程;IgE试剂盒购于上海医科大学华山医院。所有操作步骤均按说明书进行。
1.3 统计学方法 实验结果以±s表示,采用方差分析F检验;两组均数比较用t或t′检验。
2 结果
2.1 均衡选择毛支及肺炎组病例 毛支组中,选择RSV、ADV、Flu或PIV阳性各10例。肺炎组中,选择RSV阳性7例,ADV阳性4例,Flu或PIV阳性4例。
2.2 毛支细胞因子、IgE水平与病毒感染种类的关系
毛支患儿与正常对照组PBMC培养上清细胞因子和血清IgE水平:见表1。毛支PBMC经PHA刺激后,与正常对照组比较,IFN-γ水平明显降低t=5.89,而IL-4、IL-10则显著增高,血清IgE水平也升高t=7.08,6.39,9.96。两组IL-2水平无显著性差异。
不同病毒组毛支患儿PBMC培养上清细胞因子和血清IgE水平:见表2。将30例毛支分为RSV、ADV、Flu或PIV阳性3组,结果表明:不同病毒感染毛支组上述细胞因子及血清IgE水平无显著性差异(P均>0.05)。
表1 毛支患儿PBMC培养上清细胞因子(ng/L)和血清IgE(ku/L)水平
Tab 1 The cytokine(ng/L) levels in children with bronchiolitis(±s)
Group
n
IFN-γ
IL-2
IL-4
IL-10
IgE
Controls
15
1486.2±306.7
1225.3±386.4
54.5±19.2
43.6±15.2
176.3±83.5
Patients
30
965.6±213.4*?
1036.8±341.5
114.8±38.6*?
84.8±28.4*?
788.1±314.8*?
*P<0.01,compared with control
表2 不同病毒组毛支患儿PBMC培养上清细胞因子(ng/L)和血清IgE(ku/L)水平
Tab 2 The cytokine(ng/L) and IgE(ku/L)levels in patients infected with different kind of viruses(±s)
Group
n
IFN-γ
IL-2
IL-4
IL-10
IgE
RSV
10
846.7±208.1
1105.2±382.4
116.8±22.5
87.5±26.6
812.4±306.1
ADV
10
982.4±354.7
1009.7±319.6
114.3±18.7
82.9±24.8
770.8±298.5
Flu or PIV
10
874.6±233.8
1136.4±388.7
104.9±18.5
86.2±27.4
765.3±271.7
2.3 毛支与病毒性肺炎细胞因子及IgE水平比较 见表3。与肺炎组比较,毛支组IL-4、IL-10及IgE水平均增高t=7.91,6.86,9.51,IFN-γ、IL-2水平无明显差异。
2.4 遗传特应症对毛支免疫指标的影响 见表4。根据有无特应症个人和/或家族史,将30例毛支分为特应症+和特应症-两组。与特应症-组比较,特应症+组IFN-γ水平下降,而IL-4、IL-10及IgE水平增高;两组IL-2水平无显著性差异。
表3 毛支和肺炎患儿PBMC培养上清细胞因子(ng/L)和血清IgE(ku/L)水平
Tab 3 The cytokine(ng/L)levels in patients with bronchiolitis and pneumonia(±s)
Group
n
IFN-γ
IL-2
IL-4
IL-10
IgE
Bronchiolitis
30
965.6±213.4
1036.8±341.5
114.8±38.8*?
84.8±28.4*
788.1±314.8*
Pneumonia
15
1108.5±324.6
1066.5±345.8
49.3±17.4
41.8±14.5
192.4±98.3
?*P<0.01,compared wich control
表4 特应症对毛支患儿PBMC培养上清细胞因子(ng/L)和血清IgE(ku/L)水平的影响
Tab 4 The cytokine(ng/L)and IgE(ku/L)levels in patients influenced by atopy(±s)
Group
n
IFN-γ
IL-2
IL-4
IL-10
IgE
Atopy-
18
1194.3±314.7
1143.6±245.8
89.4±20.4
71.9±18.5
613.8±206.1
Atopy+
12
882.8±263.2*
1040.1±234.2
130.8±31.6**
95.2±23.9*
918.8±278.6**
?*P<0.05,compared with control; **P<0.01,compared with control
3 讨论
毛支虽然由病毒感染引起,但临床表现及转归与一般感染性炎症不同,部分患儿转变为哮喘,推测两者在发病机理上有相似之处。我们曾初步证实婴幼儿哮喘存在TH1/TH2亚群功能失衡[4],表现在TH2功能异常增高,分泌代表其功能的细胞因子IL-4、IL-10增多;TH1功能不足致TH1类因子IFN-γ、IL-2分泌减少,由此造成以IgE升高和嗜酸粒细胞浸润为重要特征的气道变应性炎症。尚未见有关毛支TH亚群功能的研究。本组资料表明,毛支患儿PBMC培养上清中IFN-γ降低,而IL-4、IL-10升高,与哮喘患儿的测定结果基本一致,推测两者存在类似的细胞因子分泌异常。
为了解不同病毒感染对毛支细胞因子产生有无影响,比较3组不同病毒毛支细胞因子及IgE水平,未发现显著性差异,说明病毒种类对细胞因子产生类型影响不大。观察中发现毛支组与肺炎组在TH2类细胞因子分泌上存在差异。毛支组IL-4、IL-10增高,与血清IgE升高一致,而肺炎组则不升高。这种差异是否与两者不同的发病机理有关,尚缺乏研究。临床观察到毛支与特应症、IgE升高及哮喘有密切联系;毛支住院患儿常有特应症+家族史,患儿血清IgE多增高[5]。一组资料显示,父母为非特应症者,新生儿脐血T细胞呈TH1优势分化,而父母为特应症者,大多数新生儿T细胞显示TH2分化类型[6],推测毛支TH2功能增高与遗传特应质有关。本组30例毛支中,有特应症+者12例,与特应症-组比较,特应症+组IFN-γ水平降低,而IL-4、IL-10、IgE水平则升高。该结果支持毛支TH2优势分化、IgE升高与遗传特应质有关。
本研究表明毛支存在细胞因子产生异常,病毒感染可能为其诱因,遗传因素在免疫功能异常中可能有重要作用。这种免疫功能异常在毛支后反复喘息中的作用如何,还需进一步阐明,以期发现两者的内在联系,为早期预防毛支向哮喘转化提供理论依据。
*阿斯特拉儿童哮喘研究 资助项目
作者单位:符 州 杨锡强 重庆医科大学儿童医院 重庆 400014
李成荣 深圳市儿童医院
第一 男,35岁,博士,副教授
参考文献
[1] Landau LI.Bronchiolitis and asthma:are they related?Thorax,1994,49:293
[2] Godfrey S.Bronchiolitis and asthma in infancy and early childhood.Thorax,1996,51(suppl 2):S60
[3] 中华人民共和国卫生部.小儿肺炎防治方案.中华儿科杂志,1987,25:47
[4] 符 州,杨锡强,李成荣,等.婴幼儿哮喘与T辅助细胞亚群功能失衡研究.中华儿科杂志,1998,36:237
[5] Mok JYQ,Simpson H.Symptoms,atopy and bronchial reactivity after lower respiratory infection in infancy.Arch Dis Child,1984,59:299
[6] Romagnani S.Lymphokine production by human T cells in disease states.Annu Rev Immunol,1994,12:227
利肾口服液拮抗细胞因子对系膜细胞影响的研究
提要 探讨利肾口服液治疗系膜细胞增殖型肾炎的机理。以肾小球系膜细胞培养技术,3H-TdR掺入测定法。结果:利肾口服液高、中剂量组3H-TdR掺入值极显著低于空白组和IL-1、IL-6、TNF组(P<0.01);IL-1、IL-6、TNF组3H-TdR掺入值极显著高于空白组(P<0.01)。提示:直接抑制系膜细胞和拮抗IL-1、IL-6、TNF刺激系膜细胞异常增殖是利肾口服液治疗以系膜细胞增殖为主要病理的肾小球肾炎的机理之一。
主题词 @利肾口服液/药理学 系膜细胞 清热利湿
肾小球系膜细胞(GMC)的增殖及其基质的病理性聚积是肾小球硬化的主要病理。研究表明某些细胞因子在肾小球肾炎的发生发展和慢性化过程中起重要作用〔1〕;若探索出拮抗这些细胞因子的中药,则可望在一定程度上防止肾小球病变的发生和发展。本研究观察了利肾口服液拮抗细胞因子对GMC影响。
1 材料和方法
1.1 材料 大白鼠,重200g(由华西医科大学动物实验室提供),RPMI-1640(美国GIBCO公司提供),普通胰岛素(美国Sigma公司提供),利肾口服液(由石韦、木贼、益母草等组成,本校附院制剂室提供);1g/ml(相当于含生药3g/ml),滤过除菌,无菌7.5% NaHCO3调pH值至7.1~7.4。IL-110万u/支、IL-6 10万u/支、TNF 5万u/支、地塞米松5mg/ml(中国军事医学科学院提供)。
1.2 方法
〔2〕4/ml的悬液,转种至96孔板,200 μl/孔,预培24小时,使大部分细胞同步在G0期。除空白组外,其余分别再加入含IL-1、IL-6、TNF各100U/ml各等份和利肾口服液高、中、低剂量组(简称中药组,7.5mg/ml、5mg/ml、2.5mg/ml)以及地塞米松10μg/ml的培养液40μl。置37℃5%CO2〔3〕公式计算。采用方差分析及t检验处理数据,统计软件为SPSS。
2 结果
2.1 利肾口服液直接对GMC的抑制作用 见表1。
组别
n
剂量
CPM
抑制率
(%)
空 白 组
6
Ⅱ号液20μl
1988.5±153.45
+地米组
6
10μg/ml
1214.2±259.98※
39.34
+利肾高
6
7.5mg/ml
1168.0±105.22※※
41.26
+利肾中
6
5mg/ml
1334.8±49.44※※
32.87
+利肾低
6
2.5mg/ml
1387.2±71.01※※#
30.23
注:※与空白组比较P<0.05;#与地米组比较P<0.05,※※与空白组比较P<0.01(下同)
从表1可以看出,地塞米松能直接抑制GMC的增殖,与同类研究结果近似〔4〕。中药高、中、低剂量组与地塞米松组CPM值均显著低于空白组(P<0.01)。提示利肾口服液可显著直接抑制GMC增殖。中药高、中、低剂量组之间有一定的量效关系。其抑制率由强至弱的顺序为利肾高剂量组>地塞米松组>利肾中剂量组>利肾低剂量组。
2.2 利肾口服液拮抗IL-1刺激GMC的增殖作用 见表2。
从表2可以看出,加IL-1组CPM显著高于空白组(P<0.01),提示IL-1能促进GMC增殖;而在IL-1培养皿中加用中药各剂量组及地塞米松组均可显著抑制IL-1刺激GMC异常增殖作用(P<0.01)。
2.3 利肾口服液拮抗IL-6刺激GMC的增殖作用 见表3。
剂量
n
剂量
CPM
抑制率
(%)
空白组
6
Ⅱ号液20μl
1988.5±153.45
IL-1组
6
100U
3696.3±606.68※※
-85.88
+地米组
6
10μg/ml
1882.2±139.39△△
49.08
+利肾高
6
7.5mg/ml
1939.2±75.99△△
47.54
+利肾中
6
5mg/ml
1903.7±203.98△△
48.50
+利肾低
6
2.5mg/ml
2254.5±28.36※##△△
39.01
注:△△与IL-1组比较P<0.01,##与地米组比较P<0.01
组别
n
剂量
CPM
抑制率
(%)
空白组
6
Ⅱ号液20μl
1988.5±153.45
IL-6组
6
100u
3048.8±260.71※※
-53.32
+地米组
6
10μg/ml
1665.3±109.64※※△△
45.78
+利肾高
6
7.5mg/ml
1311.8±61.54※※##△△
56.98
+利肾中
6
5mg/ml
1545.3±157.01※※△△
49.31
+利肾低
6
2.5mg/ml
2229.3±357.29△##
26.88
注:△与IL-6组比较P<0.05,△△与IL-6组比较P<0.01
从表3可以看出,在IL-6培养皿中加用中药各剂量组及地塞米松组均可显著抑制IL-6刺激MC异常增殖的作用(P<0.01),中药高、中、低剂量组之间有一定量效关系。
2.4 利肾口服液拮抗TNF刺激GMC的增殖作用 见表4。
组别
n
剂量
CPM
抑制率
(%)
空白组
6
Ⅱ号液20μl
1988.5±153.45
TNF组
6
100u
2949.0±595.76※※
-48.30
+地米组
6
10μg/ml
1522.3±170.34※※△△
48.38
+利肾高
6
7.5mg/ml
1362.8±47.28※※△△#
53.79
+利肾中
6
5mg/ml
2003.8±201.98△△#
32.05
+利肾低
6
2.5mg/ml
2435.8±89.41※※△##
17.40
注:△与TNF组比较P<0.05,△△与TNF组比较P<0.01
从表4可以看出:在TNF培养皿中加用中药各剂量组及地塞米松组均可显著抑制TNF刺激MC异常增殖的作用(P<0.05~0.01)。
3 讨论
多种肾小球疾病发生发展的结果均可导致肾小球硬化,虽引起其硬化的因素很多,但其中IL-1、IL-6、TNF作用于GMC使其异常增生是主因之一。人类多种肾小球疾病,如IgA肾病、膜增生性肾炎、狼疮性肾炎、局灶性肾小球硬化等主要病变均与GMC增生密切相关。IL-1、IL-6、TNF等因子可由GMC分泌产生,且也与GMC膜上相应的受体结合,刺激GMC增殖,并使GMC产生大量的超氧阴离子损伤肾小球,以及GMC增生而致使肾小球基底膜损伤出现大量蛋白尿。因此,阻断这些因子可以防止肾小球疾病的发生发展〔1〕。虽糖皮质激素是治疗肾病的常用药之一,但疗效仍不理想。国内尚未见有关探讨中医药复方对细胞因子影响的报道。
本病中医学多从“水肿”论治。一因外感湿热,困阻上中下三焦,气机不利,水湿内停,发为水肿;二因临床长期应用糖皮质激素,也致“药源性湿热证”。湿热内蕴,则阻碍血行。故湿热夹瘀是导致肾病缠绵难愈原因之一。方中石韦清热利湿,木贼清热止血,益母草活血祛瘀,利尿消肿,诸药共奏清热利湿,化瘀消肿之功。本实验表明外源性IL-1、IL-6、TNF可刺激GMC DNA合成增加。并进一步证实利肾口服液除能直接抑制GMC的增殖外,尚可显著拮抗IL-1、IL-6、TNF刺激GMC DNA合成作用,且这种抑制作用随剂量增加呈增强趋势。可见,直接抑制GMC和拮抗外源性上述因子对GMC的刺激作用是利肾口服液防治肾小球硬化发生发展的机理之一。
(本文承蒙华西医科大学第一附属医院肾内科许国章教授、樊均明博士和基础医学院免疫研究室魏大鹏技师的大力帮助,特此表示谢意)。
★四川省教委资助课题(97035)
参考文献
(修回日期:1999-02-07)
慢波睡眠的激素与细胞因子调节
摘要 慢波睡眠(SWS)是最重要的睡眠成分。近年来的研究揭示:腹外侧视前区-结节乳头核(VLPO-TMN)可能是睡眠-觉醒的中枢发生部位。基底前脑吻端前列腺素D2(PGD2)敏感性睡眠促进区(PGD2-SPZ)参与睡眠的调控。PGD2延长SWS;前列腺素E2(PGE2)延长觉醒,抑制SWS和快动眼睡眠(REMS)。SWS与下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的活动呈负相关,与生长激素的分泌呈正相关。褪黑素(melatonin)对SWS的影响与其降低体温的效应有关。白细胞介素1(IL-1)促进SWS的作用可能通过PGD2介导。5-HT参与肿瘤坏死因子延长SWS的作用。睡眠-觉醒机制的研究进展提示,开发新型选择性延长SWS的药物,可以从以下几方面入手:PGD2激动剂;免疫增强剂或免疫调节剂;影响5-HT系统的药物;褪黑素及生长激素等睡眠的生理性调节物质等。
关键词 慢波睡眠;前列腺素D2;前列腺素E2;激素;细胞因子
学科分类号 R338.63
Regulation of SWS by Hormones and Cytokines
LI Li-Hua,KU Bao-Shan
(Department of Pharmacology,Beijing Medical University,Beijing 100083)
Abstract SWS is the most important component of sleep.(1) VLPO-TMN seems to generate sleep and wakefulness.The rostral basal forebrain,which was defined as PGD2-SPZ,may be involved in regulation of sleep.(2) PGD2 promotes sleep,especially SWS,while PGE2 prolongs wakefulness and depresses both SWS and REMS.(3) During SWS the activation of hypothalamus-pituitary-adrenocortic axis is inhibited,while the release of growth hormone is accelerated.The soporific effects of melatonin may be attributed to its hypothermic effects.(4) Interleukin-1 prolongs sleep,especially SWS,which seems to be mediated by PGD2.Tumor necrosis factor (TFN) may promote SWS through 5-HT and its receptor.Therefore,the development of new hypnotics,which selectively prolong SWS,might follow the following ways: PGD2 and chemicals which act like PGD2; immuno-regulators; substances with effects on 5-HT receptors; hormone,such as melatonin and growth hormone,which play roles in the physiological regulation on sleep-wakefulness.
Key words Slow wave sleep; PGD2; PGE2; Hormone; Cytokine
1992年作者曾提出“慢波睡眠(slow wave sleep,SWS)是最重要的睡眠成分,寻找增加SWS的药物是催眠药物开发的重要内容”的构想[1]。当时提出这一构想的基本根椐是:SWS是大脑皮层睡眠;剥夺睡眠两天后,恢复睡眠的第一夜主要是SWS反跳,可达这一夜全部睡眠量的50%(成年人正常约为20%左右); 正常短睡眠(4~5小时/昼夜)者,与普通睡眠(7~9小时/昼夜)者相比,SWS的百分比明显要高(前者50%以上,后者15%~20%),绝对时间也较长;SWS期间生长激素分泌达到峰值;某些严重的神经、精神疾患如焦虑、抑郁、老年性痴呆等均有SWS的减少或消失。在提出以上构想的当时,有关增加SWS物质的报道尚不多。此后我们一直密切注意着这一领域的动态,现将近年来一些有意义的进展追踪报道如下。
一、睡眠-觉醒的中枢调节机构
结节乳头核(tuberomammillary nucleus,TMN)的组胺能神经元发出轴索构成组胺能上行觉醒系统,在觉醒期间保持紧张性活动,SWS期间活动减少,REMS期间停止放电。反之,腹外侧视前区(ventrolateral preoptic,VLPO)神经元在清醒时放电频率较低,在REMS和非快动眼睡眠(NREMS)时增至两倍。已知VLPO神经元对TMN存在着GABA能神经支配[2]。睡眠期间下丘脑后部的γ-氨基丁酸(GABA)含量增加;电刺激VLPO可引发GABAA受体中介的TMN神经元抑制;GABA可使TMN神经元超极化和放电频率减少;向TMN内注入GABA激动剂可使视前区毁损的动物恢复睡眠。以上研究揭示,VLPO(GABA能神经元)-TMN(组胺能神经元)调控着睡眠-觉醒过程。
基底前脑吻端被称为“PGD2敏感性睡眠促进区(PGD2-sensitive sleep-promoting zone,PGD2-SPZ)”。在此区的蛛网膜下腔内灌注PGD2后,NREMS增加,同时VLPO有强烈的Fos表达,其强度与动物处死前的睡眠量呈正相关,而TMN的Fos表达强度则与睡眠量呈负相关[3]。由此可见,基底前脑(PGD2受体介导的神经元) 与VLPO-TMN有联系,也参与睡眠-觉醒的调节。至于不同的睡眠时相,如SWS期或REMS期,上述中枢核团或脑区之间Fos表达的差异尚未见报道。
PGD2受体的mRNA广泛分布于软脑膜,未见于脑实质内。PGD2灌流下丘脑后部并未促进睡眠,提示PGD2未直接抑制TMN觉醒神经元的活动。向大鼠PGD2-SPZ内灌注PGD2,下丘脑处的软脑膜Fos表达最为强烈。那么,从PGD2激动软脑膜上的受体到VLPO神经元活动增强之间的信号转导又是怎样的呢?Satoh等[4]将选择性腺苷A2a受体激动剂CGS21680注入PGD2-SPZ的蛛网膜下腔,SWS和REMS呈剂量依赖性增加。预先给予腺苷A2受体拮抗剂KF17837,可取消CGS21680的效应,也可取消向此区的蛛网膜下腔内注入PGD2诱发SWS的效应。提示腺苷A2受体可能中介了软脑膜PGD2受体与VLPO-TMN之间的信号转导。
与PGD2促进睡眠相反,PGE2则参与觉醒。哺乳动物下丘脑可产生PGE2。向大鼠脑室内或下丘脑注入PGE2可明显延长觉醒,抑制SWS和REMS。室旁核(paraventricular nucleus,PVN)和下丘脑腹内侧(ventromedial hypothalamus,VMH)可能参与睡眠-觉醒的调控。用放免分析方法测量PVN和VMN之间脑区的微透析液中的PGE2,发现清醒时含量最高,REMS时次之,SWS期间PGE2含量最低[5]。
二、激素与睡眠调节
夜间激素分泌与睡眠之间存在相关性。夜间睡眠的早期SWS占优势,此期也是一天当中下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(hypothalamus-pituitary-adrenocortic axis,HPA轴)分泌活动显著受抑,体内促皮质激素(ACTH)和考的松浓度最低的时期。睡眠早期特别是SWS期间,垂体-肾上腺应答受到抑制,确切原因还不清楚,可能是其它激素抑制了促肾上腺皮质激素释放激素(CRF)的分泌,或下丘脑分泌了某种未知的ACTH抑制因子。夜间睡眠的后半期是REMS占优势的时期,也是一天之中HPA分泌活动最活跃的时期。生长激素释放激素(GHRH)与CRF之间的平衡,在生理和病理性睡眠调节中发挥重要作用。GHRH增加健康青年人的SWS,促进生长激素的释放,抑制考的松的释放;CRF的作用则相反。向大鼠脑室内注入CRF可剂量依赖性地缩短NREMS和REMS,延长觉醒。将IL-1与CRF先后(间隔10分钟)注入脑室内,CRF可取消IL-1延长NREMS和缩短REMS的效应,提示IL-1刺激产生的CRF可能作为一种负反馈机制,抑制IL-1的中枢及外周效应[6]。
褪黑素(melatonin)是松果体分泌的光信号激素,在调节动物的昼夜节律和季节节律以及机体睡眠-觉醒节律方面发挥重要的作用。正常情况下,体温与睡眠按同步节律变化,睡眠期间体温下降,觉醒后体温开始缓慢回升,活动状态时达最高值。正常状态下,人体日间褪黑素水平低于检测限。日间应用褪黑素可使体温降低0.3~0.4℃。夜间给予明亮光线刺激可抑制褪黑素的分泌,使体温升高,继而给予外源性褪黑素,可逆转上述体温的变化[7]。夜间给予可抑制褪黑素分泌的强度的光线,可致夜间睡眠量减少。外源性褪黑素对动物和人均具有快速催眠作用[8]。以上研究结果提示,内源性褪黑素可能通过降低体温参与正常睡眠的维持。Van Den Heuvel
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