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眼镜蛇毒对大鼠弓状核c-fos和c-jun表达的影响

2013-09-20熊克仁

皖南医学院学报 2013年2期
关键词:眼镜蛇下丘脑生理盐水

刘 敏,黄 锐,熊克仁

(皖南医学院 解剖学教研室,安徽 芜湖 241002)

眼镜蛇毒是由眼镜蛇的毒腺分泌的具有多种酶效应的毒性蛋白质,以神经毒素为主。一旦咬伤,即可引起一系列的自主神经功能紊乱的症状和体征[1]。下丘脑弓状核(arcuate nucleus,ARC)为控制自主神经活动的中枢核团之一,参与对各种自主神经功能活动的调节。c-fos和c-jun基因均是即刻早期基因(immediate early response genes,IEGs),在受到伤害性刺激时,产物Fos蛋白和Jun蛋白以Fos-Jun的形式快速表达,因此可作为神经元受到刺激后其活动增强的标志物[2-3]。本实验从形态学角度观察眼镜蛇毒对大鼠弓状核c-fos和c-jun表达的影响,探讨眼镜蛇毒中毒的可能机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物 SD大鼠27只,雌雄不拘,体质量(250±20)g,由皖南医学院实验动物中心提供。

1.2 主要试剂 眼镜蛇毒购自安徽黄山屯溪县毒蛇养殖研究所。兔抗大鼠c-fos抗体和c-jun抗体、SABC免疫组化试剂盒和DAB显色液均购自武汉博奥森生物工程有限公司。

1.3 实验分组及方法 将SD大鼠随机分成3组,眼镜蛇毒组、生理盐水组和正常对照组,每组9只。眼镜蛇毒组:大鼠右侧大腿常规消毒后,将生理盐水与干粉状眼镜蛇毒按3∶1稀释,按0.5μl/㎏量于右侧大腿下部肌肉注射;生理盐水组:在相同部位注入等量生理盐水;正常对照组不作任何处理。均观察60 min,发现眼镜蛇毒组大鼠右侧腿部红肿,烦躁不安,嘴唇和四肢紫绀,呼吸困难等明显中毒症状时处死,同时处死生理盐水组和正常对照组大鼠。取下丘脑节段,石蜡包埋,切片,片厚5μm,切片常规脱蜡,再按下列步骤依次进行:滴加0.3%H2O2室温(18℃ ~25℃)12 min,PBS洗5 min×3次;微波修复,待自然冷却后PBS洗5 min×3次;封闭液孵育(37℃)1 h;滴加一抗 c-fos(1∶150)、c-jun(1∶1 200),4℃冰箱过夜;37℃复温,PBS洗5 min×3次,滴加生物素化羊抗兔IgG(37℃)2 h,PBS洗5 min×3次;滴加 SABC(37℃)1 h,PBS洗5 min×3次;DAB显色30 min,流水冲洗阻断反应,二甲苯透明、中性树胶封片,光镜观察,使用黑马图片分析软件系统拍摄及分析图片。

1.4统 计分析所得数据以¯x±s表示,用SPSS 13.0统计软件进行统计分析,采用F检验,组间两两比较采用q检验。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 光镜下c-fos、c-jun阳性神经元胞浆呈棕褐色,着色较深(图1、2)。眼镜蛇毒组、生理盐水组和正常对照组ARC区均可见c-fos、c-jun阳性神经元,生理盐水组ARC区c-fos、c-jun阳性神经元数量及平均灰度值较正常对照组无明显改变(P>0.05);眼镜蛇毒组较正常对照组c-fos、c-jun阳性神经元数量明显增多(P<0.01),平均灰度值明显降低(P<0.01,表1)。

2.2 眼镜蛇毒组、生理盐水组和正常对照组ARC区c-fos、c-jun阳性神经元均以梭形、椭圆形、圆形为主(图1、2);生理盐水组细胞形态较正常对照组无明显改变(P>0.05);眼镜蛇毒组梭形、椭圆形、圆形细胞明显增多(P<0.01,表2)。

表1 各组大鼠下丘脑弓状核中的c-fos和c-jun阳性细胞数及平均灰度值(¯x±s,n=9)Tab 1 The number of c-fos and c-jun positive cells and their average gray value in arcuate nucleus for each group of rats(¯x±s,n=9)

表2 各组大鼠下丘脑弓状核中不同形态的c-fos、c-jun阳性神经元(¯x±s,n=9,单位:个/mm2)Tab 2 Morphological difference of c-fos and c-jun positive cells in arcuate nucleus for each group of rats(¯x±s,n=9,count/mm2)

图1 c-fos蛋白在各组大鼠弓状核中的表达(免疫组织化学染色法,×400)A:正常对照组;B:生理盐水组;C:眼镜蛇毒组Fig 1 Expression of c-fos in the rat ARC(Immunohistochemistry staining,×400)A:control group;B:saline group;C:N.atra venom group

图2 c-jun蛋白在各组大鼠弓状核中的表达(免疫组织化学染色法,×400)A:正常对照组;B:生理盐水组;C:眼镜蛇毒组Fig 2 Expression of c-jun in rat ARCof rats(Immunohistochemistry staining,×400)A:control group;B:saline group;C:N.atra venom group

3 讨论

c-fos是IEG中的一种,在正常情况下,c-fos在中枢神经系统的某些部位如ARC,有着低水平的表达,当机体受到伤害性刺激时可在几分钟内做出反应,在外界刺激-转录耦联的信息传递过程中起着第三信使的重要作用[4]。c-jun与 c-fos同属 IEG,cjun与c-fos的表达是偶联的,c-jun蛋白须与c-fos蛋白结合,从而达到共同介导目的基因的表达[5]。我室曾报道,眼镜蛇毒对丘脑网状核c-fos、c-jun的表达有上调作用[6-7]。本研究通过免疫组织化学染色发现,各组ARC区c-fos、c-jun表达定位均在神经元胞浆中,在400倍光镜视野下观察,眼镜蛇毒组较生理盐水组和正常对照组c-fos、c-jun阳性细胞数明显增多,染色较深。说明眼镜蛇毒对ARC区c-fos、c-jun表达有上调作用。c-fos、c-jun都是促凋亡基因,动物实验进行c-fos基因表达与凋亡神经元在时程、分布和数量上的相关性分析,发现c-fos基因在神经元内的高表达与神经元的凋亡密切相关[8]。资料报道,c-fos、c-jun的高表达参与细胞凋亡[9]。本研究发现眼镜蛇毒组ARC区c-fos、c-jun基因表达增加可能参与了蛇毒引起的细胞凋亡。其机制可能是:c-fos和c-jun的产物Fos蛋白和Jun蛋白经亮氨酸拉链形成联合为Fos-Jun二聚体,即转录因子AP-1特异性与DNA上AP-1结合位点结合,启动后期效应基因的转录,从而促进细胞凋亡[10-11]。本实验还观察到大鼠ARC区c-fos、c-jun阳性神经元以圆形、梭形和椭圆形为主,眼镜蛇毒组与生理盐水组和正常对照组进行比较发现,眼镜蛇毒组大鼠ARC区三种形态的细胞数量均明显增多,说明眼镜蛇毒对大鼠弓状核内三种形态的c-fos、c-jun阳性神经元影响并没有明显的选择性。

眼镜蛇毒对神经肌肉的传导有阻断作用,主要作用于突触后膜,阻断N2胆碱受体[12],使乙酰胆碱不能传递,从而引起呼吸肌麻痹以致缺氧;还对自主神经系统有抑制作用,可抑制颈动脉窦化学感受器,使缺氧加重导致呼吸衰竭[13]。下丘脑是自主(植物)神经的皮质下中枢,弓状核位于下丘脑内侧基底部,是下丘脑中的一个较大的核团。弓状核与下丘脑内许多核团有纤维联系,也与脑干内一些植物神经元有联系,参与对内脏、心血管功能活动的调节。Banks等通过刺激大鼠颈动脉化学感受器,发现ARC参与呼吸活动的调节[14]。本实验观察到在注射眼镜蛇毒后大鼠出现了缺氧、呼吸困难等中毒症状,推测眼镜蛇毒组ARC区c-fos、c-jun表达上调可能与呼吸活动的调节有关。

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