慢性冷暴露上调小鼠海马体GCs诱导海马神经元程序性死亡机制
发布时间：2021-12-29 22:02
现阶段国内畜牧业发展体系下,虽然集约化养殖逐步取代传统的养殖模式,最大限度的避免了畜禽养殖过程中自然因素的影响,但畜禽的非连续性的冷暴露依然无法避免,因此导致的慢性冷应激反应在畜禽养殖过程中仍时有发生。而海马体作为各类细胞因子、应激激素作用的首要靶点,当慢性冷应激发生后会遭受到怎么样的影响呢?其中又存在着怎样复杂的调控机制呢?为此深入研究慢性冷应激对小鼠海马体结构及功能影响,对保障畜牧业健康、可持续性发展、提高畜禽养殖福利具有重要意义。为明确慢性冷暴露对小鼠海马体功能及结构的影响,本研究首先通过对不同性别C57BL/6小鼠施加3小时/天,为期7天的非连续性冷刺激以构建慢性冷应激小鼠模型;期间对各组小鼠血清中糖皮质激素含量进行连续监测,并于辅以血气分析以评估慢性冷应激模型是否构建成功。结果显示与对照组相比在模型组小鼠冷暴露的1、3、5、7天血清中糖皮质激素含量均发生极显著增加（P<0.001）;并且冷暴露7天后小鼠血气分析结果中pH等均发生显著变化（P<0.01）,综合两项试验结果确定慢性冷应激小鼠模型构建成功。基于上述结果,对各处理组小鼠进行安乐死并对海马及全脑组织进行样品...
【文章来源】：黑龙江八一农垦大学黑龙江省
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
神经内分泌系统对于应激反应的响应(LOPEZ.R.B.,2018)
在急性或慢性应激源的刺激下,生物体内HPA轴及交感神经系统(sympathetic nervous system,SNS)迅速活化,驱动肾上腺分泌GCs和肾上腺素(Epinephrine,E);SNS及其反射性脑区释放去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)等激素用于维持或重塑机体稳态[11,12]。在应激反应发生过程中由于NE的释放导致机体出现心跳加快、血流加速、释放能量储备等一系列生理调节,这些进程的发生一方面有助于机体警觉性的提高、注意力的集中;而另一方面,由于其作用在脑桥和蓝斑等部位,也增加了生物体的躁动与焦虑行为。而GCs由肾上腺皮质释放,经由血液由外周循环作用到全身各处。但由于血液中皮质醇结合球蛋白(Cortisol-binding globulin,CBG)的存在,绝大多数GCs被结合,只有少量GCs处于游离状态发挥其生物学效应。与此同时,GCs作为HPA轴的末端产物可透过血脑屏障进入大脑以负反馈调节的形式抑制HPA轴的过度活化[13]。但大量的应激激素短时间内的急剧释放或持续释放都会破坏中枢神经系统的内环境稳态,诱发并放大神经炎症[14]。有文章指出短时间内NE的急剧释放会介导包括巨噬细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞和NK细胞在内的免疫相关性细胞活化从而引起全身性的免疫应答[15],而免疫相关性细胞的主动活化又会间接导致非免疫相关细胞内NF-κB的活化移位入核,进一步分泌促炎因子并正向放大炎症反应。不仅如此,在NF-κB信号通路活化后大量细胞因子被分泌的同时也会对GR的翻译过程及功能进行抑制,阻碍GCs在应激状态下发挥其抗炎及抗应激的生物学功能,这会对NF-κB信号通路的活化后的炎症反应进一步放大[16]。并且已有证据表明,GCs与应激反应下的神经炎症及中枢神经系统对外周单核细胞系的募集和动员有关[17,18]。(图1-1,引自文献[18])1.1.3 糖皮质激素在应激反应中的双向调节作用
在中枢神经系统稳态平衡的条件下,小胶质细胞呈现出高放射状的小细胞体形态,并具有可与其他髓样细胞系相区分的特异性转录标志物(P2ry12,Tmem119,Siglech,Gpr34,Socs3,Hexb等)[54]。而当中枢系统稳态遭到破坏时,例如发生退行性疾病期间,小胶质细胞的稳态转录信号会遭到抑制,同时伴随着细胞形态的改变:从放射状的小细胞体转变为变形虫样的大细胞体,完成由未活化的小胶质细胞到活化的“疾病相关小胶质细胞(Disease-associated microglia,DAM)”免疫表型转换[55-57]。小胶质细胞的活化可由中枢神经系统的外源性因素介导,更重要的是,内源性介质也可诱导小胶质细胞的活化。在没有病原侵入的情况下小胶质细胞的内源活化过程主要是对于组织损伤的响应。在活化过程中,包括HSPs、S100、HMGB1在内的大量DAMPs被释放经由各类模式识别受体(Pattern recognition receptor,PRR)引起包括小胶质细胞在内的各类免疫相关性细胞产生免疫应答分泌IL-1、CCL19等细胞因子以旁分泌和自分泌的形式诱导并放大炎症反应[58-60]。而这些免疫信号在大脑中转换为一系列神经、内分泌和行为反应,从而促进了生物体对包括海马体、杏仁核和前额叶皮层在内的中枢神经系统受威胁区的各类反馈调节[61]。(图1-1,引自文献[61])在大量的应激领域研究中发现,中枢神经系统内活化的小胶质细胞表达部分髓系细胞活化标志物包括IBA-1、CD11b、CD45、CX3CR1及MHC??[62]。在Nair和Bonneau等人的研究中发现在束缚应激小鼠模型的脑组织中分离出大量CD11b阳性的小胶质细胞[63];在经过急性震尾刺激后小鼠海马体CA1、CA3和DG区域中MHCⅡ与IBA-1共定位在小胶质细胞中;在经过急性异型应激源刺激后的小鼠下丘脑、海马以及皮质中同样发现了大量IBA-1、CD11b、MHCⅡ阳性小胶质细胞,这些证据均证明不同类型的应激源均可使中枢神经系统内的小胶质细胞活化[64]。在Lee等人的实验中,小鼠被置于高温环境下阶段性刺激,实验结果显示小鼠脑内的天然免疫通路被激活;促炎因子含量始终维持在一个较高的水平上;并且神经胶质细胞也呈持续活化的状态;神经元的新生、成熟都受到了不同程度的影响;进而导致小鼠认知障碍[65]。也有实验证明间歇性热暴露也会对小鼠大脑内环境稳态造成不可修复性的损伤[66]。在发生缺氧应激时,神经胶质细胞也会大量分泌炎性因子改变血脑屏障的通透性进而对外周的巨噬细胞以及中性粒细胞进行招募;与此同时,细胞膜表面受体CD206、CD200等也迅速做出响应向组织受损位置聚集,并直接发挥吞噬、消化作用[67,68]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]糖皮质激素对小胶质细胞内钙的影响[J]. 何舒翘,钱旭,张贵平,张维文,张梅. 中国药理学通报. 2017(06)
[2]Toll样受体与肿瘤免疫[J]. 鲍雷,史明,姚媛菲,李钰,李晖. 现代生物医学进展. 2015(04)
本文编号：3556939
【文章来源】：黑龙江八一农垦大学黑龙江省
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
神经内分泌系统对于应激反应的响应(LOPEZ.R.B.,2018)
在急性或慢性应激源的刺激下,生物体内HPA轴及交感神经系统(sympathetic nervous system,SNS)迅速活化,驱动肾上腺分泌GCs和肾上腺素(Epinephrine,E);SNS及其反射性脑区释放去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)等激素用于维持或重塑机体稳态[11,12]。在应激反应发生过程中由于NE的释放导致机体出现心跳加快、血流加速、释放能量储备等一系列生理调节,这些进程的发生一方面有助于机体警觉性的提高、注意力的集中;而另一方面,由于其作用在脑桥和蓝斑等部位,也增加了生物体的躁动与焦虑行为。而GCs由肾上腺皮质释放,经由血液由外周循环作用到全身各处。但由于血液中皮质醇结合球蛋白(Cortisol-binding globulin,CBG)的存在,绝大多数GCs被结合,只有少量GCs处于游离状态发挥其生物学效应。与此同时,GCs作为HPA轴的末端产物可透过血脑屏障进入大脑以负反馈调节的形式抑制HPA轴的过度活化[13]。但大量的应激激素短时间内的急剧释放或持续释放都会破坏中枢神经系统的内环境稳态,诱发并放大神经炎症[14]。有文章指出短时间内NE的急剧释放会介导包括巨噬细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞和NK细胞在内的免疫相关性细胞活化从而引起全身性的免疫应答[15],而免疫相关性细胞的主动活化又会间接导致非免疫相关细胞内NF-κB的活化移位入核,进一步分泌促炎因子并正向放大炎症反应。不仅如此,在NF-κB信号通路活化后大量细胞因子被分泌的同时也会对GR的翻译过程及功能进行抑制,阻碍GCs在应激状态下发挥其抗炎及抗应激的生物学功能,这会对NF-κB信号通路的活化后的炎症反应进一步放大[16]。并且已有证据表明,GCs与应激反应下的神经炎症及中枢神经系统对外周单核细胞系的募集和动员有关[17,18]。(图1-1,引自文献[18])1.1.3 糖皮质激素在应激反应中的双向调节作用
在中枢神经系统稳态平衡的条件下,小胶质细胞呈现出高放射状的小细胞体形态,并具有可与其他髓样细胞系相区分的特异性转录标志物(P2ry12,Tmem119,Siglech,Gpr34,Socs3,Hexb等)[54]。而当中枢系统稳态遭到破坏时,例如发生退行性疾病期间,小胶质细胞的稳态转录信号会遭到抑制,同时伴随着细胞形态的改变:从放射状的小细胞体转变为变形虫样的大细胞体,完成由未活化的小胶质细胞到活化的“疾病相关小胶质细胞(Disease-associated microglia,DAM)”免疫表型转换[55-57]。小胶质细胞的活化可由中枢神经系统的外源性因素介导,更重要的是,内源性介质也可诱导小胶质细胞的活化。在没有病原侵入的情况下小胶质细胞的内源活化过程主要是对于组织损伤的响应。在活化过程中,包括HSPs、S100、HMGB1在内的大量DAMPs被释放经由各类模式识别受体(Pattern recognition receptor,PRR)引起包括小胶质细胞在内的各类免疫相关性细胞产生免疫应答分泌IL-1、CCL19等细胞因子以旁分泌和自分泌的形式诱导并放大炎症反应[58-60]。而这些免疫信号在大脑中转换为一系列神经、内分泌和行为反应,从而促进了生物体对包括海马体、杏仁核和前额叶皮层在内的中枢神经系统受威胁区的各类反馈调节[61]。(图1-1,引自文献[61])在大量的应激领域研究中发现,中枢神经系统内活化的小胶质细胞表达部分髓系细胞活化标志物包括IBA-1、CD11b、CD45、CX3CR1及MHC??[62]。在Nair和Bonneau等人的研究中发现在束缚应激小鼠模型的脑组织中分离出大量CD11b阳性的小胶质细胞[63];在经过急性震尾刺激后小鼠海马体CA1、CA3和DG区域中MHCⅡ与IBA-1共定位在小胶质细胞中;在经过急性异型应激源刺激后的小鼠下丘脑、海马以及皮质中同样发现了大量IBA-1、CD11b、MHCⅡ阳性小胶质细胞,这些证据均证明不同类型的应激源均可使中枢神经系统内的小胶质细胞活化[64]。在Lee等人的实验中,小鼠被置于高温环境下阶段性刺激,实验结果显示小鼠脑内的天然免疫通路被激活;促炎因子含量始终维持在一个较高的水平上;并且神经胶质细胞也呈持续活化的状态;神经元的新生、成熟都受到了不同程度的影响;进而导致小鼠认知障碍[65]。也有实验证明间歇性热暴露也会对小鼠大脑内环境稳态造成不可修复性的损伤[66]。在发生缺氧应激时,神经胶质细胞也会大量分泌炎性因子改变血脑屏障的通透性进而对外周的巨噬细胞以及中性粒细胞进行招募;与此同时,细胞膜表面受体CD206、CD200等也迅速做出响应向组织受损位置聚集,并直接发挥吞噬、消化作用[67,68]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]糖皮质激素对小胶质细胞内钙的影响[J]. 何舒翘,钱旭,张贵平,张维文,张梅. 中国药理学通报. 2017(06)
[2]Toll样受体与肿瘤免疫[J]. 鲍雷,史明,姚媛菲,李钰,李晖. 现代生物医学进展. 2015(04)
本文编号：3556939
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