徐孝平,潘永明,劉瑞敏,壽旗揚(yáng),賈臨超,周衛(wèi)民,朱科燕,陳民利
(浙江中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中心/比較醫(yī)學(xué)研究中心,杭州 310053)
亞健康狀態(tài)大鼠的神經(jīng)-免疫-內(nèi)分泌機(jī)制的研究
徐孝平,潘永明,劉瑞敏,壽旗揚(yáng),賈臨超,周衛(wèi)民,朱科燕,陳民利
(浙江中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中心/比較醫(yī)學(xué)研究中心,杭州 310053)
目的 探討亞健康狀態(tài)大鼠的神經(jīng)-免疫-內(nèi)分泌的機(jī)制。方法 取雄性SPF級(jí)Wistar大鼠36只,按體重隨機(jī)分成6組,即多因素組(MF)、多因素干預(yù)組(MFT)、熱水游泳組(WS)、睡眠不足組(SD)、單純束縛組(PC)和正常對(duì)照組(C),每組6只。分別采用熱水游泳、飲食限制、睡眠剝奪、束縛等方式建立亞健康大鼠模型,多因素干預(yù)組每日經(jīng)口給予300 mg/kg的抗衰老片,在造模5 d后處理動(dòng)物,并取大鼠血,分別測(cè)定血清5-羥色胺(5-HT)、多巴胺(DA)、甲狀腺激素 T3和 T4、睪酮(T)、皮質(zhì)酮(CORT)、促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)、白介素 IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8和IFN-γ含量以及T淋巴細(xì)胞亞群的變化,并取脾臟測(cè)定 T、B淋巴細(xì)胞增殖能力和 NK細(xì)胞活性變化。結(jié)果(1)與正常對(duì)照組比,①造模結(jié)束后多因素組大鼠血清5-HT明顯降低(P<0.05),而熱水游泳組和單純束縛組5-HT含量卻升高顯著(P<0.01),且睡眠不足組和單純束縛組血清DA含量降低顯著(P<0.05);同時(shí)各亞健康模型大鼠的血清T3、T4、CORT和ACTH含量均顯著升高(P<0.01),T/C比值降低顯著(P<0.01),且睡眠不足組血清T降低明顯(P<0.05);②造模結(jié)束后多因素組的大鼠IL-8含量降低顯著(P<0.01),而熱水游泳組和單純束縛組 IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8 和 IFN-γ 含量以及睡眠不足組 IL-1β、IL-2、IL-6 含量均顯著升高(P < 0.05,P <0.01),同時(shí)顯著降低各亞健康模型大鼠淋巴細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)化能力和 T淋巴細(xì)胞亞群CD3+、CD4+和CD4+/CD8+比值和NK細(xì)胞活性(P<0.05,P<0.01)。(2)與多因素組比,抗衰老片干預(yù)后多因素干預(yù)組大鼠血清 DA含量明顯升高(P<0.05),并能顯著提高機(jī)體 T淋巴細(xì)胞亞群 CD3+、CD4+數(shù)目和 CD4+/CD8+比值(P<0.01),降低血清CORT含量。結(jié)論 亞健康狀態(tài)能引起大鼠HPA軸反應(yīng)性失衡,皮質(zhì)醇釋放過(guò)度,引起內(nèi)分泌的紊亂,并能引起淋巴細(xì)胞功能降低,出現(xiàn)明顯機(jī)體免疫抑制現(xiàn)象;而抗衰老片具有抗應(yīng)激,提高T細(xì)胞免疫功能,改善情緒和內(nèi)分泌紊亂的作用,從而達(dá)到改善亞健康體質(zhì)的目的。
神經(jīng)遞質(zhì);免疫;內(nèi)分泌;亞健康;淋巴細(xì)胞亞群;抗衰老片
隨著社會(huì)科技不斷發(fā)展,人們的生活節(jié)奏的日益加快和社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,人們?cè)馐艿那榫w應(yīng)激逐漸增多,嚴(yán)重影響了人們的生活質(zhì)量和工作效率。世界衛(wèi)生組織(WHO)提出,亞健康狀態(tài)是健康與疾病之間的臨界狀態(tài)[1],全球調(diào)查結(jié)果顯示,全世界真正健康的僅占5%,確診有疾病的占20%,而75%則處于亞健康狀態(tài)。在美國(guó)醫(yī)學(xué)界已將亞健康與艾滋病一起列為21世紀(jì)人類健康的最大敵人[2]。
目前認(rèn)為亞健康狀態(tài)是由于心理、生理、社會(huì)三方面因素導(dǎo)致機(jī)體的神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)失衡、功能紊亂而致,而亞健康發(fā)生發(fā)展的主要因素包括不良的生活方式和習(xí)慣、精神過(guò)度緊張和不良的心理因素刺激、環(huán)境污染的不良影響以及機(jī)體的生物學(xué)因素(個(gè)性特征和遺傳因素)有關(guān)[3]。我們前期已根據(jù)亞健康形成的主要原因,采用單純束縛、熱水游泳、部分睡眠剝奪和飲食不節(jié)等造模因素復(fù)制亞健康狀態(tài)大鼠模型,研究發(fā)現(xiàn)亞健康狀態(tài)大鼠出現(xiàn)明顯的心理因素的改變和疲勞等癥狀,胸腺系數(shù)的明顯降低則表明亞健康狀態(tài)具有免疫抑制的現(xiàn)象,且氧化應(yīng)激亦參與亞健康的形成過(guò)程??梢姡瑱C(jī)體的神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)失衡、功能紊亂可能是亞健康形成的主要機(jī)制。為證實(shí)亞健康狀態(tài)神經(jīng)-免疫-內(nèi)分泌的作用機(jī)制,本研究對(duì)亞健康狀態(tài)大鼠的神經(jīng)遞質(zhì)、內(nèi)分泌激素和免疫指標(biāo)進(jìn)行了觀察,探討亞健康狀態(tài)大鼠的神經(jīng)-免疫-內(nèi)分泌軸變化情況,為亞健康狀態(tài)的生理病理機(jī)制的深入研究奠定基礎(chǔ)。
健康雄性SPF級(jí)Wistar大鼠,體質(zhì)量為150 g~170 g,36只,購(gòu)于中科院上海實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心/上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物公司[SCXK(滬)2007-0005],飼養(yǎng)于浙江中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中心屏障系統(tǒng)內(nèi)[SYXK(浙)2008-0115],環(huán)境溫度為(23 ±1)℃,相對(duì)濕度為50%~65%,飼喂全價(jià)營(yíng)養(yǎng)顆粒飼料,自由飲水。
BIO-Rad 酶標(biāo)儀(美國(guó) BIO-Rad 公司),蔡司ZEISS熒光倒置顯微鏡(蔡司公司),Thermo CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱(Thermo公司);Epics Altra流式細(xì)胞儀(美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特公司);5-羥色胺(5-HT)、多巴胺(DA)、甲狀腺激素 T3、T4、睪酮(T)、皮質(zhì)酮(CORT)、促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)、白介素 IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8 和 IFN-γ 試劑盒由 Bio-rad 公司提供,RPMI-1640培養(yǎng)基購(gòu)自 Gibco,胎牛血清購(gòu)自杭州四季青生物工程材料有限公司,四甲基偶氮哩藍(lán)(MTT)、刀豆蛋白 A(ConA)均為進(jìn)口分裝,PMS購(gòu)自SIGMA,淋巴細(xì)胞分離液購(gòu)自上海恒信化學(xué)試劑有限公司,NAD、INT 均購(gòu)自 Amresco,YAC-1 細(xì)胞購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院上海細(xì)胞生物學(xué)研究所。抗衰老片由正大青春寶藥業(yè)有限公司提供(批號(hào):080320)。CD3+,CD4+,CD8+試劑盒:CD3+:FITC標(biāo)記,CD4+:PE標(biāo)記,CD8+:PE標(biāo)記,均由美國(guó)eBioscience公司生產(chǎn);紅細(xì)胞裂解液,杭州聯(lián)科生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)。
所有大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)一段時(shí)間后,按體重隨機(jī)分成6組,即多因素(熱水游泳、睡眠剝奪、飲食限制等因素)組、多因素藥物干預(yù)組、熱水游泳組、睡眠不足組、單純束縛組和正常對(duì)照組,每組6只。各組分別作以下造模處理:(1)多因素組(multifactor group,MF):大鼠每天上午 8∶00在水溫 43℃ ±0.5℃的水槽中游泳3 min,之后迅速撈起并擦干身體,放回飼養(yǎng)籠,在上午9∶00~19∶00將大鼠放置睡眠剝奪裝置中剝奪睡眠10 h,隨后放回飼養(yǎng)籠中,并在晚上19∶00加入足量的普通飼料,暴食1 h,20∶00取出剩余飼料,連續(xù) 5 d;(2)多因素干預(yù)組(multifactor treatment group,MFT):造型方法與多因素組相同,并于每天上午7∶50給予300 mg/kg抗衰老片浸膏粉,連續(xù)5 d;(3)熱水游泳組(warm swimming group,WS):每天上午8∶00在水溫(43±0.5)℃的水槽中游泳3 min,之后迅速撈起并擦干身體,放回飼養(yǎng)籠;上午8∶30,下午15∶30加足飼料并更換飲水瓶,連續(xù)5 d;(4)睡眠不足組 (sleep deficiency group,SD):每天 9∶00~19∶00 睡眠剝奪10 h;上午8∶30,下午15∶30加足飼料并更換飲水瓶,連續(xù) 5 d;(5)單純束縛組(purely constraint group,PC):每天下午 14∶00~17∶00放于自制束縛桶里限制大鼠活動(dòng)3 h,連續(xù)5 d;(6)正常對(duì)照組(control group,C)即不處理:每天上午 8∶30,下午15∶30加足飼料并更換飲水瓶,正常飼養(yǎng)。所有動(dòng)物造模處理5 d后麻醉處死。亞健康大鼠模型的確定:經(jīng)血生化、組織病理等檢查,均未發(fā)現(xiàn)亞健康狀態(tài)大鼠出現(xiàn)明顯的病理變化,但大鼠已表現(xiàn)出精神萎靡、疲勞、反應(yīng)遲鈍、活力減退等。
1.4.1 大鼠神經(jīng)遞質(zhì)、內(nèi)分泌和免疫指標(biāo)的測(cè)定:大鼠麻醉后,腹主靜脈取血,離心,分離血清,采用ELISA 法 測(cè) 定 血 清 5-HT、DA、T3、T4、T、CORT、ACTH、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8 和 IFN-γ 含量。
1.4.2 T、B淋巴細(xì)胞增殖能力測(cè)定:無(wú)菌條件下取大鼠的脾臟,加適量 Hank's液研磨,以200目不銹鋼網(wǎng)濾過(guò),1 500 r/m離心 5 min,棄上清液,加Hank's液重復(fù)洗滌2次。收集脾細(xì)胞,加適量RPMI 1640培養(yǎng)液混懸,以0.4%臺(tái)盼蘭拒染法計(jì)數(shù),活細(xì)胞數(shù)不小于95%,加RPMI 1640完全培養(yǎng)液稀釋,并調(diào)整細(xì)胞濃度至1×107個(gè)/mL。于96孔微量板中,每孔加100 μL脾細(xì)胞懸液(1×107cell/mL)和等體積的 ConA溶液(終濃度為 5 μg/mL)、LPS溶液(終濃度為10 μg/mL)或 RPMI1640培養(yǎng)液,重復(fù)3孔。另設(shè)空白對(duì)照組。37℃、5%CO2培養(yǎng)44 h后,各孔加入50 μL MTT溶液(2 mg/mL),繼續(xù)培養(yǎng)4 h。1 000 r/min離心5 min,棄去各孔上清液,分別加150 μL酸性DMSO溶液,振蕩,于室溫暗處放置15 min,以酶標(biāo)儀于波長(zhǎng)578 nm處測(cè)定A值,并按下式計(jì)算刺激指數(shù)(SI):SI(刺激指數(shù))=加有絲分裂原培養(yǎng)物的A值/不加有絲分裂原培養(yǎng)物的A值。
1.4.3 NK細(xì)胞活性測(cè)定:實(shí)驗(yàn)前24 h將靶細(xì)胞YAC-1傳代培養(yǎng),應(yīng)用前以 Hank's液洗 3 次,用RPMI 1640完全培養(yǎng)液調(diào)整細(xì)胞濃度為2×105個(gè)/mL。無(wú)菌取脾,制備脾細(xì)胞懸液,用 Hank's液洗2次,每次離心10 min(1 000 r/min)。棄上清液將細(xì)胞漿彈起,加入0.5mL滅菌水裂解紅細(xì)胞,20 s后再加入0.5mL 2倍Hanks液及8mL Hanks液,離心10 min(1 000 r/min),用 1mL含10%小牛血清的RPMI 1640完全培養(yǎng)液重懸,用1%冰醋酸稀釋后計(jì)數(shù),調(diào)整細(xì)胞濃度為1×107個(gè)/mL。將靶細(xì)胞加入 96 孔培養(yǎng)板,每孔 100 μL,試驗(yàn)孔加入 100 μL脾細(xì)胞(效靶比50∶1),自然釋放孔加入100 μL培養(yǎng)液,最大釋放孔加入 100 μL 2%NP40,37℃培養(yǎng)4 h,離心,取上清液100 μL置96孔酶標(biāo)板中,加入LDH 基質(zhì)液 100 μL,反應(yīng) 8 min,以 30 μL 1mol/L 的HCl終止反應(yīng),在酶標(biāo)儀492 nm處測(cè)定A值。
NK細(xì)胞活性(%)=(反應(yīng)孔A-自然釋放孔A)/(最大釋放孔A-自然釋放孔A)×100%
1.4.4 T淋巴細(xì)胞亞群測(cè)定:取血加抗體,大鼠眼眶取血1mL,用EDTAk3血常規(guī)管抗凝全血,試管標(biāo)號(hào);取50 μL抗凝全血,分別加入試管①、試管②,直接加至底部,且不可觸壁;試管①統(tǒng)一加5 μL抗體CD3+和 5 μL 抗體 CD4+,試管②統(tǒng)一加 5 μL 抗體CD3+和5 μL抗體 CD8+,用振蕩器混勻后暗室放置20~30 min,使抗體與血樣充分結(jié)合;避光常溫30 min后,加裂解液:試管在振蕩中加入500 μL裂解液,在30℃水浴中放置15 min,使細(xì)胞充分裂解,達(dá)到透亮;裂解后,1 500 r/min離心5 min,倒去上清液,用PBS液洗兩遍,加1mL PBS液,1 500 r/min離心5 min,后倒去上清液;再加1mL PBS液,1 500 r/min離心5 min;離心后倒去上液;加500 μL PBS液,再用Epics Altra流式細(xì)胞儀檢測(cè)。
與正常對(duì)照組比,造模5 d后多因素組的大鼠血清5-HT和 DA含量均出現(xiàn)降低,其中血清5-HT降低顯著(P<0.05),而熱水游泳組、睡眠不足組和單純束縛組的大鼠血清5-HT含量均出現(xiàn)升高和DA含量的降低,且以熱水游泳組和單純束縛組升高5-HT含量顯著(P<0.01),同時(shí),睡眠不足組和單純束縛組的大鼠血清DA含量均顯著降低(P<0.05);與多因素組比,抗衰老片干預(yù)后多因素干預(yù)組大鼠具有升高5-HT含量和DA含量的作用,其中DA升高顯著(P<0.05),見表1。
另外,與正常對(duì)照組比,造模5d后多因素組、熱水游泳組、睡眠不足組、單純束縛組大鼠的血清T3、T4均明顯升高(P<0.01);與多因素組比,抗衰老片干預(yù)后多因素干預(yù)組的大鼠T3、T4含量均有降低趨勢(shì),但差異不顯著(P>0.05),見表1。
與正常對(duì)照組比,造模5 d后,各亞健康模型大鼠的睪酮T含量出現(xiàn)降低,其中睡眠不足組降低顯著(P<0.05),同時(shí)各亞健康模型大鼠伴有皮質(zhì)酮CORT和促腎上腺皮質(zhì)激素ACTH含量的顯著升高(P<0.01),且引起T/C比值降低顯著(P<0.01);與多因素組比,抗衰老片干預(yù)后多因素干預(yù)組能升高T、T/C和降低CORT含量的趨勢(shì)(P>0.05),見表2。
與正常對(duì)照組比,造模5d后多因素組的大鼠IL-1β、IL-2、IL-6 有上升趨勢(shì),但 IL-8 和 IFN-γ 含量均有所降低,其中IL-8含量降低顯著(P<0.01),而熱水游泳組和單純束縛組的大鼠 IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8 和 IFN-γ 含 量均顯著升高(P <0.05,P <0.01),睡眠不足組的大鼠 IL-1β、IL-2、IL-6 含量均顯著升高(P <0.05,P <0.01),而 IL-8 和 IFN-γ 含量雖有升高,但差異不顯著(P>0.05);抗衰老片干預(yù)后多因素干預(yù)組與多因素組和正常對(duì)照組比差異均不顯著(P>0.05),見表3。
表1 各組亞健康模型大鼠血清5-羥色胺(5-HT)、多巴胺(DA)、甲狀腺激素 T3、T4含量的變化(x±s,n=6)Tab.1 The changes of 5-HT,DA,T3and T4contents in the sub-h(huán)ealth rats(x±s,n=6)
表2 各組亞健康模型大鼠血清T、CORT、T/C和ACTH含量的變化(±s,n=6)Tab.2 The changes of T,CORT,T/C and ACTH contents in the sub-h(huán)ealth rats
注:與正常對(duì)照組比,*P <0.05,**P <0.01;多因素組與多因素干預(yù)組比,#P <0.05,##P <0.01.Note:Compared with the control group,*P <0.05,**P <0.01;Compared between the MF and MFT groups,#P <0.05,##P <0.01.
組別Groups 睪酮(T)(ng/mL)皮質(zhì)酮(CORT)(ng/mL)睪酮/皮質(zhì)酮T/C 促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)(pg/mL)多因素組(MF)10.48±2.66 273.05±53.37** 0.04±0.02** 198.14±25.17**09多因素干預(yù)組(MFT)11.98±5.49 243.34±44.67** 0.05±0.02** 205.08±51.38**熱水游泳組(WS)8.51±1.62 168.38±17.72** 0.05±0.02** 174.82±65.28**睡眠不足組(SD)6.90±1.18* 225.15±77.78** 0.03±0.01** 167.63±30.15**單純束縛組(PC)9.35±2.50 301.29±80.05** 0.03±0.01** 206.22±94.00**正常對(duì)照組(C)13.18±4.24 31.91±13.81 0.42±0.27 56.68±28.
表3 各組亞健康模型大鼠血清 IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8 和 IFN-γ 含量的變化(±s,n=6)Tab.3 The changes of IL-1β,IL-2,IL-6,IL-8 and IFN-γ contents in the sub-h(huán)ealth rats
注:與正常對(duì)照組比,*P <0.05,**P <0.01;多因素組與多因素干預(yù)組比,#P <0.05,##P <0.01.Note:Compared with the control group,*P <0.05,**P <0.01;Compared between the MF and MFT groups,#P <0.05,##P <0.01.
組別 Groups IL-1β(pg/ml)IL-2(pg/ml)IL-6(pg/ml)IL-8(pg/ml)IFN-γ(pg/ml)多因素組(MF)183.03±6.76 336.79±16.72 329.96±36.19 601.14±58.37**.97±94.87 605.09±92.44 528.46±57.12多因素干預(yù)組(MFT)200.17±26.80 341.36±44.17 300.45±47.67 685.49±128.02 575.58±89.98熱水游泳組(WS)220.80±22.54** 390.48±31.74** 390.06±43.40** 884.55±34.97* 722.29±65.04*睡眠不足組(SD)210.47±17.11** 386.30±40.98* 379.35±36.16** 836.94±75.75 636.27±66.62單純束縛組(PC)218.42±18.64** 434.01±50.35** 439.05±26.25** 940.79±68.82** 751.44±100.10*正常對(duì)照組(C)173.24±10.90 320.27±34.45 289.74±32.64 759
與正常對(duì)照組比,造模5 d后各亞健康模型大鼠NK細(xì)胞均有所下降,其中多因素組、多因素干預(yù)組、睡眠不足組、單純束縛組降低顯著(P<0.05,P<0.01);而各亞健康模型大鼠淋巴細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)化能力均顯著降低(P<0.05,P<0.01);與多因素組比,抗衰老片干預(yù)后多因素干預(yù)組的大鼠NK細(xì)胞、淋巴細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)化能力均有所上升,但差異不顯著(P >0.05),見表4。
表4 各組亞健康模型大鼠NK細(xì)胞、淋巴細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)化能力的影響(± s,n=6)Tab.4 The changes of NK cells and lymphocyte proliferation ability in the sub-h(huán)ealth rats
表4 各組亞健康模型大鼠NK細(xì)胞、淋巴細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)化能力的影響(± s,n=6)Tab.4 The changes of NK cells and lymphocyte proliferation ability in the sub-h(huán)ealth rats
注:與正常對(duì)照組比,*P<0.05,**P<0.01;多因素組與多因素干預(yù)組比,#P<0.05,##P<0.01.Note:Compared with the control group,*P < 0.05,**P < 0.01;Compared between the MF and MFT groups,#P <0.05,##P <0.01.
Groups NK% ConA LPS多因素組(MF)41.08±6.07** 1.72±0.22** 1.05±0.03組別**62.20±11.16 2.42±0.46 1.19±0.11多因素干預(yù)組(MFT)42.61±16.58* 1.81±0.12** 1.06±0.02**熱水游泳組(WS)46.83±9.98 1.62±0.10** 1.06±0.04**睡眠不足組(SD)36.61 ±5.43** 1.79 ±0.21** 1.06 ±0.06**單純束縛組(PC)32.26±6.69** 1.99±0.32* 1.08±0.04*正常對(duì)照組(C)
與正常對(duì)照組比,造模5 d后各亞健康模型大鼠T淋巴細(xì)胞亞群 CD3+、CD4+和 CD4+/CD8+比值顯著降低(P<0.01),而CD8+與正常對(duì)照組差異無(wú)顯著性(P>0.05);與多因素組比,抗衰老片干預(yù)后多因素干預(yù)組的 CD3+、CD4+和 CD4+/CD8+比值顯著升高(P<0.01),見表5。
表5 各組亞健康模型大鼠T淋巴細(xì)胞亞群的變化(± s,n=6)Tab.5 Changes of T lymphocyte subpopulations in the sub-h(huán)ealth rats
表5 各組亞健康模型大鼠T淋巴細(xì)胞亞群的變化(± s,n=6)Tab.5 Changes of T lymphocyte subpopulations in the sub-h(huán)ealth rats
注:與正常對(duì)照組比,*P <0.05,**P <0.01;多因素組與多因素干預(yù)組比,#P <0.05,##P <0.01.Note:Compared to control group,*P <0.05,**P <0.01;Compared between the MF and MFT groups,#P <0.05,##P <0.01.
組別Groups CD3+(%)CD4+(%)CD8+(%)CD4+/CD8+多因素組(MF)51.65±5.91** 31.88±4.12** 19.67±1.87 1.62±0.14**73.37±1.19 51.48±1.20 19.42±1.62 2.67±0.23多因素干預(yù)組(MFT)74.98±4.78## 52.20±4.66## 20.90±1.52 2.50±0.19##熱水游泳組(WS)64.90±2.60** 43.60±1.57** 19.67±1.64 2.23±0.15**睡眠不足組(SD)63.10±2.58** 42.27±2.70** 19.10±0.60 2.21±0.14**單純束縛組(PC)65.22±4.07** 43.32±2.70** 20.13±1.46 2.15±0.07**正常對(duì)照組(C)
亞健康態(tài)是介于健康與疾病兩個(gè)狀態(tài)之間,是穩(wěn)態(tài)的相對(duì)失衡的狀態(tài),此時(shí),神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)呈現(xiàn)一定紊亂,自主調(diào)節(jié)能力降低,人體出現(xiàn)疾病癥狀,但物理生化檢查往往難以發(fā)現(xiàn)明顯體征異常。已有研究發(fā)現(xiàn),5-HT是中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)的重要神經(jīng)遞質(zhì),且在調(diào)節(jié)機(jī)體的情緒方面具有相當(dāng)重要的作用,但5-HT對(duì)HPA軸的調(diào)節(jié)作用,目前尚存在爭(zhēng)議。已有研究表明5-HT的增加對(duì)失眠、精神狀態(tài)、感知能力和肌肉疲勞程度等都可能產(chǎn)生影響,5-HT活性增強(qiáng)可能與慢性疲勞綜合征有關(guān)[4];相反,亦有研究認(rèn)為抑郁狀態(tài)、抑郁癥時(shí)人體內(nèi) 5-HT 含量顯著降低[5],詹向紅等[6]的研究發(fā)現(xiàn)憤怒應(yīng)激能使5-HT水平降低。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,熱水游泳組、睡眠不足組和單純束縛組的大鼠血清5-HT含量明顯升高,而多因素組的大鼠血清5-HT含量則顯著降低,均可表明各亞健康狀態(tài)大鼠的情緒出現(xiàn)明顯的變化,且5-HT含量變化趨勢(shì)的不同可能與應(yīng)激程度和因素有關(guān)。另外,本研究結(jié)果亦顯示,各亞健康狀態(tài)大鼠的血清DA含量均明顯降低,DA作為一種中樞神經(jīng)遞質(zhì),也參與調(diào)控精神活動(dòng),研究表明,在反復(fù)長(zhǎng)期心理應(yīng)激情況下,能使大量的DA被耗竭,最終導(dǎo)致 DA含量的降低[5],而DA活性的降低,可使肌肉活動(dòng)的協(xié)調(diào)能力降低,導(dǎo)致疲勞加劇,可見,各亞健康狀態(tài)的大鼠出現(xiàn)明顯的情緒波動(dòng)和疲勞狀態(tài),提示亞健康狀態(tài)能引起單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的異常,可能是亞健康狀態(tài)的生理病理機(jī)制之一。
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)(HPA)軸能調(diào)控促腎上腺皮質(zhì)激素、腎上腺糖皮質(zhì)激素(GC)的分泌,進(jìn)而影響與應(yīng)激有關(guān)的行為、神經(jīng)內(nèi)分泌免疫活動(dòng),慢性心理應(yīng)激可使血液中皮質(zhì)酮持續(xù)升高,引起血液中糖皮質(zhì)激素積累,造成內(nèi)分泌代謝過(guò)分增加[7]。甲狀腺激素 T3、T4是反映甲狀腺功能的重要指標(biāo),本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,各亞健康狀態(tài)的大鼠血清甲狀腺激素 T3、T4以及皮質(zhì)酮(CORT)和促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)含量升高,睪酮(T)含量降低,引起T/CORT比值的降低,提示亞健康狀態(tài)能引起下丘腦-垂體-甲狀腺軸、下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸和下丘腦-垂體-性腺軸功能紊亂,使甲狀腺激素、皮質(zhì)酮與睪酮分泌異常,導(dǎo)致內(nèi)分泌代謝出現(xiàn)紊亂。但CORT的分泌又可以反饋抑制ACTH和促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(CRH)的生成,形成了HPA軸的環(huán)行調(diào)節(jié)通路,但在應(yīng)激的作用下,上述負(fù)反饋抑制效應(yīng)減弱,從而出現(xiàn)ACTH和CORT的分泌增加,導(dǎo)致 HPA軸功能的亢進(jìn)[8],從而使亞健康大鼠產(chǎn)生緊張、焦慮、憤怒或抑郁的情緒變化和行為改變,以及免疫力和記憶能力的下降等。
心理神經(jīng)免疫學(xué)的研究表明,心理應(yīng)激因素可通過(guò)影響中樞神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)來(lái)改變機(jī)體的免疫能力。結(jié)果顯示,熱水游泳組、睡眠不足組和單純束縛組的大鼠血清 IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8 和 IFN-γ活性均顯著升高,而多因素組的大鼠血清 IL-1β、IL-2、IL-6 活性有上升趨勢(shì),但 IL-8 和 IFN-γ 活性均有所下降,從以上結(jié)果顯示各亞健康狀態(tài)大鼠 IL-1β、IL-2、IL-6 活性的升高,可能是由于亞健康狀態(tài)形成過(guò)程中體內(nèi)發(fā)熱和骨骼肌的損傷,使得 IL-1β升高,參與刺激肌肉蛋白質(zhì)的分解代謝。也有研究表明,IL-1β和 IL-6除了參與調(diào)節(jié)免疫功能外,對(duì)機(jī)體的代謝功能亦有密切的聯(lián)系[9,10]。IL-1β 作用于HPA軸引起 CORT分泌增加,促進(jìn)血糖升高的作用[11],這與我們前面所研究的各亞健康大鼠血糖升高較為一致,表明亞健康狀態(tài)大鼠的血清 IL-1β濃度增加主要是促進(jìn) CORT分泌以升高血糖,Albert Moraska[12]認(rèn)為機(jī)體處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí),IL-1β 濃度的增加對(duì)免疫功能也有抑制作用。IL-2主要由淋巴細(xì)胞亞群 TCD4+和 TCD8+產(chǎn)生,NK細(xì)胞和 LAK細(xì)胞也可產(chǎn)生,IL-1β 亦能促進(jìn) T 細(xì)胞產(chǎn)生 IL-2[7],而亞健康狀態(tài)大鼠血清 IL-1β活性升高促進(jìn) IL-2升高;另外,由于HPA軸調(diào)節(jié)激活 T細(xì)胞分泌 IL-2,且在亞健康形成過(guò)程中皮質(zhì)酮大量的釋放亦會(huì)導(dǎo)致IL-2升高。IL-6是一種致炎因子,由Th2細(xì)胞分泌,參與介導(dǎo)體液免疫功能,在炎癥和感染時(shí)生成和釋放增加。Nukina等[13]研究表明束縛應(yīng)激可通過(guò)中樞和外周兒茶酚胺升高血漿IL-6的活性水平,亦有報(bào)道認(rèn)為運(yùn)動(dòng)時(shí)的血漿細(xì)胞因子,尤其是IL-6主要來(lái)源于收縮的骨骼肌細(xì)胞,而不是免疫細(xì)胞,并認(rèn)為運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肌肉產(chǎn)生的 IL-6 有免疫抑制作用[9],IL-6可通過(guò)促進(jìn)腎上腺皮質(zhì)分泌 CORT,使血糖升高。IL-8是一種由單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及巨噬細(xì)胞等產(chǎn)生的中性粒細(xì)胞激活蛋白,具有趨化和激活多形核白細(xì)胞作用,可升高細(xì)胞內(nèi) Ca2+的濃度等,研究發(fā)現(xiàn)IL-8在多器官功能障礙至衰竭的發(fā)展過(guò)程具有重要作用,并在創(chuàng)傷性疾病中機(jī)體IL-8活性明顯升高[14],但張銀娥等[7]研究認(rèn)為慢性心理應(yīng)激大鼠血清IL-8活性明顯降低,本研究結(jié)果顯示,熱水游泳組、睡眠不足組和單純束縛組的大鼠血清IL-8活性明顯升高,而采用多因素造模的大鼠血清IL-8活性明顯降低,可能與應(yīng)激的程度和時(shí)間的不同,導(dǎo)致HPA軸反應(yīng)性和皮質(zhì)酮釋放程度的差異所致,但I(xiàn)L-8活性的變化可表明亞健康狀態(tài)形成過(guò)程炎癥反應(yīng)參與其中。IFN-γ主要由 Th1細(xì)胞分泌,介導(dǎo)細(xì)胞免疫反應(yīng),能誘導(dǎo)單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等MHCⅡ類抗原的表達(dá),使其參與抗原提呈和特異性免疫的識(shí)別過(guò)程。因此,IFN-γ在細(xì)胞免疫中具有重要激活作用,有研究表明心理應(yīng)激可引起循環(huán)血中 IFN-γ的升高[15],本研究結(jié)果顯示,熱水游泳組、睡眠不足組和單純束縛組的大鼠血清 IFN-γ活性均有所升高,證實(shí)各亞健康狀態(tài)大鼠出現(xiàn)明顯的心理應(yīng)激變化,而盧莉等[16]研究認(rèn)為慢性應(yīng)激組小鼠血清中IFN-γ水平明顯下降,表明慢性應(yīng)激可抑制Th1類細(xì)胞因子,使Th1/Th2的平衡向Th2偏移,從而引起機(jī)體的細(xì)胞免疫功能下降,導(dǎo)致機(jī)體的防御能力下降,而本研究的多因素組的大鼠血清IFN-γ活性亦出現(xiàn)下降趨勢(shì),提示可能由于應(yīng)激程度和時(shí)間的不同,導(dǎo)致其介導(dǎo)的HPA軸和交感神經(jīng)系統(tǒng)(SNS)通路在不同的造模過(guò)程中起決定性因素有所不同。
另外,本研究采用脾淋巴細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)和 NK細(xì)胞釋放實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步評(píng)估各亞健康狀態(tài)大鼠的免疫狀態(tài),結(jié)果顯示,亞健康狀態(tài)的大鼠可抑制ConA、LPS誘導(dǎo)的脾細(xì)胞增殖反應(yīng);其中ConA誘導(dǎo)的脾細(xì)胞增殖反應(yīng)可反映T細(xì)胞功能,LPS誘導(dǎo)的脾細(xì)胞增殖反應(yīng)可反應(yīng)B細(xì)胞的功能,表明亞健康狀態(tài)可引起T、B細(xì)胞功能的減退,提示細(xì)胞免疫和體液免疫功能降低;NK細(xì)胞釋放實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦顯示亞健康狀態(tài)的大鼠NK細(xì)胞活性顯著降低,即出現(xiàn)明顯的機(jī)體細(xì)胞免疫功能的降低。T細(xì)胞是機(jī)體內(nèi)重要的免疫細(xì)胞,根據(jù)表面分子可分為 CD3+、CD4+、CD8+等,因此,機(jī)體內(nèi) CD3+、CD4+、CD8+數(shù)目的變化是機(jī)體免疫功能變化的重要標(biāo)志,有研究表明,心理應(yīng)激會(huì)引起機(jī)體 T細(xì)胞亞群的數(shù)目減少[17]。本研究結(jié)果顯示,各亞健康狀態(tài)大鼠 CD3+、CD4+數(shù)目明顯減少,CD8+數(shù)目變化不明顯,CD4+/CD8+比值顯著降低,表明亞健康狀態(tài)大鼠出現(xiàn)了明顯的免疫抑制,這與羅威和傅京麗等[18,19]報(bào)道臨床慢性疲勞綜合癥患者 CD3+、CD4+數(shù)目明顯減少較為一致。
抗衰老片是目前國(guó)內(nèi)有較大知名度的抗衰老中成藥,具有抗氧化應(yīng)激和提高免疫功能的作用[20-23],本研究對(duì)多因素造模的大鼠采用抗衰老片干預(yù)后,結(jié)果顯示,多因素干預(yù)組的大鼠明顯升高血清DA,提高機(jī)體T淋巴細(xì)胞亞群 CD3+、CD4+數(shù)目和CD4+/CD8+比值的作用,降低血清 CORT含量,提示抗衰老片具有抗應(yīng)激,提高T細(xì)胞免疫功能,改善情緒和內(nèi)分泌紊亂的作用。
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Study on the Mechanism of Neuro-Immuno-Endocrine System of Rats in Sub-Health State
XU Xiao-ping,PAN Yong-ming,LIU Rui-min,SHOU Qi-yang,JIA Lin-chao,ZHOU Wei-min,ZHU Ke-yan,CHEN Min-li
(Zhejiang Chinese Medical University Laboratory Animal Research Center/Comparative Medical Research Center,Hangzhou 310053,China)
Objective To explore the mechanism of neuro-immuno-endocrine system of rats in sub-h(huán)ealth state.Methods Thirty-six male SPF Wistar rats were randomly divided into six groups:multi-factor group(MF),multifactor treatment group(MFT),warm water swimming group(WS),sleep deficiency group(SD),purely constraint group(PC)and control group(C),six animals in each group.Respectively,using warm water swimming,dietary restrictions,sleep deprivation and constraint to establish sub-h(huán)ealth rat models,and daily orally administered 300 mg/kg anti-aging tablet in the MFT group.At 5 days after modeling,the levels of serum 5-HT,DA,T3,T4,T,CORT,ACTH,IL-1β,IL-2,IL-6,IL-8,IFN-γ and T lymphocyte subsets were detected,and changes of T and B lymphocyte proliferation and NK cell activity in the spleen were also determined.Results(1)Compared with the control group,① Serum 5-HT in the MF group was significantly reduced(P <0.05),while 5-HT in the WS and PC groups was significantly increased(P <0.01),and the serum DA content in the SD and PC groups was significantly decreased(P <0.05).At the same time,the serum T3,T4,CORT and ACTH contents in each sub-h(huán)ealth model rats were significantly increased(P < 0.01),T/C ratio was significantly decreased(P<0.01),and the serum T in the SD group was significantly lowered(P<0.05);② Sserum IL-8 content in the MF group was significantly reduced(P < 0.01),while the serum IL-1β,IL-2,IL-6,IL-8 and IFN-γ levels in the WS and PC groups,and IL-1β,IL-2 and IL-6 levels in the SD group were all significantly increased(P <0.05,P<0.01),and the lymphocyte proliferation and T lymphocyte subsets CD3+,CD4+,CD4+/CD8+ratio and NK cell activity were significantly reduced in all sub-h(huán)ealth model rats(P <0.05,P <0.01).(2)Compared with the MF group,the administration of anti-aging tablets induced significantly increased serum DA content in the MFT group(P < 0.05),and significantly improved the T lymphocyte subsets CD3+,CD4+,CD4+/CD8+ratio(P <0.01),and lowered serum CORT content.Conclusions Sub-h(huán)ealth state can lead to imbalances of the rat HPA axis,excessive cortisol release,endocrine disorders,reduced lymphocyte function and immune inhibition,while anti-aging tablets have anti-stress effects,enhancing T cell immune function and ameliorating emotional and endocrine disorders,so as to achieve the purpose of improving the sub-h(huán)ealthy physique.
Neurotransmitter;Immune;Endocrine;Sub-h(huán)ealth;Lymphocyte subsets;Anti-aging tablets;Rats
R33
A
1671-7856(2012)08-0033-07
10.3969.j.issn.1671.7856.2012.008.008
2012-06-05
1.浙江省中醫(yī)“治未病”研究專項(xiàng)(中醫(yī)證候亞健康大鼠模型的建立及其比較學(xué)研究,2007WB022);2.受“浙江省衛(wèi)生高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程項(xiàng)目”資助。
徐孝平(1978-),男,實(shí)驗(yàn)師,研究方向:實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與比較醫(yī)學(xué)。E-mail:xxp0001@126.com。
陳民利(1963-),女,教授,碩導(dǎo),研究方向:比較醫(yī)學(xué)。E-mail:minlichen01@yahoo.com.cn。