急性冷热应激对中枢神经系统ERK和p38信号转导通路的影响

论文摘要

冷热应激是常见的外界环境刺激,能引起生物体适应性和保护性反应,即应激反应。丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）信号转导通路是细胞内信号系统的一部分,与细胞外应激刺激密切相关的。冷热应激对中枢神经系统（CNS）内MAPK信号通路的影响,目前尚不清楚。本实验通过建立冷热应激模型,应用免疫组织化学和Western蛋白印迹方法研究了在急性冷应激（4℃水浴20分钟）和热应激（44℃水浴20分钟）下,细胞外信号调节蛋白激酶（ERK）和p38,两个重要的MAPK家族成员,在大鼠脊髓和脊神经节内激活水平的变化。结果证实:1.在光学显微镜下,脊髓的磷酸化ERK1/2（p-ERK1/2）阳性细胞主要见于灰质Rexed各层,呈均匀散在分布,在白质也有部分胶质细胞呈阳性反应。其免疫反应产物以棕色颗粒和均质状位于细胞浆,主要在核周区,有时见于细胞核。在脊神经节,p-ERK1/2免疫反应见于大多数大,中,小型神经元,主要定位于细胞核,染色程度强弱不一,胞浆和核仁很少有染色。动物经20分钟热应激处理后,脊髓Ⅱ层的p-ERK1/2阳性细胞数明显著增多,其它各层增加不明显,Ⅱ层细胞核染色没有变化,而Ⅴ-Ⅹ层细胞核染色变的不均匀,核周染色区增大,核膜有断裂并呈“开口”状,比对照组更常见;在脊神经节阳性细胞数没有明显变化,而核染色程度有所增强;10分钟热应激后,p-ERK1/2阳性细胞数和核染色外观都没有显著变化。20分钟冷应激后脊髓Ⅱ层p-ERK1/2阳性细胞数明显减少,Ⅴ-Ⅹ层核周染色区变窄,“开口”状核膜很少见;在脊神经节阳性细胞数没有变化,而核染色程度明显减弱;10分钟冷应激后细胞数稍微减少,“开口”状核膜减少。胸段脊髓Western蛋白印迹表明,随着时间的延长,与正常对照组和正常体温（38℃）水浴组比较,热应激下ERK的激活水平逐渐上调,而冷应激下ERK的激活水平逐渐下调。2.在光学显微镜下,脊髓的磷酸化p38（p-p38）的阳性细胞主要见于后角Ⅱ层,在Ⅲ-Ⅹ层没有阳性免疫反应。免疫产物位于细胞核,呈棕色颗粒和均质状,细胞浆没有染色。在脊神经节,p-p38免疫反应主要定位于少数小型神经元,细胞浆和核仁很少有染色,细胞核染色程度较弱。经10和20分钟热应激处理后,脊髓Ⅱ层的p-p38阳性细胞数逐渐减少,细胞核染色变弱;10和20分钟冷应激后,脊髓Ⅱ层阳性细胞数轻微减少或没有变化,核染色程度变化不大。在脊神经节,冷热应激都没有对p-p38免疫反应产生影响。胸段脊髓Western蛋白印迹表明,随着时间的延长,与正常对照组和正常体温（38℃）水浴组比较,热应激下p-p38的激活水平逐渐下调,而冷应激下p-p38的激活水平也有轻度下调。上述结果表明,冷热应激可以改变脊髓和脑内ERK和p38的磷酸化水平,其中热应激主要提高ERK的磷酸化水平,降低p38的磷酸化水平,而冷应激主要降低p-ERK水平,对p-p38水平影响不大。结果提示ERK和p38两条信号通路在大鼠CNS的温度应激反应中可能发挥了相反的作用,具有明显的温度刺激特异性,参与感觉传入神经元的不同的功能活动,其中ERK信号通路可能与伤害性的和非伤害性的感觉传入有关,而P38可能只与伤害性的感觉传入有关。

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