腦室給予不同劑量的Capsazepine對(duì)LPS致大鼠發(fā)熱過(guò)程的影響

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2014-12-4 13:45網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/doi/10.3969/j.issn.1001-1978.2015.01.009.html

腦室給予不同劑量的Capsazepine對(duì)LPS致大鼠發(fā)熱過(guò)程的影響

Bibek Khanal，施蓓，Puja Paudel, 張璠, 秦鑫，曹宇

(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室，遼寧 沈陽(yáng)110001)

中國(guó)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：R-332；R322.81；R392.11；R441.3；R977.6

摘要：目的在大鼠側(cè)腦室內(nèi)給予不同劑量的瞬時(shí)受體電位香草酸受體1(transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1)拮抗劑Capsazepine，觀察對(duì)LPS致熱過(guò)程的影響。方法在側(cè)腦室內(nèi)預(yù)先給與3種劑量Capsazepine，隨之腹腔給與LPS致熱。在腹腔內(nèi)埋植發(fā)射子遙測(cè)體溫變化過(guò)程，同時(shí)應(yīng)用熒光測(cè)定法檢測(cè)下丘腦細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化，Western blot方法檢測(cè)TRPV1表達(dá)水平。結(jié)果隨著Capsazepine劑量增大，LPS致大鼠發(fā)熱水平升高，下丘腦細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度減少，TRPV1表達(dá)水平降低。結(jié)論Capsazepine作用于大鼠下丘腦，可使LPS誘導(dǎo)的發(fā)熱水平提高，此效應(yīng)可能與TRPV1的作用有關(guān)。

關(guān)鍵詞：發(fā)熱；瞬時(shí)受體電位香草酸受體1；Capsazepine; LPS; 下丘腦；Ca`(2+)

doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2015.01.009

文章編號(hào)：

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A1001-1978(2015)01-0035-04

收稿日期:2014-09-21,修回日期:2014-10-11

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金主任基金(No 31340074)；遼寧省自然科學(xué)基金(No 201202277)

作者簡(jiǎn)介：Bibek Khanal(1986-)，男，碩士，助教，研究方向：體溫生理，E-mail:bibekcmu@163.com

通訊作者曹宇(1963-)，女，博士，教授，研究方向：體溫生理,,E-mail:caoycmu@163.com

Abstract:AimTo observe the effects of the transient receptor potential vanilloid receptor 1(TRPV1) antagonist Capsazepine on the LPS-induced fever process. MethodsThree doses of Capsazepine were respectively injected into rats’ lateral ventricles before the intraperitoneal injection of LPS caused fever. An emitter was implanted inside the rat’s abdominal cavity to monitor the body temperature changes during the fever process. Then the changes of calcium ion in the hypothalamus were detected by fluorescence and the expressions of TRPV1 protein were detected by Western blot. ResultsThe higher dosage of Capsazepine was injected, the higher the level of LPS-induced fever was, and the lower the concentration of calcium ion in the hypothalamus as well as the TRPV1 expressions were. ConclusionCapsazepine could increase the level of fever induced by LPS via acting on the rats’ hypothalamus. This effect might be related to the functions of TRPV1.

發(fā)熱是臨床上常見(jiàn)的體征。一般認(rèn)為病原體引起的機(jī)體發(fā)熱是由于外源性致熱原進(jìn)入體內(nèi)，促進(jìn)單核巨噬細(xì)胞釋放內(nèi)生致熱原，內(nèi)生致熱原直接或間接作用于體溫調(diào)節(jié)中樞，進(jìn)而使體溫調(diào)節(jié)中樞的調(diào)定點(diǎn)上移，引起機(jī)體出現(xiàn)調(diào)節(jié)性體溫升高。臨床和實(shí)驗(yàn)研究表明，哺乳類(lèi)動(dòng)物和人在發(fā)熱時(shí)體溫很少超過(guò)一定水平，例如，人體的體溫升高極少超過(guò)41℃，說(shuō)明體內(nèi)存在著調(diào)控體溫的自限機(jī)制，然而，目前其詳細(xì)的分子生物學(xué)機(jī)制還不清楚。機(jī)體實(shí)現(xiàn)對(duì)體溫的調(diào)控關(guān)鍵的一環(huán)是對(duì)溫度的感受性，近年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)了在多種感受器中存在的一組被稱(chēng)為瞬時(shí)受體電位(transient receptor potential，TRP)的通道蛋白具有傳遞感覺(jué)信息的功能，其中，有的成員具有溫度感受特性，在組織細(xì)胞中可能起“溫度換能器”的功能[1]，這一發(fā)現(xiàn)極大地推動(dòng)了對(duì)機(jī)體溫度感知生物學(xué)機(jī)制的研究。

瞬時(shí)受體電位香草酸受體1 (transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1)是TRP家族成員之一，是一種對(duì)Ca2+有高滲透性的非選擇性陽(yáng)離子通道[2]，可被溫?zé)岬榷喾N理化因素激活，例如，大于43℃的熱刺激、辣椒素和質(zhì)子等[3]，在整體水平發(fā)熱條件下，炎性介質(zhì)等會(huì)降低激活該通道的溫度閾值[4]。TRPV1在哺乳動(dòng)物組織中表達(dá)部位廣泛，現(xiàn)已證明，在下丘腦體溫調(diào)解中樞也有TRPV1的表達(dá)[5]，然而，關(guān)于TRPV1在體溫調(diào)節(jié)機(jī)制中的作用目前還不清楚，根據(jù)其對(duì)高溫刺激的敏感性推測(cè)可能與機(jī)體發(fā)熱時(shí)的限熱機(jī)制有關(guān)。

Capsazepine是TRPV1通道特異性頡抗劑，被廣泛應(yīng)用于痛覺(jué)傳入機(jī)制的研究[6]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)采用脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)復(fù)制大鼠發(fā)熱模型，在側(cè)腦室內(nèi)給予不同劑量的capsazepine，觀察發(fā)熱時(shí)相的變化、下丘腦TRPV1表達(dá)量及細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度變化，為進(jìn)一步深入探討TRPV1通道在機(jī)體發(fā)熱過(guò)程中的作用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組選用清潔級(jí)♂SD大鼠，體質(zhì)量250～280 g，基礎(chǔ)體溫(38.1±0.2)℃，由中國(guó)醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。飼育室室溫(20±2)℃，相對(duì)濕度40%~60%，晝夜光照節(jié)律12 h ∶12 h，單籠飼養(yǎng)，自由進(jìn)食水。

將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隨機(jī)分成6組，每組6只：① 正常對(duì)照組(Control)：側(cè)腦室(intracerebroventricular, icv)注射溶劑10μL(溶劑為10%無(wú)水乙醇+10% Tween80 + 80%生理鹽水)，30min后腹腔注射(intraperitoneal injection，i.p.)生理鹽水4 mL·kg-1；② Capsazepine組(CPZ)：icv CPZ10 μL(Sigma, USA)，含量為0.02 mg·kg-1，30 min后i.p.生理鹽水4 mL·kg-1；③ LPS致熱組(LPS)：icv溶劑10 μL，30 min后i.p.LPS 80 μg·kg-1(20 mg·L-1，用生理鹽水配制)(Sigma, USA)；④、⑤及⑥組分別icv CPZ 0.01、0.02和0.03 mg·kg-1，均調(diào)至為10 μL。30 min后i.p.LPS 4 mL·kg-1。

1.2腦室插管給藥將大鼠用10%水合氯醛(3 mL·kg-1)腹腔麻醉，然后將其頭部固定于立體定位儀上，暴露前囟。參照大鼠腦圖譜，用探針在顱骨表面冠狀縫下0.8 mm，矢狀縫旁開(kāi)1.5 mm處鉆孔，將外徑為1 mm的引導(dǎo)管垂直插入一側(cè)側(cè)腦室內(nèi)，深度4.0 mm，用牙科水泥固定導(dǎo)管，按照上述實(shí)驗(yàn)步驟給藥。

1.3記錄體溫大鼠麻醉后在腹正中線(xiàn)行剖腹術(shù)，將無(wú)線(xiàn)遙測(cè)發(fā)射子固定于腹壁上。術(shù)后動(dòng)物單籠飼養(yǎng)，恢復(fù)1周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使用無(wú)線(xiàn)BW-200數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄體溫變化。實(shí)驗(yàn)均在早8時(shí)開(kāi)始，首先每隔5 min測(cè)量體溫1次，共測(cè)量3次，取其平均值記為基礎(chǔ)體溫。然后各組在相應(yīng)處理后開(kāi)始監(jiān)測(cè)體溫變化，每隔5 min自動(dòng)記錄體溫一次，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

體溫反應(yīng)指數(shù)(therm1 response index，TRI)的測(cè)算按照Milton法[7],計(jì)算發(fā)熱曲線(xiàn)與體溫基線(xiàn)之間的面積,其中，體溫值為縱坐標(biāo)，1.5 cm代表0.5℃，以時(shí)間值為橫坐標(biāo)，1.5 cm代表1 h。TRI可以反映發(fā)熱效應(yīng)的強(qiáng)度。

1.4下丘腦細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度([Ca2+]i)測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)束后迅速分離出下丘腦組織，制備成單細(xì)胞懸液，保持細(xì)胞存活率在95%以上。然后用Fura-2/AM避光孵育負(fù)載，采用日立F-4500型熒光雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)，激發(fā)波長(zhǎng)340 nm，發(fā)射波長(zhǎng)510 nm，測(cè)定熒光值，根據(jù)公式計(jì)算[Ca2+]i。[Ca2+]i=Kd×(R-Rmin)/(Rmax-R)×F2min /F2max( nmol·L-1)。Kd值為224 nmol·L-1，R為熒光值，F(xiàn)2 min為加入EGTA 后測(cè)得的熒光值，F(xiàn)2max為加入Triton X-100后測(cè)得的熒光值，[Ca2+]i 為nmol·L-1。

2結(jié)果

2.1各實(shí)驗(yàn)組大鼠體溫的變化Fig 1顯示各組在經(jīng)過(guò)不同實(shí)驗(yàn)因素處理后，體溫變化值(ΔT, ℃)隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。給予大鼠腹腔注射LPS可引起體溫升高，在4 h左右大鼠體溫達(dá)到高峰，之后體溫開(kāi)始下降；在發(fā)熱期間LPS組在各觀察時(shí)間點(diǎn)與Control組比較體溫變化差異均有顯著性(P<0.05)。當(dāng)預(yù)先經(jīng)側(cè)腦室注入capsazepine，30 min后腹腔注射LPS后，大鼠體溫也明顯升高，在4h左右體溫達(dá)到高峰，與Control組和CPZ組各采樣時(shí)間點(diǎn)比較體溫變化值差異有顯著性(P<0.05)；與LPS組相比，0.02 mg·kg-1劑量組和 0.03 mg·kg-1劑量組自2 h以后，發(fā)熱過(guò)程中的各時(shí)間點(diǎn)ΔT值均升高(P<0.05)，且在4~5.5 h期間，體溫持續(xù)保持在高峰水平。0.01 mg·kg-1劑量在發(fā)熱起始階段略高于LPS組，但各時(shí)間點(diǎn)ΔT與LPS組比較無(wú)顯著性差異(P>0.05)。在CPZ 3個(gè)劑量組中隨著CPZ給藥劑量的增加，發(fā)熱幅度呈相應(yīng)增加，但在0.02 mg·kg-1劑量組和 0.03 mg·kg-1劑量組之間差異沒(méi)有顯著性(P>0.05)。Control組與CPZ組比較各時(shí)間點(diǎn)ΔT差異無(wú)顯著性(P>0.05)。

Tab 1為各組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體溫變化最大值(ΔTmax)及體溫反應(yīng)指數(shù)TRI4及TRI7。在預(yù)先應(yīng)用capsazepine的3個(gè)劑量組中，體溫變化最大值由高至低的順序?yàn)?.03 mg·kg-1劑量組、 0.02 mg·kg-1劑量組和0.01 mg·kg-1劑量組。TRI4及TRI7也呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)。

2.2下丘腦神經(jīng)元[Ca2+]i的變化圖2顯示了不同組下丘腦細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]i水平?？梢?jiàn)，Control組為(186.1±5.8)nmol·L-1，CPZ組為(178.0±2.4)nmol·L-1，兩組之間差異沒(méi)有顯著性。LPS組為(275.2±5.8)nmol·L-1顯著高于Control組和CPZ組，預(yù)先給與CPZ，再行LPS誘導(dǎo)發(fā)熱的各實(shí)驗(yàn)組中0.01、0.02和 0.03 mg·kg-1劑量組測(cè)定值分別為(249.9±2.6)、(234.5±5.9)和(232.7±7.1)nmol·L-1，與LPS組比較明顯降低(P<0.05)，且表現(xiàn)為CPZ劑量依賴(lài)性下降。下丘腦[Ca2+]i的變化與體溫的變化成正相關(guān)(r=0.942，P<0.01)Y=133.94+72.07X。

Tab 1Maximum change of temperature and thermal response

GroupΔTmax(℃)TRI4(cm2)TRI7(cm2)Control0.10±0.010.20±0.060.38±0.02LPS1.09±0.11*9.09±0.09*21.33±0.19*CPZ0.11±0.020.35±0.390.63±0.430.01mg·kg-1CPZ+LPS1.11±0.10*10.42±0.15*23.27±0.85*0.02mg·kg-1CPZ+LPS1.37±0.03*#12.07±0.36*#30.63±0.48*#0.03mg·kg-1CPZ+LPS1.42±0.02*#12.54±0.38*#30.65±0.40*#

*P<0.05vscontrol；#P<0.05vsLPS

Fig 2　Concentration of intracellular calcium in hypothalamus

*P<0.05vsLPS group

2.3下丘腦組織TRPV1表達(dá)的變化Fig 3 顯示了Western blot方法檢測(cè)各實(shí)驗(yàn)組下丘腦組織中TRPV1的表達(dá)水平并進(jìn)行圖像定量分析的結(jié)果?？梢?jiàn)，LPS組在給予LPS后TRPV1表達(dá)量明顯高于Control組(P<0.05)，而預(yù)先側(cè)腦室注入CPZ后再給予LPS，0.01 mg·kg-1組與LPS組的表達(dá)水平差異無(wú)顯著性，但0.02和0.03 mg·kg-1組的表達(dá)水平明顯低于LPS組(P<0.05)。 Control組與CPZ組之間比較無(wú)顯著性差異。

3討論

Fig 3Expression of TRPV1 in hypothalamus in

A: Western blot result； B: Comparative analysis of Western blot result.**P<0.01vsgroup LPS

哺乳動(dòng)物和人的體溫在自主性體溫調(diào)節(jié)和行為性體溫調(diào)節(jié)下能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，但在某些生理或病理?xiàng)l件下可出現(xiàn)體溫升高，而過(guò)高的體溫不利于機(jī)體進(jìn)行各種正常的功能活動(dòng)，甚至引起不可逆性損傷。關(guān)于機(jī)體是如何調(diào)控發(fā)熱時(shí)體溫上限的，許多學(xué)者做了大量的研究，現(xiàn)已證實(shí)體內(nèi)存在一些體溫負(fù)調(diào)節(jié)物質(zhì)，例如，精氨酸加壓素(arginine vasopressin, AVP)、促黑素細(xì)胞激素(α-melanocyte stimulating hormone, α-MSH)、脂皮質(zhì)蛋白(lipocortin)、膜聯(lián)蛋白A1(annexin A1)等[8]，但迄今為止，調(diào)控這些物質(zhì)作用的生物學(xué)機(jī)制仍不清楚。TRP是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的主要與多種感受功能有關(guān)的膜通道蛋白家族，主要包括TRPC、TRPV、TRPM、TRPML、TRPP、TRPA、TRPN等7個(gè)亞族，其中，TRPV1、TRPV2、TRPV3、TRPV4、TRPM2、TRPM4、TRPM5、TRPM8和TRPA1具有溫度感受特性，它們被激活的溫度閾值各不相同。TRPV家族成員之一的TRPV1主要表達(dá)于背根神經(jīng)節(jié)、三叉神經(jīng)節(jié)的小型及中型神經(jīng)細(xì)胞等感覺(jué)傳入部位[9，10]，多與傷害性熱痛覺(jué)的產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)。最近有研究報(bào)道，在下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞有TRPV1的表達(dá)。有研究發(fā)現(xiàn)[11]，TRPV1的激活因素之間存在著相互作用，在pH 7.4條件下，熱激活TRPV1的閾值是43℃；在酸性條件時(shí)，激活閾值向低溫方向移動(dòng)。用轉(zhuǎn)染TRPV1的HEK293細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度>43℃時(shí)， TRPV1通道被激活，而在炎癥介質(zhì)存在下，TRPV1通道激活的溫度閾值可降低到37℃左右[12]。TRPV1的溫度感受特性提示其在下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞很可能參與發(fā)熱過(guò)程中的體溫調(diào)節(jié)，特別是對(duì)限制體溫升高的幅度具有重要的意義。

進(jìn)一步探討下丘腦TRPV1參與體溫調(diào)節(jié)的生物作用，其特異性激動(dòng)劑或拮抗劑的應(yīng)用是重要的研究手段。Capsazepine是一種合成的辣椒素的類(lèi)似物，能特異性阻斷TRPV1通道，被廣泛應(yīng)用于TRPV1通道的研究中。其抑制鈣離子內(nèi)流的IC50為0.65 mmol·L-1。生物測(cè)定顯示，capsazepine能有效的拮抗TRPV1激動(dòng)劑辣椒素和樹(shù)膠脂毒素(Resiniferatoxin, RTX)的作用，包括鈣離子的內(nèi)流、培養(yǎng)神經(jīng)元的全細(xì)胞電流及辣椒素激活的單通道電流、反射性的去極化和神經(jīng)肽的釋放等[13]。

作為細(xì)菌內(nèi)毒素的LPS是革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分，是一種常見(jiàn)的外源性致熱原，它能夠刺激機(jī)體產(chǎn)生內(nèi)生性致熱原，從而使體溫升高。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)給予大鼠腹腔注射外源性致熱原LPS，復(fù)制大鼠發(fā)熱模型，觀察到大鼠腹腔注射LPS后，體溫明顯升高，給予不同劑量的capsazepine后，體溫升高幅度呈現(xiàn)劑量依賴(lài)性增加，且在較高濃度時(shí)，發(fā)熱高峰持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)檢測(cè)到與之伴隨的細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度降低，提示了TRPV1可能參與發(fā)熱過(guò)程的體溫調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)還觀察到應(yīng)用capsazepine后，TRPV1表達(dá)量減少，說(shuō)明capsazepine不僅能阻斷TRPV1通道，可能還具有抑制TRPV1表達(dá)或抑制TRPV1向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)的作用。以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為深入研究體溫調(diào)節(jié)中樞TRPV1的生理功能，明確機(jī)體體溫調(diào)節(jié)自限現(xiàn)象的生物學(xué)機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。期待隨著系統(tǒng)的研究，取得對(duì)這一生命現(xiàn)象更深刻的認(rèn)識(shí)。

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Capsazepine in rats′ lateral ventricles: Effect of different doses on LPS-induced fever

BIBEK Khanal，SHI Bei, PUJA Paudel, ZHANG Pan, QIN Xin, CAO Yu

(DeptofPhysiology,ChinaMedicalUniversity,Shenyang110001,China)

Key words: fever; transient receptor potential vanilloid receptor 1; Capsazepine; LPS; hypothalamic; Ca2+