脑源性神经营养因子和硫化氢与大鼠结肠动力的相关研究

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjuxy2001
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第一部分BDNF和SP对大鼠结肠动力的影响及作用机制目的观察脑源性神经营养因子(Brain-drived neurotrophic factor, BDNF)和P物质(Substance P, SP)对大鼠结肠动力的影响,探讨其作用机制。方法健康Wistar雄性大鼠制备结肠纵行肌(longitudinal muscle, LM)和环形肌条(circular muscle, CM);采用多通道生理信号记录仪记录浴槽LM和CM自发性收缩活动;采用全细胞膜片钳技术记录BDNF和SP对大鼠平滑肌细胞L型钙通道和大电导钙激活钾通道(large conductance Ca2+-activated K+ channel, BKCa)电流的作用;采用钙离子影像技术观察SP对小鼠小肠深肌丛Cajal间质细胞(interstitial cell of Cajal in deep muscular plexus, ICC-DMP)自发性钙活动的影响。结果BDNF(10nM)对大鼠结肠LM和CM自发性收缩活动无显著促进作用;BDNF受体抗体TrkB-Ab(1:1000)孵育使LM收缩幅度由加药前的1.53±0.072g下降到1.26+0.083g,差异有显著统计学意义(P=0.002, n=8); CM孵育TrkB-Ab后,收缩幅度为0.34±0.056g,与孵育前收缩幅度(0.53±0.054g)比较,差异显著(P=0.000, n=9); Trk受体拮抗剂K252a(1μM)孵育使LM收缩幅度由加药前的1.36±0.074g下降到1.11±0.053g,差异有显著统计学意义(P=0.003,n=8);CM孵育 K252a(1μM)后,收缩幅度为0.098±0.042g,与孵育前收缩幅度(0.23±0.074g)比较,差异显著(P=0.005, n=8); BDNF对平滑肌细胞L型钙通道电流和BKCa电流均无显著促进作用;SP(1μM)显著促进LM和CM的收缩(LM:control 0.85±0.06 g vs. SP 1.02±0.05 g; CM:control 0.22±0.03 g vs. SP 0.81±0.07g,n=10,P<0.01); SP对平滑肌细胞L型钙通道电流有显著促进作用,峰电流(0mV)处SP干预前后钙电流密度分别为(-4.19±0.27)pA/pF和(-4.95±0.23)pA/pF (P=0.001, n=5);+80mV处SP对平滑肌细胞BKCa电流具有抑制作用,加药前后钾电流密度分别为(14.65±1.08)pA/pF和(12.06±0.70)pA/pF (P=0.006,n=6);SP能诱发静止ICC-DMP出现自发性钙活动,并能使钙瞬变活动频率增加;LM孵育BDNF和TrkB-Ab后,收缩峰值与基础值比较,差异无统计学意义(P>0.05);CM孵育BDNF后,SP诱导的峰值百分比由100%显著增加至132.2±3.8%(P=0.001,n=5); CM孵育TrkB-Ab后,SP诱导的峰值与基础值比较,显著降低(加药组65.9±7.0% vs.对照组100%,P=0.008,n=5)。结论BDNF具有促动力的作用,但不直接兴奋平滑肌细胞,可能通过肠神经元调节其它神经递质的活动间接参与肠道动力的调节;SP可通过直接激活肠道平滑肌细胞L型钙通道、抑制平滑肌细胞大电导钙激活钾通道,促进平滑肌收缩;SP可作用于小肠ICC-DMP,激发ICC的钙瞬变活动,从而影响ICC的起搏活动,间接调节平滑肌收缩的节律性;BDNF可通过作用于分布于肠神经系统的高亲和受体TrkB,增强SP的促动力作用,从而间接参与肠道动力兴奋性调控。第二部分 脑源性神经营养因子与慢性应激诱导的结肠动力紊乱的关系及机制研究目的 深入探讨脑源性神经营养因子(Brain-drived neurotrophic factor,BDNF)与慢性应激诱导的结肠动力紊乱之间的关系及可能的病理生理机制。方法健康雄性Wistar大鼠随机分为避水应激(water avoidance stress, WAS)组和假避水应激(shame water avoidance stress, SWAS)组,连续10天记录两组大鼠每日排便粒数和体重;制备大鼠纵行(longitudinal muscle, LM)和环形肌(circular muscle, CM)肌条,采用多通道信号采集系统记录LM和CM自发性收缩活动及孵育BDNF和TrkB受体抗体TrkB-antibody(TrkB-Ab)后P物质(Substance P,SP)诱导的LM和CM收缩活动;采用酶联免疫吸附试验测定两组大鼠血清和结肠黏膜BDNF和SP水平的变化;采用免疫组织化学方法观察两组大鼠BDNF和其高亲和受体TrkB在结肠全层的分布;采用蛋白免疫印迹试验检测两组大鼠结肠肌层成熟BDNF和BDNF前体及TrkB受体蛋白的表达情况。结果WAS诱导大鼠结肠动力增强,排便增加;反复WAS使大鼠血清BDNF水平显著增加(158.30±9.82 pg/ml vs.84.68±7.80 pg/ml, P<0.05); WAS组大鼠血清SP水平显著高于SWAS组大鼠(212.1±10.6 pg/mL vs. SWAS 105.5±4.4 pg/mL,P<0.01); WAS组大鼠结肠黏膜BDNF水平显著高于对照组(6.4±0.3ng/mg蛋白vs. SWAS3.3±0.2ng/mg蛋白,P<0.01);且慢性应激诱导大鼠结肠黏膜SP分泌增加(661.5±20.6pg/mg蛋白vs.250.1±12.1 pg/mg蛋白,P<0.01);BDNF主要分布于WAS组和SWAS组结肠神经丛及纵行和环形平滑肌细胞,此外黏膜及黏膜下层亦有散在分布;与对照组相比,WAS组大鼠结肠肌层BDNF前体和BDNF成熟体蛋白表达均显著上调(P<0.05); TrkB受体主要分布于模型组和对照组结肠神经丛及黏膜层,肌间神经节亦有散在分布,反复WAS使大鼠结肠肌层TrkB受体蛋白表达上调(P<0.01); BDNF孵育使WAS组和SWAS组由SP诱导的环形肌收缩活动增强,且对模型组的增强作用更显著,TrkB受体抗体能使该增强作用逆转。结论反复避水应激诱导结肠黏膜和肌层BDNF分泌增加,结肠肌层TrkB受体蛋白表达上调;BDNF可能通过旁分泌和自分泌途径作用于肠神经系统TrkB受体,增强由SP诱导的大鼠结肠环形肌的收缩活动,从而间接参与慢性应激诱导的大鼠结肠高动力的发生。第三部分硫化氢抑制结肠平滑肌收缩的离子通道机制目的研究硫化氢(Hydrogen sulfide,H2S)抑制肠道动力的离子通道机制。方法采用免疫组化检测H2S合成酶胱硫醚p合酶(cystathionine P-synthase, CBS)和胱硫醚γ裂解酶(cystathionine γ-lyase, CSE)在大鼠近端结肠的分布;采用浴槽肌张力实验记录大鼠结肠纵行和环形平滑肌自发性收缩活动;采用全细胞膜片钳实验观察H2S对平滑肌细胞L型钙通道和大电导钙激活钾通道(Large conductance Ca2+-activated K+ channel, BKCa)电流的影响。结果CSE和CBS均表达于大鼠近端结肠神经丛,平滑肌细胞和黏膜上皮细胞亦有分布;H2S外源性供体硫氢化钠(NaHS)以浓度依赖的方式抑制结肠纵行和环形平滑肌的收缩;NaHS(200和400 μM)抑制L型钙通道电流,使峰电流密度从-4.2±0.37pA/pF分别降低至-2.9±0.73pA/pF和-1.39±0.77pA/pF (P<0.05); NaHS使L型钙通道电流电压曲线右移,且形状改变;NaHS使L型钙通道稳态激活和失活曲线右移;NaHS对钙通道的抑制作用具有浓度依赖性和可逆性;NaHS(200和400 μM)抑制平滑肌细胞BKCa电流,使+60mV处最大电流密度由14.3±2.2pA/pF分别降低至11.4±2.1pA/pF和7.3±2.5pA/pF(P<0.05),且NaHS对BKCa电流的抑制作用具有可逆性和时间依赖性。结论H2S合成酶CSE和CBS均参与大鼠结肠内源性H2S的生成;L型钙通道参与H2S对大鼠结肠平滑肌的抑制作用;H2S对平滑肌细胞BKCa电流的抑制作用提示H2S有潜在促动力的作用。
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