阻断中枢NF-κB合成对高血压大鼠下丘脑IL-1β表达水平的影响

藏好晶,康玉明,王桂琴(山西医科大学微生物学与免疫学教研室,太原 03000;西安交通大学医学部生理学系;通讯作者,E-mail:guiqinwang3@63.com)

阻断中枢NF-κB合成对高血压大鼠下丘脑IL-1β表达水平的影响

藏好晶1,康玉明2,王桂琴1*
(1山西医科大学微生物学与免疫学教研室,太原 030001;2西安交通大学医学部生理学系;*通讯作者,E-mail:guiqinwang321@163.com)

目的 观察核转录因子κB(NF-κB)拮抗剂阻断中枢NF-κB合成对高血压大鼠下丘脑室旁核(PVN)白介素1β(IL-1β)表达水平的影响,探讨中枢NF-κB在高血压发病中的作用。 方法 雄性SD大鼠24只被随机分为4组:高血压干预组(AngⅡ+PDTC)、高血压对照组(AngⅡ+aCSF)、假手术干预组(NS+PDTC),假手术对照组(NS+aCSF),每组6只。记录3 d基础血压后,高血压组麻醉状态下肩胛区皮下给予Ang Ⅱ200 ng/(kg·min),假手术组给予生理盐水(NS)。干预组通过下丘脑室旁核插管给予NF-κB抑制剂吡咯烷二硫基甲酸盐(PDTC),对照组给予人工脑脊液(aCSF)。4周后,测量血流动力学指标,免疫荧光法检测下丘脑室旁核IL-1β水平。 结果 与假手术对照组比较,高血压对照组单位镜下的下丘脑室旁核激活的IL-1β阳性细胞数明显增加,平均动脉压(MAP)及左室舒张末压(LVEDP)升高,左心室压力最大上升、下降速率(±dp/dtmax)绝对值低于正常组,差异有统计学意义(P<0.05)。高血压干预组与高血压对照组比较,单位镜下IL-1β阳性细胞数减少,MAP、LVEDP降低,±dp/dtmax升高,差异有统计学意义(P<0.05)。 结论 高血压大鼠下丘脑室旁核IL-1β表达水平升高,中枢NF-κB通过上调下丘脑IL-1β水平参与高血压的发病。

高血压； 下丘脑室旁核； 血管紧张素Ⅱ； 核转录因子κB； 白介素1β

高血压发病机制复杂,是遗传因素与环境因素相互作用的结果。越来越多的研究显示,高血压可能是一种慢性炎症状态。临床研究证实,高血压时血清炎性细胞因子水平升高,并且对高血压疾病的发展及预后有着重要影响[1]。

近年来,人们逐渐认识到中枢调控在心血管疾病发生发展中的作用,研究表明高血压时中枢也有免疫细胞浸润及明显的炎症反应。核转录因子κB(NF-κB)是调节基因转录的关键因子之一,在外周及中枢神经系统中参与许多免疫和炎症反应的调节,并且在心血管疾病的发生、发展中起着重要作用[2]。研究已证实NF-κB激活后可调控的靶基因产物多为炎症反应介质,其中包括炎性细胞因子。本研究将视角转向中枢,下丘脑室旁核给予高血压大鼠NF-κB阻滞剂PDTC处理,观察高血压大鼠下丘脑白介素1β表达水平及血流动力学的变化,验证NF-κB是否通过调节下丘脑IL-1β水平引起血压升高。

1 材料与方法

1.1 主要试剂

血管紧张素Ⅱ(Sigma公司),吡咯烷二硫基甲酸盐/PDTC(Sigma公司),兔抗大鼠IL-1β一抗(博奥森生物技术有限公司),荧光标记羊抗兔IgG二抗(博奥森生物技术有限公司)。

1.2 动物模型制备

清洁级雄性SD大鼠24只,本校实验动物中心提供,体重250-275 g,7周龄,许可证编号:scxk(晋)2015-0001。随机分为4组:高血压干预组(AngⅡ+PDTC)、高血压对照组(AngⅡ+aCSF)、假手术干预组(NS+PDTC),假手术对照组(NS+aCSF)。给予10%水合氯醛(0.3 ml/100 g)腹腔麻醉,肩胛区皮下植入微型渗透泵,高血压模型大鼠通过微型渗透泵给予Ang Ⅱ[200 ng/(kg·min)]诱导高血压,假手术大鼠给予生理盐水。

1.3 下丘脑室旁核给药

动物模型制备结束后,将大鼠固定于脑立体定位仪上(ZH-蓝星B型,淮北正华),剪开头部皮肤暴露颅骨。在前囟向后I.8 mm、正中线旁开0.2 mm处插管,深度由硬脑膜起7.9 mm。插管由牙托粉固定,并于颈背部埋置微型渗透泵,通过硅胶管将插管与埋置于颈部皮下的微型渗透泵连接。通过渗透泵干预组给予PDTC(5 μg/h)4周,对照组给予人工脑脊液(0.25 μl/h)。所有过程无菌操作,大鼠清醒后分笼饲养。

1.4 血流动力学检测

大鼠术后4周,检测血流动力学。25%乌拉坦(0.4 ml/100 g)腹腔注射,麻醉后固定于手术台上,颈前正中切口,分离出右侧颈总动脉并结扎远心端,动脉夹阻断近心端血流,用眼科剪在阻断的颈总动脉部分剪一V字形口,将充满肝素生理盐水的导管插入右侧颈总动脉。导管的另一端由三通管连接压力换能器,压力信号输入BL-420S生物信号记录分析系统记录颈动脉压力曲线,打开动脉夹,出现动脉波形后,固定好插管。待波形稳定后,记录平均动脉压(MAP)15 min。将插管插入心室,生物机能实验系统记录左室内压力曲线。测量左心室舒张末压(LVEDP)、左心室内压最大上升和下降速率(±dp/dtmax)。

1.5 免疫荧光染色法检测下丘脑室旁核IL-1β表达水平

1.6 统计学分析

2 结果

2.1 各组大鼠血流动力学参数比较

术后4周进行大鼠血流动力学检测,与假手术对照组比较,高血压对照组LVEDP升高,MAP升高,±dp/dtmax绝对值降低,差异有统计学意义(P<0.05)。下丘脑室旁核给予PDTC治疗4周,与高血压对照组相比,高血压干预组LVEDP、MAP降低,±dp/dtmax绝对值升高,差异有统计学意义(P<0.05,见表1)。

表1血流动力学结果比较

Table1Changesofhemodynamicparametersinfourgroups

GroupnMAP(mmHg)LVEDP(mmHg)+dp/dtmax(mmHg/s)-dp/dtmax(mmHg/s) 高血压干预组6127 09±6 31∗#10 13±1 74∗#4627 57±390 21∗#-4115 50±275 99∗# 高血压对照组6152 18±6 39∗15 76±1 40∗3800 05±350 46∗-3356 26±320 41∗ 假手术干预组692 65±7 585 58±0 895987 95±478 98-5209 31±355 65 假手术对照组696 21±7 326 19±0 875975 54±514 59-5237 04±442 96

与相应假手术组相比,*P<0.05；与高血压对照组相比,#P<0.05

2.2 各组大鼠下丘脑室旁核IL-1β表达水平比较

与假手术对照组比较,高血压对照组单位镜下的下丘脑室旁核IL-1β阳性细胞数明显增加,差异有统计学意义(P<0.05)。下丘脑室旁核给予PDTC治疗4周,与高血压对照组比较,高血压干预组下丘脑室旁核IL-1β阳性细胞数显著降低,差异有统计学意义(P<0.05,见图1)。

与相应假手术组(NS+PDTC或NS+aCSF)相比,*P<0.05;与高血压对照组(AngⅡ+aCSF)相比,#P<0.05

图1 免疫荧光法检测下丘脑室旁核中IL-1β表达(红色荧光) (n=6)
Figure 1 IL-1β expression in paraventricular nucleus of hypothalamus (red) by immunofluorescene (n=6)

3 讨论

近来研究表明,中枢调控在高血压的发生发展中起到重要作用。下丘脑室旁核作为神经内分泌和自主神经这两大系统的整合部位,在调节机体呼吸、血压和心血管活动等方面起了非常重要的作用[3]。有研究发现,损毁PVN能使高血压大鼠的平均动脉压降低,同时能抑制或中止大鼠血压继续升高。

越来越多的研究证实,免疫调节机制在心血管疾病中起着重要作用[4]。细胞因子是由免疫细胞和某些非免疫细胞合成、分泌的一类低分子量的糖蛋白或多肽。根据细胞因子在炎性反应性疾病中的作用不同,可将其分为炎性细胞因子和抗炎细胞因子,IL-1β则属于炎性细胞因子。IL-1β主要由活化的单核-巨噬细胞产生,在传递信息、激活与调节免疫细胞,介导T、B细胞活化、增殖与分化以及炎症反应中发挥重要作用[5]。有研究表明,高血压是慢性炎症过程,而IL-1β是重要的炎症反应标志物[6]。高血压的病变程度与IL-1β具有相关性[7]。生理情况下外周及中枢炎性细胞因子维持在一个较低水平,而在各种心血管疾病中,炎性细胞因子如IL-1β明显增加,并对疾病的预后有重要的影响。

NF-κB为调节基因转录的关键因子,参与许多与炎症反应有关的早期免疫应答的基因调控。静息状态的NF-κB存在于胞质中,NF-κB被激活后,从细胞浆移到细胞核[8],发挥转录调节功能。细胞内NF-κB对环境变化敏感,可以被多种因素激活。在AngⅡ诱导的高血压大鼠中,下丘脑室旁核中NF-κB水平升高[9],而激活的NF-κB又能增加炎性细胞因子的合成。

本实验结果显示,高血压组下丘脑室旁核中IL-1β水平升高明显,MAP升高。中枢给予PDTC处理后,高血压大鼠室旁核IL-1β水平下降,同时MAP下降。该结果提示,高血压时NF-κB激活,而激活的NF-κB增加了IL-1β的合成,从而引起血压升高。有研究表明将IL-1β注入穹窿下器可显著激活外周交感神经活动[10]。据此推测,中枢IL-1β可能刺激交感神经兴奋,引起交感神经兴奋性血压升高。本实验结果提示,下丘脑室旁核NF-κB与IL-1β参与了高血压的病理过程,阻断中枢NF-κB与IL-1β的表达水平有助于降低高血压大鼠的血压值,对高血压发病机制的研究具有一定的意义。

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Effectsofblockingcentralnuclearfactor-κBonthehypothalamicinterleukin-1betaexpressioninhypertensiverats

ZANG Haojing1,KANG Yuming2,WANG Guiqin1*
(1DepartmentofMicrobiologyandImmunology,ShanxiMedicalUniversity,Taiyuan030001,China;2DepartmentofPhysiology,Xi’anJiaotongUniversitySchoolofMedicine;*Correspondingauthor,E-mail:guiqinwang321@163.com)

ObjectiveTo investigate the effects of NF-κB blockade on the level of hypothalamic interleukin-1beta(IL-1β)expression in hypertensive rats, to explore its possible role of central NF-κB in the development of hypertension.MethodsAdult male Sprage-Dawley rats were randomly divided into 4 groups(6 rats each group): hypertension treatment group(AngⅡ+PDTC), hypertension control group(AngⅡ+aCSF), sham treatment group(NS+PDTC), sham control group(NS+aCSF). After recording baseline blood pressure for three days, the rats were implanted subcutaneously with an angiotensin Ⅱ 200 ng/(kg·min)-filled osmotic minipump to induce the hypertension. Rats in sham group were administered with normal saline(NS). PVN cannulae were implanted for the injection of PDTC(5 μg/h) or artificial cerebrospinal fluid(aCSF, 0.25 μl/h). At 4 week after treatment, the hemodynamic index was measured, and the level of IL-1β in PVN was detected by immunofluorescence.ResultsImmunofluorescence results showed that, compared with sham group, the number of IL-1β positive cells in PVN increased significantly in hypertension group(P<0.05). The mean arterial pressure(MAP) and left ventricular end-diastolic pressure(LVEDP) were significantly higher in hypertension group than in sham group, while the left ventricular maximal rate of pressure increase and decrease(±dp/dtmax) were lower(P<0.05). After treatment with PDTC for four weeks, compared with sham group, IL-1β positive cells in PVN were significantly reduced in hypertension group, MAP and LVEDP were decreased, while ±dp/dtmaxwere increased(P<0.05).ConclusionThe level of hypothalamic interleukin-1beta(IL-1β) expression increases in hypertensive rats, and the central NF-κB may be involved in hypertension by modulating IL-1β expression in PVN.

hypertension; paraventricular hypothalamic nucleus; angiotensin Ⅱ; NF-κB; IL-1β

山西省科技攻关基金资助项目(20120313024-3)

藏好晶,女,1985-11生,硕士,助理实验师,E-mail:haojing406@163.com

2017-07-22

R544.1

A

1007-6611(2017)12-1221-04

10.13753/j.issn.1007-6611.2017.12.004