下丘腦室旁核的神經內分泌機制

靠近第三腦室，呈一條直線，后半向腦溝，頭和腹部靠近視交叉處。PVN是一個重要的神經內分泌核團,可分為大細胞部、小細胞部、背側帽部三個部分。其中大細胞主要合成催產素(OT)和加壓素(VP),小細胞分別合成促腎上腺皮質激素釋放激素(CRH)、甘丙肽(GAL)、生長抑素、促甲狀腺激素釋放激素和少量催產素、加壓素等。已經發現雌激素對PVN的神經內分泌活動具有重要的調節作用,而雌激素受體(ER-α和ER-β)在PVN內的表達具有動物種屬差異性。本文就PVN內雌激素受體的表達及其可能的生理意義作一簡要論述。一、激素對cck誘導的“飽感”有文獻報道PVN內有芳香化酶(即雌激素合成酶)免疫反應性和酶活性,提示該部位的結構與功能可能受雌激素的調節(Sanghera.1991,Foidart.1995)。早已有研究證實了PVN內OT和VP的表達受雌激素的調節,近年研究發現PVN內的雌激素植入能顯著增強PVN內CCK誘導的“飽感”,進而降低動物的攝食與體重,提示雌激素能通過PVN對攝食產生調節(Butera.1996)。PVN內GAL的表達也受雌激素調節,而這種調節可被雌激素拮抗劑抑制(Gabriel.1993)。雌激素會導致大鼠血液中OT濃度升高(Yamaguchi等.1979)、誘導OTmRNA表達增加(Chung等.1991);在哺乳早期補充雌激素能阻止分娩后PVN內VPmRNA的下降(Thomas等.1996),提示雌激素能調節VP和OT的表達。二、膜激素受體雖然Pietras等(1977)認為可能存在一種可對雌激素做出迅速反應的細胞膜雌激素受體,而且其存在性已被廣泛認可,但這種膜雌激素受體至今尚未被克隆出來。目前已克隆出了兩種雌激素受體,即ER-α和ER-β,二者均屬核受體超家族成員,分別于1986年和1996年被克隆出來。研究發現兩種ER在不同種屬動物的PVN內的表達水平有差別,表明ERs在PVN的表達具有動物種屬差異性。(一)pvn內er--1996年以前的研究發現大鼠PVN能富集同位素標記的雌激素,但是在該部位卻檢測不到雌激素受體的表達,這讓研究者很是困惑。ER-β被克隆出來以后,Shughrue首先報道了在正常大鼠PVN內ER-β的表達非常高,但ER-α的表達微弱;Li等(1997)應用免疫細胞化學研究發現大鼠PVN有很高水平的ER-β蛋白表達,免疫陽性物質主要位于細胞核,其它文獻也有類似的報道(Alves,1998)。以上結果提示在大鼠PVN是ER-β而非ER-α介導了雌激素對PVN的神經結構和神經內分泌活動的調節。對大鼠的研究發現,ER-β免疫陽性反應主要見于PVN小細胞部的內側、背外側腹區和背區,以及大細胞部的后部、內區和外區。大細胞部的表達明顯較其它幾個部弱(Alves.1997,Stephen.1998)。而Shughrue等的原位雜交實驗卻發現陽性細胞大多數存在于大細胞部的細胞,最高表達在后部,主要在內側、背蓋部,小細胞部也有少量被標記的細胞。造成ICC和ISH結果不一致的原因尚不清楚。研究發現PVN內ER-β免疫陽性反應見于幾種肽能神經元。PVN從嘴側到尾側的整個區域都存在各種水平的表達ER-βmRNA的OT免疫陽性神經元,最高水平的表達見于PVN尾部、腹側和背內側。PVN內大多數VP免疫陽性神經元也能表達ER-βmRNA(Hrabovszky.1998,Laflamme.1998)。ER-β高表達的VP免疫陽性細胞見于小細胞部的尾外側區,而內側PVN的小細胞部神經元幾乎不表達(Laflamme.1998)。尾側PVN的絕大多數表達ER-βmRNA的細胞也呈促腎上腺皮質激素釋放素免疫陽性。因此,在大鼠PVN,ER-β是唯一的雌激素受體,介導雌激素對大鼠PVN神經結構與功能的調節。(二)er-在小鼠pvn中的表達Shughrue等于1999年對ER-α基因敲除小鼠的原位雜交實驗研究發現,小鼠PVN內有ER-βmRNA的密集分布。利用125I-雌激素分別注射入敲除ER-α基因小鼠和野生型小鼠,發現放射性標記出現在敲除ER-α基因小鼠的PVN以及利用競爭性實驗消除了ER-α結合力的野生型小鼠PVN,說明ER-βmRNA在小鼠PVN內轉錄成了有生理活性的蛋白質(Shughrue.1999)。進一步研究表明ER-β免疫陽性反應也見于小鼠PVN的細胞核。研究發現雌激素導致野生型小鼠PVN內OT轉錄明顯增加而VP轉錄降低,這種調節在敲除ER-β基因后完全消失。而免疫細胞化學實驗也發現外源雌激素引起野生型小鼠PVN內OT能細胞數量增加,VP能細胞數量減少,而此調節在ER-β基因敲除小鼠則完全消失,提示ER-β在雌激素調節OT基因和VP基因在小鼠PVN中的表達起關鍵作用。免疫細胞化學實驗發現,ER-β在小鼠PVN的分布集中在合成OT的大細胞部,少數在小細胞部和背側帽部,而雌鼠PVN中ER-β免疫陽性反應的最高表達出現在分娩前后很短的時間(妊娠18天到出生后1天),孕鼠的最高表達出現在生后早期(1~9天)(張吉強等,待發表),而此時OT表達也很高,提示ER-β可能通過調節PVN內OT、VP等多種肽類的合成,介導對分娩等生理活動的影響。與對大鼠PVN的研究結果不同,小鼠PVN內也有ER-α表達,但相對于ER-β來說ER-α的表達很低,因此在小鼠PVN兩種ER的作用是拮抗還是協同尚不清楚。我們的初步研究發現,小鼠PVN內未見ER-α與OT或VP共存,提示ER-α可能并未參與雌激素對OT和VP的調節,而ER-β在上述調節過程中可能發揮主導作用(張吉強等.待發表)。(三)其他種屬動物pvn內ers表達目前關于兩種ER在PVN內的表達與功能研究主要來自于對嚙齒動物即大鼠和小鼠的研究數據,對其它種屬動物PVN內ERs的報道甚少。有報道,在雄性綿羊PVN,ER-αmRNA的表達強于ER-βmRNA的表達(Scott等.2000);在人腦PVN有ER-α表達(Kruijver等.2002),但尚未見免疫組化的研究報道。三、循環高效激素檢測大鼠pvn、h-的表達研究發現循環類固醇激素對ER-β表達的調節具有組織類型、細胞類型和動物種屬特異性。如在牛的輸卵管、雌性大鼠PVN和大鼠蛻膜細胞,孕酮上調ER-β的表達;但在倉鼠卵巢和短尾猴的某些腦區(PVN、海馬等)孕酮則下調ER-β表達。卵泡刺激素和催乳素上調倉鼠卵巢和大鼠蛻膜細胞內ER-β表達;人絨毛膜促性腺激素(HCG)下調倉鼠卵巢和人粒黃體細胞內ER-β表達;促生長激素釋放激素也能下調人粒黃體細胞ER-β表達;雌激素上調牛輸卵管、倉鼠卵巢和大鼠蛻膜細胞內ER-β表達,但下調雌性大鼠PVN內ER-β的表達。我們的研究發現在小鼠PVN,高水平的ER-β表達見于低循環類固醇水平的生后早期發育過程;而到成年當循環類固醇激素水平升高時ER-β的表達顯著降低,也表明循環類固醇激素下調小鼠PVN內ER-β的表達。但在妊娠過程中,小鼠PVN內ER-β的表達可能受孕酮的下調但受雌激素和催產素的上調,因為我們發現在妊娠過程中ER-β的表達是逐漸升高的(張吉強.待發表)。腦內ER-α的表達可能也受雌激素的下調(Agarwal等.2000)。一個有趣的現象是,小鼠PVN內ER-β的表達可能是依賴于ER-α的(Young.1998);另一方面,ER-β也能調節ER-α的表達。目前我們仍不清楚在不同的腦區這兩種ER如何相互影響彼此的信息傳遞和蛋白表達,未來有關兩種ER相互作用的研究將有助于闡明雌激素在腦內的作用機制。四、hev對pvn的影響(一)er-在小鼠pvn內和ot、vp共存的調節作用育OT和VP主要由下丘腦PVN和視上核的大細胞部合成,它們通過調節子宮收縮參與了對正常分娩的調節、哺乳期的泌乳反射、母性行為(舔仔、為幼子梳理毛發等)的誘導和后代正常發育的調節。如前所述,已經發現PVN內有ER-β/OT共存于某些神經元,而ER-β是大鼠PVN內唯一的雌激素受體,提示雌激素是通過ER-β的介導調節PVN內OT和VP的表達,最終對分娩及母性行為發揮調控作用。與大鼠的研究結果不同,在純合子OT突變小鼠的PVN和視上核垂體檢測不到OT的表達,然而這些小鼠能生育,但產出的幼鼠不能成功吮奶,24小時內死亡,其胃里沒有奶,因此小鼠的正常性行為和母性行為看來不一定需要OT的參與,但OT對哺乳過程中的泌乳反射是必需的。目前還沒有關于小鼠PVN內ER-β與OT共存的報道,有證據表明在小鼠PVN,雌激素能顯著升高OT而降低VP的表達,而且雌激素的這種調節在敲除ER-β基因的小鼠則完全喪失,表明ER-β直接介導了雌激素對OT和VP的調節,我們發現最高水平的ER-β表達見于生后早期,提示ER-β可能通過OT和VP的調節從而對幼鼠的吮奶反射等產生影響。ER-β在小鼠PVN內與OT或VP共存的研究將為ER-β調節OT、VP的表達提供直接的證據。由于ER-β并非小鼠PVN內唯一表達的雌激素受體,ER-α對小鼠腦內雌激素誘導OT受體與OT結合是必需的(Young.1998),因此在小鼠PVN兩種受體很可能協同作用,共同調節OT及VP系統。(二)er-在小鼠體內的調節作用研究表明雌激素能降低PVN內CCK誘導的c-FOS表達(Flanagan-Cato.1998),而PVN內的雌激素植入能顯著增強CCK的“過飽”行為從而降低食物攝入與體重(Butera.1996)。因此在大鼠PVN內ER-β可能通過對CCK系統的調節而參與對攝食的控制。在小鼠PVN內同時有ER-β和ER-α表達,Geary等報道ER-α對小鼠的食物攝入、體重增加、脂代謝等起主要調節作用,ER-β并非必需。但也有報道敲除ER-β基因后幼鼠的個體較正常偏小,提示ER-β可能對幼鼠早期發育、體重增加等仍具有一定的調節作用(Krege.1998)。我們的研究發現生后早期ER-β的表達很高而ER-α的表達很少,提示ER-β可能對動物早期的攝食、代謝起主要作用。GAL與多種神經調控有關,如攝食、生殖、內分泌、代謝等;同時GAL與某些神經肽(OT、VP及CRH等)共存或共同釋放,而這些物質被證明與應激、能量代謝、生殖、水平衡及泌乳等有關(Akabayashi.1994,Leibowitz.1998)。在生后早期進食過多的大鼠,觀察到幼年體重的超重伴隨有PVN內GAL陽性神經元數量的增加,提示下丘腦GAL能神經元的功能障礙是由于新生后進食過多的緣故(Plagemann.1999)。已經在小鼠PVN內的大細胞部發現大量的GAL免疫陽性反應神經元分布,而該部位也有高水平的ER-β表達,提示ER-β與GAL的表達與功能可能具有一定的調節作用,但這也需要進一步的證據。(三)er-與crh間的共存和聯系CRH能抑制食物攝入,主要參與對腎上腺皮質激素分泌的調節,也對應激的整合發揮作用。有證據顯示CRH也能直接調節免疫系統的功能,提示該激素可能在神經內分泌與免疫系統之間發揮重要的“通訊”作用(Tsagarakis.1994)。已有研究發現ER-β與CRH在大鼠PVN的部分神經元內共存,提示在大鼠ER-β能直接調節CRH,從而參與對免疫功能的調節,但這也需要進一步的實驗證據。目前,還未見有關ER-β與CRH在小鼠PVN共存的報道,但發現生后早期小鼠PVN內ER-β的表達很高,隨發育降低,這種變化趨勢與小鼠PVN內CRH的生后表達趨勢非常相似(Tsagarakis.1994),強烈提示ER-β與CRH之間存在非常密切的關系。但也有報道,無論在敲除ER-β基因或野生型小鼠,PVN內的CRH的表達均不受雌激素的影響,因此小鼠PVN內ER-β與CRH的關系仍是一個待解的迷。五、pvn內er-的表達下丘腦具有重要的神經內分泌意義,PVN作為下丘腦中非常重要的一個核團,參與對攝食、脂代謝、分娩、水鹽代謝等多方面的重要功能。芳香化酶表達見于PVN,雌激素對PVN的神經結構與功能具有重要的調節作用。雌激素受體在下丘腦PVN的表達表現動物種屬、細胞類型等特異性,