氧化医学和细胞寿命 1942 - 0994 1942 - 0900 Hindawi出版公司 718976年 10.1155 / 2012/718976 718976年 评论文章 在中枢神经系统改变一氧化氮合酶 荣格 Junyang Na Changhyun Youngbuhm 佩雷拉 马科斯迪亚斯 解剖学系 医学院的 庆熙大学 Heoki-Dong 1 Dongdaemun-Gu 韩国130 - 701 韩国 khu.ac.kr 2012年 5 7 2012年 2012年 13 02 2012年 03 05年 2012年 05年 06 2012年 2012年 版权©2012 Junyang荣格et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

老化与神经元有关损失,总重量减少大脑和神经胶质增生皮层,所有这些导致脑功能的变化。众所周知,氧化应激是老化的发病机制的一个关键因素;此外,越来越多的证据表明,过度的一氧化氮(NO)生产导致衰老的过程。然而,目前还不清楚如何在衰老过程中发挥作用。介绍与年龄相关的变化的活动NADPH-diaphorase (NADPH-d),包含的标记神经元一氧化氮合酶(NOS),中枢神经系统在许多地区。理解这些变化可能会提供一个新颖的角度确定老化的机制。

1。介绍

在正常老化,大脑形态学和功能的脑重量变化,蛋白质数量,数量的神经元和神经递质合成的酶的浓度,导致障碍和睡眠模式的改变,情感,欲望,神经内分泌功能,锻炼,和记忆 1, 2]。活性氧(ROS)对神经系统有特别有害的影响,因为大脑相对缺乏抗氧化系统( 3]。人们普遍认为氧化应激驱动aged-related赤字的长期影响大脑功能( 4]。这衰老过程,增加氧化损伤的影响,有关被认为涉及自由基的生产( 5),包括超氧化物( O 2 - - - - - - )、过氧化氢( H 2 O 2 )、一氧化氮(NO)和过氧亚硝基( ONOO - - - - - - )[ 1]。特别是,可扩散的气体,不,是参与中枢神经系统(CNS)的基本功能,包括神经递质释放,突触可塑性,和神经电活动的规定 6, 7];它也与学习和记忆相关的大脑和小脑 1, 8]。没有发挥了重要作用,正常衰老和神经退化过程( 9, 10]。没有生产在老龄化表明增加可能导致的衰老过程 10- - - - - - 12]。虽然这些自由基对人体没有不良影响在一般环境中,增强生产没有加剧老化过程在中枢神经系统 1]。线粒体和一氧化氮合酶(NOS)的两个主要来源的自由基( 13]。确定没有在老化的影响,各种研究已经使用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸phosphate-diaphorase (NADPH-d)组织化学,这是一个简单和选择性神经元含有NOS的可视化方法 14]。在本文中,我们突出了与年龄相关的变化在许多中枢神经系统地区号通过几个NADPH-d免疫组织化学研究。

2。NADPH-d-Positive神经元

没有氧化产生的是精氨酸通过号使用NADPH-d作为电子供体( 15]。NADPH-d组织化学染色已被用于识别神经元NOS ( n 号),因为许多研究表明NADPH-d可能对应 n 号( 16, 17]。因此,NADPH-d是一个特定的组织化学标记号的大脑( 18, 19],NADPH-d-positive神经元被用来评估没有阳性神经元( 20.]。NOS-immunoreactive (IR) / NADPH-d-positive神经元局部在各种哺乳动物的大脑结构。很多研究显示没有和NOS表达在一些老化的大脑区域,如大脑皮层( 21],小脑[ 22),杏仁核( 23),海马( 16),纹状体( 21),盖的核( 24),中脑导水管周围灰质( 25]。不同程度, n 号已经与胆碱乙酰转移酶与基底前脑和脑干( 26]。过度生产已被证明是与一些相关的神经毒性和神经退行性特征在老化( 27]。一些研究表明,NADPH-d-positive神经元相对耐各种神经退行性疾病如阿尔茨海默病( 28, 29日和亨廷顿氏舞蹈症 30.),有毒的侮辱等 N -methyl-d-aspartate(门冬氨酸)受体激动剂( 31日, 32)和喹啉酸( 32, 33]。昂格尔和兰格( 29日)报道,没有明显减少的数量NADPH-d-positive杏仁核和颞叶皮层的神经元岁人类虽然奔驰和Mufson [ 28]证明NADPH-d-positive神经元数量的增加在物质innominata阿尔茨海默病的患者。在许多研究中,与年龄相关的变化NADPH-d-positive大脑的神经元在不同地区有不同的意义。因此,增加或减少的数量的意义NADPH-d-positive老龄大鼠神经元仍不清楚,因为在我们组的研究,增加NOS-IR / NADPH-d-positive神经元增加抗衰老超过大脑神经退行性的事件( 15, 34]。

3所示。区域的变化NADPH-d大脑的衰老过程

托马斯和皮尔斯认为高NADPH-d神经元活动存在,并传播到整个大脑皮层和基底神经节 35]。在本节中,我们将简要地回顾所发生的与年龄相关的变化在不同的中枢神经系统。

3.1。号和听觉系统

在中央听觉神经系统,听觉信息传递的耳蜗核(CN)优越的橄榄形的复杂,外侧丘系,下丘(IC),内侧膝状体(MGB)和听觉皮层(AC),秩序。这些结构的听觉皮层被认为是最重要的听证会。确定在听觉系统老化的机理,各种研究表明,氧化应激参与听觉处理。中枢听觉系统,与年龄相关的变化NOS-IR / NADPH-d-positive神经元被发现在耳蜗 36),上级橄榄形的复杂( 37),下丘(IC) [ 38),听觉皮层(AC) [ 39]。在先前的研究中,显著增加NADPH-d-positive神经元被报道在年龄上橄榄核仓鼠( 37)和大鼠( 40]。Sanchez-Zuriaga等人显示的证据减少面积NADPH-d-positive背侧皮层的神经细胞(DC)的集成电路和与年龄相关的损失NADPH-d-positive IC和初级皮层听觉区神经元(Te1)在大鼠( 41]。这些变化是相关的听力障碍,随着年龄增长有关。我们组显示NADPH-d-positive下丘神经元的数量显著增加在老年大鼠(图 1),而NADPH-d-positive神经元的面积在所有地区年龄和年轻的老鼠之间没有显著差异( 42]。因此,与年龄相关的变化NADPH-d-positive神经元的听觉系统可能有针对性。

NADPH-d-positive下丘神经元的老鼠。NADPH-d-positive下丘神经元的数量明显高于年龄比年轻的老鼠。NADPH-d-positive神经元是暗紫色的。冻结的40 μ米在冠状平面厚度。NADPH-d活动的组织化学检测进行如下:自由浮动的部分被孵化后10分钟在0.05三羟甲基氨基甲烷缓冲液在室温下(pH值8.0),部分被孵化60分钟37°C 0.05三羟甲基氨基甲烷缓冲液中含有0.3% (v / v)特里同x - 100, 0.1毫克/毫升氮蓝四唑和1.0毫克/毫升 β nadph。C:控制;老老鼠。比例尺= 50 μ从哈等。m。修改 42]。

有趣的是,没有报道抑制的活动 N -methyl-D-aspartate(门冬氨酸)受体,减少谷氨酸的影响和诱导神经传输的变化( 43]。这门冬氨酸受体的减少(NMDARs)表达可能参与突触可塑性的变化由感觉输入的与年龄相关的死亡,导致老年性损害NMDAR /不信号通路的作用在中枢神经系统 44]。然而,在我们的研究中,在CN NMDARs的表达增加,MGB,和AC在老化,虽然发现NMDARs的表达减少上级卵形的核和集成电路 45]。因此,这些发现还表示,与年龄相关的变化NMDARs在中枢听觉系统是有针对性的。

另一个有趣的观察是电压门控钾的活化 + 电流通过在老鼠的听觉皮层神经元过度没有生产 46]。在先前的研究中,NO-stimulated钾离子通道引起长期势差在第四片准备从老鼠的听觉皮层层( 47]。使用膜片钳电生理,我们组没有调制K的影响评估 + 电流通过分析NADPH-d, NOS的标志,通过检查S-nitro——的影响 N -acetylpenicillamine(提前),一个没有捐赠者。的调节作用没有K + 敏锐地孤立鼠听觉皮层神经元的电流显示逐步增加K + 电流( 46]。这个NO-induced激活K + 神经元的膜电位超极化电流,抑制神经元的兴奋性。没有激活的增加K + 电流抑制听觉皮层的神经活动。因此,过度生产不得参与老化造成的听力障碍。

3.2。号和视觉系统

在视觉系统中,视网膜神经节细胞外侧膝状体核项目(LGN)丘脑。视觉输入来自视网膜和枕叶皮质区腹侧外侧膝状体核(vLGN)、丘脑的视觉核心,鼠 48]。在正常老化,视觉功能下降部分原因是神经视网膜和中央视觉通路的变化。艾哈迈德和矛 49]表明,老化产生显著减少神经元密度magnocellular和parvicellular层,这是视觉系统的部分,虽然没有明显的神经元。Uttenthal et al。 50]观察几个褶皱增加NOS-positive乐队在老年大鼠使用大脑中提取的蛋白免疫印迹。在老鼠vLGN,大多数NADPH-d-positive神经元geniculotectal投射神经元,尽管一个较小的比例作为本地电路抑制性神经元( 51]。Yu et al。 40]显示显著增强NADPH-d老龄大鼠视上核的活动。Villena等人显示的NADPH-d-positive神经元数量减少年龄老老鼠vLGN与控制( 17]。我们组显示NADPH-d——的数量 n NOS-positive神经元没有显著变化的背LGN (dLGN)和vLGN老老鼠。此外,没有观察到在上丘与年龄相关的变化。NOS-IR / NADPH-d-positive神经元的染色强度显著增加dLGN和vLGN衰老过程( 52]。然而,尽管每个小组发表不同的结果描述NAPDH-d-positive神经元在中枢视觉系统,这些结果表明,增加生产可能会改变在视觉功能老化。还需要进一步的研究来阐明这个NADPH-d-positive神经元和之间的关系 n 号在中枢视觉系统与年龄相关的变化。

3.3。号和脊髓

在先进的老化,盆腔脏器生理和功能的变化。低腰骶脊髓控制肠道的功能至关重要,膀胱和生殖器官 53]。Ranson等人报道,背连合核(宽带)和intermediolateral核(ILN)岁腰骶脊髓的老鼠表现出神经递质水平显著降低( 54]。Yoon等人报道的数量的减少 n NOS-IR神经元发生在中央自主核和肤浅的老龄大鼠脊髓背角的( 55]。NADPH-d-positive神经元的数量在电机核L4-L6老龄大鼠的脊髓水平减少( 56]。棕褐色等人发现NADPH-d-positive腰骶脊髓的神经元存在年龄老鼠。然而,没有colocalization NADPH-d-positive和 n NOS-IR腰骶脊髓的神经元被发现老年大鼠( 57]。因此,NADPH-d活动并不总是符合NO-containing神经结构,在脊髓和NADPH-d功能还不清楚。

3.4。号和激素

Magnocellular神经分泌神经元在大鼠视上核(儿子)发现了合成催产素(氧)背部分和精氨酸加压素(AVP)在腹侧区( 58]。氧是一种哺乳动物大脑中激素功能作为一种神经调质。氧是最好称为reproduction-related激素,促进分娩后分娩和母乳喂养。精氨酸加压素(AVP),也称为抗利尿激素(ADH),是一个neurohypophysial激素产生在大多数哺乳动物的大脑。AVP负责增加的有效循环血量增加吸水,透水性,再吸收,外周血管阻力。玉等人观察到的数量没有明显的与年龄相关的变化OXY-IR / NADPH-d-positive神经元的背儿子的一部分,但他们确实观察老年性NADPH-d-positive增加神经元的儿子( 40]。因为等离子体中的氧浓度减少老年大鼠( 59),人们认为NADPH-d-positive神经元与年龄相关的增加可以抑制分泌的氧等离子体和减少氧的浓度。AVP-expressing神经元表现出增加地区的儿子年龄大鼠( 60]。玉等人证实了这一增加,老龄大鼠AVP-IR / NADPH-d-positive神经元的存在( 40]。然而,由于AVP的循环水平与年轻的老鼠相比并没有改变在老年大鼠( 61年),这个结果与抑制的AVP分泌没有NOS-expressing神经元( 62年]。

神经肽Y (NPY)是一种广泛分布的神经激素与进食有关( 63年)和释放促性腺激素( 64年]。号colocalizes生长激素抑制素和神经肽Y (NPY)在大脑皮层和纹状体( 65年, 66年]。在老化过程中,降低NPY水平神经组织是激烈的 67年, 68年]。我们组表明,岁组NPY-IR / NADPH-d-positive神经元的数量没有显著减少大脑皮层和纹状体与对照组相比。然而,NPY-IR / NADPH-d-negative神经元的数量明显减少脑皮质,除了伏隔核,caudatoputamen岁组( 21]。在费舍尔344岁的老鼠的一项研究中,更比其他老鼠应变(耐老化 69年, 70年岁集团]表明NPY-IR / NADPH-d-positive神经元的数量也没有显著改变在所有地区的大脑皮层与对照组相比 71年]。然而,NPY-IR / NADPH-d-negative神经元的数量显著减少额协会,主电机、二级躯体感觉,孤立、鼻外的,边缘和听觉皮质岁组( 71年]。这些研究表明,包含NPY-IR NADPH-d神经元在大脑皮层和纹状体的老鼠少受老化比控制。因此,选择相对稳定的人口NPY-IR / NADPH-d-positive神经元在大脑皮层和纹状体帮助防止在老化萎缩。

——血管活性肠多肽(VIP)是一种多肽激素产生的视交叉上核(SCN)大脑中的下丘脑( 72年, 73年]。视交叉上核的具体位置”主昼夜起搏器”,一个日常调节体内计时。VIP中扮演一个重要的角色在这个地区个别脑细胞之间的通信( 74年]。Andreose et al。 75年)表示,有一个显著降低VIP-IR在大鼠大脑皮层和其他大脑区域在衰老的过程。齐川阳et al。 76年)报道,VIP-IR大小的视交叉上核的神经元年老的老鼠相比增加与控制。我们组表明,贵宾和NADPH-d没有在任何单一神经元的大脑皮层共存两组( 77年]。然而,明显降低被发现的数量VIP-IR / NADPH-d-negative老龄大鼠大脑皮层的神经元。这种选择性的枯竭和萎缩的VIP-IR老龄大鼠大脑皮层神经元的显示了一个增加的脆弱性VIP-IR相比NADPH-d-positive神经元衰老过程。

3.5。号和唾液系统

唾液分泌的联合行动是由副交感神经和交感神经系统。儿子和边缘系统的几个区域,影响内分泌和自主神经系统,参与水和钠平衡的规定( 78年, 79年]。抑制唾液分泌已经证明了在衰老大鼠( 80年],许多报告表明,没有影响唾液分泌的规定( 81年, 82年]。在老鼠的儿子和内侧隔区,NOS-expressing神经元被确定,NO-related抑制唾液分泌的证明( 83年, 84年]。田中等人表明,细胞数量、细胞大小和活性NADPH-d-positive神经元密度显著增加在老龄大鼠的儿子 85年]。这些结果表明在唾液分泌的抑制作用没有老化。然而,没有许多研究已导致评估没有在唾液分泌的抑制作用与年龄相关的变化。

3.6。号和压力

中脑导水管周围灰质(PAG)大脑导水管周围是重要的组织反应压力和痛苦。NADPH-d背外侧神经的神经元很好地体现了列的中脑导水管周围灰质(dlPAG) [ 86年]。Lolova等人表明,老化,NADPH-d-positive神经元的树突总长度增加,并在dlPAG总细胞数明显减少( 87年]。使用固定几个压力模型,冷热刺激在野生型老鼠增加NOS表达( 88年)和NADPH-d PAG神经元的数量 89年]。内衣裤和Okere报道,急性克制intervaricosity长度增加静脉曲张密度和减少在老鼠dlPAG NADPH-d-positive神经元( 90年]。的能力抵御压力是随衰老。尽管有许多压力和NOS的报告关系,或NOS和老化,没有和衰老之间的直接关系dlPAG尚未确定。因此,通过进一步的研究,预计降低衰老可能与应激反应的作用在dlPAG没有。

4所示。结束语

没有与衰老密切相关,但更密集的研究有必要理解这种关系和功能,解剖,与年龄相关改变的分子机制没有在中枢神经系统。这些信息将帮助我们理解的机制老化过程和神经退行性疾病如帕金森症和阿尔茨海默氏症。岁改变没有系统的中枢神经系统影响老鼠大脑的许多地区,如神经内分泌系统、视觉系统、听觉系统、脊髓、认知和学习,压力反应,唾系统和自主神经系统。没有系统的每个地区可能影响化学和结构变化在中枢神经系统老化。连续的神经回路的变化可能会导致症状与中枢神经系统相关的老化过程,如改变方向,关注,和记忆。在中枢神经系统的不同部分,NADPH-d-positive神经元有不同的分布和不同对衰老过程的影响。此外,NADPH-d-positive神经元有保护和毒性作用在中枢神经系统老化。因此,阐明老年性和NO-related改变中枢神经系统可能有助于识别衰老和神经退行性疾病的新治疗靶点。

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