中断的视交叉上核减弱的时候Day-Dependent变异在小鼠全身过敏反应

文摘

速发型过敏反应是一种严重的全身性过敏反应在发病迅速并可能致命的造成的过度释放介质包括组胺和细胞因子/趋化因子从肥大细胞和嗜碱粒细胞过敏原/ IgE刺激。的患病率增加过敏反应在工业化国家需要紧急需要更好的理解的过敏反应。然而,疾病的病理生理学并不完全了解。这里我们报告,生物钟可能是速发型过敏反应的重要调节器。在哺乳动物中,中央时钟位于下丘脑视交叉上核(SCN)的同步和乘火车外周生物钟存在于几乎所有的细胞类型通过神经和内分泌途径,从而推动日常行为和生理节奏。我们发现机械破坏的SCN导致缺乏时间day-dependent被动系统性过敏(PSA)的变化反应在老鼠身上,与损失有关的日常变化血清组胺,MCP-1 (CCL2)和il - 6水平。这些结果表明,中央视交叉上核时钟控制的时间day-dependent ige全身性过敏反应的变化,这可能提供了一个新颖的见解的病理生理学的过敏反应。

1。介绍

速发型过敏反应是一种快速、可能致命的multiorgan系统,过敏反应引起的过度释放介质包括组胺和细胞因子/趋化因子对过敏原/ IgE刺激肥大细胞和嗜碱粒细胞(1]。它通常引起的症状包括发痒的皮疹,喉咙肿胀、低血压与低体温。最近全国代表性的电话调查在美国估计,过敏的患病率一般成年人至少1.6%,药物是最常见的触发(35%),其次是食品(32%)和昆虫叮咬(19%)(2]。也是最近报道,估计1 300年的欧洲人口在一些时间在他们的生活中影响(3]。鉴于增加过敏的患病率在工业化国家,更基本的研究迫切需要更好的理解过敏反应导致有效的预防这种疾病。然而,过敏反应的病理生理学是不能完全理解。

在哺乳动物中,内部时间保持系统“生物钟”推动日常节奏的行为和生理(例如,睡眠-觉醒周期、体温、血压、和荷尔蒙分泌物),使生物体跟踪的时间根据每日光照强度的变化4,5]。哺乳动物生物钟系统包括中央振荡器位于下丘脑视交叉上核(SCN)和外围振子出现在几乎所有的细胞类型(4,5]。光激活特定群体的感光细胞在视网膜上连接到中央视交叉上核时钟同步和乘火车外周生物钟通过神经和内分泌途径。韵律生成的分子机制是细胞自治,在视交叉上核和周围细胞高度保守的,创建和维护由联锁transcriptional-translational反馈环组成的几个“时钟基因”和他们的蛋白质产品(4,5]。

我们最近发现,小鼠被动全身性过敏反应(PSA)展品day-dependent变异,依靠一个关键的生物钟基因的正常活动,Period2(Per2)[6),这表明每日所需的标准时钟基因节奏代在PSA的反应。然而,它仍然是模糊的日常节奏是否生成准确的生物钟系统,Per2nonclock功能和可能独立调节昼夜节律的生物钟系统(4,5]。

因此,这个简短的研究旨在阐明的生物钟系统的精确作用生成每日节律的过敏反应。为此,我们对SCN消融的影响以来day-dependent PSA的变化反应的时间视交叉上核消融可靠地消除了生物钟系统的正常活动(4,5]。

2。材料和方法

2.1。老鼠

日本男性8-12-week-old ICR小鼠(SLC、东京、日本)在特定的无菌条件下培育和12小时光/ 12小时黑暗条件(L / D周期;早上6点被打开。,Zeitgeber time (ZT) 0, and the light was turned off at 6:00 p.m., ZT12) with随意食物和水,至少2周。所有动物实验机构审查委员会批准山梨县大学和早稻田大学。

2.2。视交叉上核破坏

得到了双边的热损伤SCN stereotactically(日本东京Narishige有限公司)在麻醉下如前所述[7]。手术一个月后,我们选择了动物完全损伤后的视交叉上核确认无节奏的一般运动活动记录和一个红外辐射传感器(F5B、欧姆龙、东京、日本)和分析与CLOCKLAB软件(Actimetrics,伊利诺斯州,美国)如前所述[7]。病变的组织学检查网站也使用尼氏小染色PSA实验完成后执行。

2.3。被动系统性过敏反应(PSA)

一个被动的系统性过敏(PSA)反应是诱导小鼠与一些修改(如前所述8]。简单地说,老鼠敏化的静脉注射20μg鼠标anti-TNP IgE在0.2毫升PBS。与1000年的小鼠静脉注射的挑战μg DNP-BSA 0.2毫升PBS 24小时后。他们的直肠温度测量与数字温度计(Shibaura电子、东京、日本)每5分钟前从20分钟DNP-BSA挑战,此后直到120分钟后开始考试。直肠温度也以180分钟后开始考试。

2.4。血清MCP-1 (CCL2)、il - 6和组胺水平

小鼠的血清样本收集10分钟或180分钟后诱导PSA的反应。大量MCP-1 (CCL2)和il - 6在180分钟后诱导的血清PSA反应都是使用鼠标MCP-1和il - 6的ELISA试剂盒(研发、明尼阿波利斯、MN)。组胺的数量在10分钟和180分钟后的血清PSA测定使用组胺诱导环评工具包(牛津大学生物医学研究公司,牛津,美国)。

2.5。血清免疫球蛋白和皮质甾酮的水平

血清总IgE水平和皮质甾酮测定通过使用鼠标IgE酶联免疫试剂盒(研发、明尼阿波利斯,美国、森永或生物科学研究所神奈川,日本)或AssayMax皮质甾酮酶联免疫试剂盒(AssayPro,查尔斯,密苏里州,美国),分别。

2.6。统计数据

数据表示为均值±。统计分析使用一个未配对的学生的以及比较不同组中的数据。值< 0.05被认为是表明一个统计上的显著差异。

3所示。结果与讨论

为了澄清的生物钟系统的精确作用生成每日节律全身过敏反应,我们检查了SCN消融的影响时间day-dependent被动系统性过敏(PSA)的变化反应在老鼠身上,这是一个代表速发型过敏反应的模型。我们确认完成中断视交叉上核的小鼠损伤的组织学检查网站的尼氏小染色完成后所有的实验(图1(一)),通过检查行为模式(一般运动活动与arrhythmicity)(图1 (b))。

PSA反应的动力学相比在sham-operated老鼠和老鼠破坏视交叉上核(图2(一个))。Sham-operated老鼠挑战与抗原在晚上10点(ZT16)显示直肠温度的程度较小的下降比老鼠的挑战(ZT4)早上10点的时间。然而,这样的day-dependent PSA变化反应没有老鼠破坏了SCN。一致、血清组胺,MCP-1 (CCL2)和il - 6水平的感应PSA day-dependent变化的反应显示出类似的时间PSA反应sham-operated老鼠,但老鼠的变化缺席了视交叉上核(数字2 (b)- - - - - -2 (d))。每日血清皮质酮水平的变化观察到sham-operated老鼠也没有老鼠破坏视交叉上核(图2 (e))。相比之下,血清总IgE水平可比sham-operated老鼠和老鼠之间中断视交叉上核(数据没有显示)。这些结果表明,中央时钟中断SCN钝化day-dependent PSA的变化反应的时间与节奏皮质甾酮的分泌的丧失。这些发现表明生物钟系统可能导致过敏反应的日常节奏的一代。

体温昼夜节律控制(4,5]。然而,似乎在ZT4和ZT16基体温度感应的PSA (0~前20分钟抗原的挑战(图)在控制sham-operated可比老鼠2(一个))。我们推测,这种差异可能引起的,至少部分由实验操作测量体温。直接数字温度计插入直肠每5分钟可能会影响鼠标的活动休止期,可能移植体温。相比之下,day-dependent的PSA变化观察到的反应显然ZT4和ZT16控制sham-operated老鼠(图2(一个))。因此,看来day-dependent系统性肥大细胞的反应程度覆盖可能的实验操作对体温的影响。

对SCN消融手术可能摧毁其他重要核位于这个大脑区域如温度中心和皮质甾酮释放激素(CRH)神经元。我们发现体温在180分钟后考试之间的可比性sham-operated老鼠和老鼠破坏视交叉上核(图2(一个)),这表明大脑区域对温度调节功能与中断SCN老鼠。我们还观察到基底血清皮质酮水平与视交叉上核的中断sham-operated老鼠和老鼠之间的可比性(图2(一个)),这表明CRH监管功能的大脑区域被打乱的老鼠视交叉上核(图2 (e))。这些发现可能支持手术的特异性SCN虽然我们不能完全排除一些非特异性的影响SCN消融在当前的结果。

还有待确定精确的功能障碍如何生物钟(SCN)的破坏影响day-dependent PSA的变化反应的时间。我们曾表明,每日节律中观察到被动皮肤过敏反应(PCA)缺席在肾上腺切除老鼠6),这表明由肾上腺分泌的体液因素是必要的维护的日常节奏。中央SCN起搏器主要管理的日常节奏分泌物等体液因素从肾上腺皮质甾酮9]。因此,视交叉上核可以控制的时间day-dependent PSA (PCA)也反应的变化通过调节体液因素的有节奏的分泌肾上腺(可能是皮质甾酮)。目前发现的时候day-dependent PSA变化反应sham-operated老鼠逆与血清皮质酮水平和PSA的程度在小鼠的反应是严重扰乱了SCN与血清皮质酮水平低可能支持这一假设。

总之,目前的研究结果提供额外支持认为生物钟系统次ige系统性过敏反应(6]。发现可能提供一种新的洞察过敏反应的病理生理学和还表明,环境和内在因素扰乱生物钟系统的正常活动,如睡眠障碍和精神压力5,6,10),可能会使某些类型的过敏患者(如药物和食物过敏的患者)严重的过敏反应。

4所示。结论

昼夜节律钟可能是过敏反应的一个重要调节器,这将提供一个新颖的了解疾病的病理生理学。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

徐怀钰中村,Kayoko石丸,Yu Tahara贡献同样这项工作。

确认

作者感谢女士Tohno,裕Ohnuma,和Mutsuko Hara宝贵的援助。本研究支持部分由教育部,文化,体育,科学和技术,日本。

引用

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