文摘

最近的研究表明,激活hypothalamus-pituitary-adrenocortical轴(HPA)在应激反应中扮演的关键角色,虽然几行证据的床核条痕terminalis (BST) HPA轴的主要中介对压力的反应。本研究的目的是调查的影响皮质甾酮通量BST的电刺激引起的自由基损伤的标记在骨骼肌脂质和蛋白质和抗氧化剂酶活动的老鼠。雄性Wistar鼠被使用和分配到三组:sham-operated(单孔位微吹气扰动; ),两周(ST2; ),四周刺激(ST4; )组。血液、比目鱼肌和趾长伸肌肌腱牵向前肌肉收集。慢性,四周的电刺激BST唤起血浆皮质酮浓度增加,导致氧化应激在骨骼肌。我们发现更高层次的脂质过氧化反应标记,低水平的蛋白质氧化标记,和抗氧化剂酶活性升高的肌肉。我们的研究结果也可能暗示表明反应长期“心理压力”可能导致自由基损伤的肌肉。

1。介绍

众所周知,慢性应激反应对健康将带来极其严重的后果。然而,触发的分子机制和加速压力导致危及生命的影响的过程中,死亡和疾病的病理生理并发症出现的压力尚未完全澄清。许多研究都集中在分子途径的理解,确定系统对压力的反应通过释放糖皮质激素(gc) [1,2]。gc的分解代谢的影响是众所周知的,破坏性的角色GCs在骨骼肌疾病表现,包括氧化应激和肌肉萎缩(3- - - - - -8]。

氧化应激是定义为一个扰动prooxidant-antioxidant平衡氧化反应的方向。这个压力是一系列的生化反应,导致细胞自由基损伤或隔间的活性氧和氮物种(罗恩)。线粒体和细胞质的主要来源是活性氧(ROS)生成的骨骼肌(3]。最近,它已被证明,ROS生成的来源都是参与衰老过程和功能障碍在几个代谢和神经退行性疾病,这可能是部分与GC水平升高(9]。越来越多的证据表明,GC信号是一种常见的中介浪费,不管底层发起者或疾病状态。GCs可能增加线粒体质子的泄漏,从而影响电子传递链活动,线粒体膜电位,和ATP生成,可能导致细胞损伤和细胞死亡4]。此外,高血浆水平GCs可以改变生物膜的物理化学性质,特别是细胞和线粒体膜。最近,它提出了gc可能渗透膜,改变膜蛋白的功能,从而影响脂质过氧化作用和膜透性(5),蛋白质羰基化反应,线粒体功能障碍(6,7]。许多以前的数据报道GCs对氧化应激的感应作用在大脑等各种不同的组织(10- - - - - -13),肝脏(11- - - - - -14,心11),骨(9],肌腱[15),和肌肉8,16]。此外,在氧代谢紊乱的差别,对这些细胞的抗氧化能力被认为是发展的一个重要因素神经退行性疾病如阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)和肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS) (17]。此外,佐藤和同事表示之间的直接联系的增加水平与ROS生成GCs和神经退行性疾病的发展10]。

人们普遍知道的一个主要机制负责释放GCs hypothalamus-pituitary-adrenocortical轴(HPA)激活(18]。HPA身体的压力反应是一个重要的组成部分。有证据表明条纹的床核terminalis (BST)是一个主要中介HPA轴的对压力的反应(19,20.]。此外,一些数据显示,BST作为继电器之间的边缘处理情感信息的最终响应HPA轴(21]。可能的连接行为主要是通过发送预测从BST -室旁核下丘脑激素地区(22]。

尽管氧化应激引起的骨骼肌中已被证明是GCs,没有报告关于慢性应激反应的影响内源性GC行动在氧化应激通过直接HPA轴激活骨骼肌。此外,一些先前的报道表明,外生GCs治疗模拟应激反应可能不反映真实应力状态的反应。本研究的目的是确定长期持久释放内源性GC(慢性应激反应)电刺激诱发的自由基损伤的标志的BST脂质和蛋白质和抗氧化剂酶活性在两种不同类型的大鼠的骨骼肌。我们相信,我们的模型的优点是,它能模仿无意识的应力状态在刺激大鼠(23,24]。我们假设慢性应激反应(CSR)与GC操作链接可能会影响大鼠骨骼肌的氧化损伤。

2。材料和方法

2.1。动物

男性纯种老鼠(250 - 300克)。动物们提供了一个标准的饮食随意免费获取水和保持在12 h光/暗周期,温度22°C,湿度50 - 55%。动物们习惯每天大约两个星期前实验实验过程造成的压力降到最低。简而言之,良好的习惯进行衰减室在250×350×440毫米测试箱。老鼠从家里的笼子里,放置在测试箱中,它们可以免费获得食物和被允许探索30分钟的盒子。实验程序之间进行8:00和13:00。老鼠被随机分为三组:BST两周电刺激组(ST2; ),BST四周电刺激组(ST4; ),BST虚假的集团(SHM;操作但不刺激; )。

实验进行了符合欧洲共同体委员会指令(86/609 / EEC)和协议是经当地动物研究伦理委员会批准的实验室动物保健和使用在格但斯克的医科大学,波兰(8/2010)。

2.2。手术

执行标准立体定位手术在戊巴比妥麻醉(60毫克/公斤i.p。) (Vetbutal, Biowet Puławy,波兰)的术前用药法甲苯噻嗪(5毫克/公斤i.p。) (Sedazin, Biowet Puławy)和0.1%阿托品的解决方案(0.25 mg动物)根据Myślińska和同事(25]。

2.3。的电刺激

之前描述的电刺激后,执行过程(25]。简单地说,从手术,两周后恢复刺激组筛查BST电极刺激诱发的行为。一旦确定,电流强度保持不变在14 (ST2)或连续28 (ST4)天的刺激。从单孔位微吹气扰动组动物以同样的方式作为实验组治疗除了没有电流通过电极。

2.4。动物祭祀、血液和肌肉集合

所有动物都牺牲在要求的时间点(一个小时后终止最后电刺激)。血液样本收集的心脏穿刺后一小时最后会话的刺激。血液是离心机,享年2000岁 10分钟在4°C。血浆分离和储存在−80°C为以后分析。趾长伸肌肌腱牵向前(EDL)和比目鱼肌(SOL)两后肢肌肉被移除,切割脂肪和结缔组织,并放在个人管立即在液态氮冷冻。所有样本存储在−80°C到分析。牺牲后,老鼠的大脑灌注4%聚甲醛和删除为了进行组织学验证电极的位置。

2.5。肌肉均化

化学分析前,肌肉碎和均质冰冷的缓冲区包含50 mM磷酸钾,EDTA 1毫米,0.5毫米德勤,1.15%的氯化钾,和1:200蛋白酶抑制剂(Sigma-Aldrich P8340) pH值7.4。匀浆被离心机,享年750岁 在4°C 10分钟,然后上层清液收集并存储在−80°C到分析。蛋白质浓度测定用布拉德福德试验(Sigma-Aldrich B6916)根据制造商的指示。

2.6。血浆皮质酮(CORT)

血浆CORT浓度由未及决定使用商用设备(鼠皮质甾酮125我RIA组件,研究所的同位素,布达佩斯,匈牙利)和1470年向导γ计数器。CORT的浓度是表示为毫微克/毫升的等离子体。

2.7。酶活性和氧化应激的标记在骨骼肌
2.7.1。超氧化物歧化酶(SOD)

肌肉SOD活性测定溶胶和EDL肌肉通过测量O的动力消耗2−•由超氧化物歧化酶与细胞色素c在竞争激烈的反应,所述Flohe和ot (26]。在索尔肌肉,7.5μl的上层清液添加到包含982.5试管μl介质(50毫米磷酸盐缓冲剂,1毫米EDTA, pH值7.8,与部分乙酰化细胞色素c(25毫克/ 100毫升))和黄嘌呤(0.5μ反伊斯兰教英国防御联盟肌肉,15米)。μ上层清液和975 lμl培养基补充道。10μl的黄嘌呤氧化酶(0.2 U /毫升)被添加到启动的反应,和吸收测量在550 nm 3分钟30°C。在一个单独的试管,MnSOD活动测量同一样品分析在相同条件下的10μl(200毫米KCN(准备新鲜的日常pH值在8.5 - -9.5)。铜/ ZnSOD活动计算减MnSOD活动总SOD活性。SOD活动表示为单位每毫克的蛋白质。

2.7.2。过氧化氢酶(CAT)

肌肉猫活动测量溶胶和EDL肌肉的动力学分解估计H2O2据Aebi [27]。简单地说,30μl的上层清液溶胶或100年μl 750年的反伊斯兰教英国防御联盟 自旋被添加到一个包含960个试管μl或890μl分别为介质(50 mM磷酸盐缓冲剂、5毫米EDTA和0.05% Triton x - 100在pH值7.4)。10μl 1 M H2O2被添加到试管和混合启动反应。吸光度测量在240 nm 1分钟30°C。猫活动表示为微摩尔每分钟每毫克的蛋白质。

复制所有的样本分析,所有动力学测量温控塞西尔超级水瓶座CE 9200分光光度计。

2.7.3。谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)

GPx活性肌匀浆是由谷胱甘肽过氧化物酶工具包(703102年,开曼群岛的化学物质,美国)提供按照制造商的指示。

GPx活性表达为nanomoles每分钟每毫克的蛋白质。

第2.7.4。8-Isoprostanes (8-iso)

脂质过氧化作用的一个标志,骨骼肌8-iso内容,确定了8-Isoprostane酶联免疫试剂盒(516351年,开曼群岛的化学物质,美国)根据制造商的指示。8-iso的浓度是每毫克的蛋白质表达为皮克。

2.7.5。二硫化谷胱甘肽(GSSG)

GSSG决心通过动力学分析所述Akerboom和sy [28]。总之,匀浆离心机在5000年 5分钟,上层清液中和在300毫米3 - (N-morpholino) propanesulfonic酸2 M KOH溶液。样本分析中包含100毫米磷酸钾缓冲pH值7.0,EDTA 1毫米,0.1毫米5.5′-dithio-bis (2-nitrobenzoic酸)(DTNB)、谷胱甘肽还原酶0.2 U /毫升、0.2毫米NADPH和通过使用分光光度计测量(9200年塞西尔超级水瓶座CE)在412海里。标准曲线制作的新鲜GSSG被用来计算GSSG的浓度。的浓度GSSG被表示为nanomoles每毫克的蛋白质。

2.7.6。巯基含量(SH组)

SH组内容肌匀浆测定spectrophotometrically(9200年塞西尔超级水瓶座CE)与DTNB试验按照先前描述的程序(29日]。简单地说,样品在室温下与0.1毫米DTNB孵化60分钟。吸光度是决定在412海里。SH组的水平表示为微克分子每克组织。

2.7.7。丙二醛(MDA)

肌肉MDA水平是决定如前所述30.]。总之,750年的吸光度 离心机匀浆测定的分光光度计(9200年塞西尔超级水瓶座CE)在586海里。MDA水平的样品确定使用10毫米1,1,3,3-tetramethoxypropane作为标准。MDA的水平表示为微克分子每克组织。

2.7.8。统计分析

使用一个软件包进行统计分析(Statistica v 12.0, StatSoft Inc .,塔尔萨,好吧,美国)。结果表示为平均数±标准差。组之间的差异进行了测试使用单向方差分析其次是图基事后测试; 值小于0.05被认为是具有统计学意义。

3所示。结果

3.1。血清CORT水平

BST刺激后血清CORT浓度明显高于与ST2 ST4组相比,单孔位微吹气扰动组( ;图1)。CORT浓度为445.9±31.6、170.1±104.1、88.6±45.6 ng / ml, ST4 ST2,分别和单孔位微吹气扰动团体。

3.2。氧化应激标记和酶活性在骨骼肌
3.2.1之上。脂质过氧化的标志

两个脂质过氧化水平标记(MDA和8-iso)溶胶和EDL肌肉明显升高ST4组与其他组相比。MDA的浓度明显高于ST4 (14.0μ摩尔/ g组织)比索尔ST2和单孔位微吹气扰动组肌肉(8.0, 和6.9μ摩尔/ g组织, 职责。)(图2(一个))。BST电刺激后4周,MDA的浓度也升高ST4组相比ST2和SHM组织反伊斯兰教英国防御联盟肌肉(3.5倍, 和三倍, 、职责);(图2 (b))。8-iso水平索尔肌肉ST4组最高(139.4±16.0)与ST2相比(35.8±10.7)和单孔位微吹气扰动组(32.0±8.9 pg /毫克蛋白)( ;图2 (c))。反伊斯兰教英国防御联盟肌肉,8-iso浓度的升高大约四倍ST4组相比,单孔位微吹气扰动和ST2组( 2 (d))。

3.2.2。标记的蛋白质氧化

SH水平组之间没有明显不同的组在索尔BST刺激后肌肉(图3(一个)ST4)是1321.2,ST2 1363.1,和1378.2μ摩尔/ g组织单孔位微吹气扰动组,分别。然而,在反伊斯兰教英国防御联盟肌肉,ST4中的SH组大鼠的水平明显低于单孔位微吹气扰动集团也差异ST4相比ST2组中观察到反伊斯兰教英国防御联盟肌肉电刺激后( ;图3 (b))。SH组的值分别为1323.5±62.1,1476.9±48.7,1543.3±41.8μ摩尔/ g组织ST4 ST2,分别和单孔位微吹气扰动团体。

GSSG的浓度是最高的ST4组肌肉。索尔的肌肉,有ST4 500.9±43.8, 395.4±13.8 ST2,和413.9±43.5 nmol /毫克蛋白单孔位微吹气扰动组,分别为( ST4与ST2; ST4和SHM)(图4(一))。有更高水平的GSSG ST4和ST2 EDL的肌肉,比单孔位微吹气扰动集团( ST4与单孔位微吹气扰动 ST2和SHM)。的值分别为219.8±12.9,200.6±22.1,163.0±16.9 nmol /毫克蛋白ST4, ST2,分别和单孔位微吹气扰动组(图4 (b))。

3.2.3。抗氧化酶活性

总SOD的活性更高的ST4组相比,单孔位微吹气扰动集团只在EDL肌肉( ;图5 (b))。总SOD活性也升高ST2组与单孔位微吹气扰动组在EDL肌肉( ;图5 (b))。总SOD的活性并不是不同的鼠后的溶胶肌肉刺激(图5(一个))。在铜/锌SOD活性,没有团体在索尔肌肉(图之间的区别5 (c))。然而,反伊斯兰教英国防御联盟肌肉活动的高铜/ ZnSOD ST4相比,单孔位微吹气扰动集团( ;图5 (d))。SOD活性的线粒体对碘氧基苯甲醚ST4组高于溶胶ST2和SHM组织肌肉( 、职责;图5 (e))。也有升高ST4 MnSOD活动组与ST2和SHM组在EDL肌肉( ;图5 (f))。

刺激大鼠4周后,猫活动高ST2 ST4组相比,单孔位微吹气扰动组肌肉。索尔的肌肉,猫的活动在单孔位微吹气扰动组8.4±0.9,8.9±1.9 ST2组,和13.2±2.3μ摩尔/分钟/毫克的蛋白质ST4集团( ;ST4和ST2以及ST4和SHM)(图6(一))。猫在EDL肌肉的活性低于索尔肌肉;然而,群体之间的差异也显著( ST4与ST2, ST4和SHM)。猫活动在单孔位微吹气扰动组为1.4±0.2,2.0±0.3 ST2组,和3.5±1.3μ摩尔/分钟/毫克的蛋白质在EDL ST4组肌肉电刺激后BST(图6 (b))。

GPx活性明显高于ST4组相比,单孔位微吹气扰动,索尔和联盟的肌肉。索尔肌肉,ST4组中值为13.4±1.3,9.2±0.7 ST2组,和9.5±0.5 nmol /分钟/毫克蛋白单孔位微吹气扰动集团( ST4和ST2以及ST4和单孔位微吹气扰动;图6 (c))。反伊斯兰教英国防御联盟肌肉,显著差异观察ST4和单孔位微吹气扰动之间的组( ;图6 (d))和ST2和单孔位微吹气扰动之间的组( )。GPx活性平均为1.6±0.2,1.5±0.3,1.1±0.1 nmol /分钟/毫克的蛋白质在ST4 ST2,分别和单孔位微吹气扰动团体。

4所示。讨论

我们所知,这是第一个临床前的一项研究显示,四周BST大大诱发HPA轴的电刺激激活和唤起CORT分泌。此外,升高血浆CORT浓度在骨骼肌与氧化应激增加有关。我们发现更高浓度的过氧化脂质和蛋白质的标记和抗氧化酶活性升高溶胶和EDL肌肉经过4周的刺激。此外,我们没有观察到相似的变化经过2周的刺激,短的压力反应(SSR)。这个观察是一致的数据由Myślińska和同事早些时候,在缺乏sham-operated在血浆CORT水平差异和BST-stimulated 2组(25]。考虑基础解剖和功能的感应作用BST HPA轴激活(19,20.]同时没有差异在2周后血浆CORT水平BST刺激的实验条件,我们决定延长时间的电刺激边缘结构。我们的数据表明,暴露在CSR的刺激(4周)与自由基损伤骨骼肌的大分子。在目前的研究中,我们注意到五倍增加ST4 CORT水平组和单孔位微吹气扰动组。它可能BST的重要作用在CSR的调制,广泛讨论是什么(之前19,21]。此外,数据表明,慢性四周获得电刺激BST模拟长期的精神压力和可能有用的无意识的“模型”的压力。在Fontella和同事的研究,证明了重复约束应力需要增加血浆CORT水平(13]。更重要的是,另一个研究显示两倍(相比之下,13)和当前的研究)CORT克制后释放压力12]。尽管在特定数据的差异,多倍的增加血浆CORT水平与对照组相比似乎证实了模型的可信度的压力反应。

4.1。外生GC管理模拟的压力反应

考虑的方法模拟应激反应是一个外生CORT或其他合成GC管理。大岛渚和同事显示地塞米松(DEX)治疗导致活性氧的生成增加人类横纹肌肉瘤和多巴胺能神经母细胞瘤细胞系(6]。此外,据报道,敏捷治疗大鼠血谷胱甘肽含量下降和索尔肌肉(16)、谷胱甘肽(GSSG比率减少大脑TDP-25转基因小鼠(31日]。在最近的研究中,观察到类似的效果,GSSG水平两种类型的肌肉是ST4组中最高的。同样,据报道,脂质过氧化反应标记,TBARs或MDA,增加血液中(16),大脑32,33),淋巴器官(34),甚至是精浆(35敏捷管理后)。佩雷拉和同事所做的试验,提出了更高浓度的TBARs腓肠肌和索尔肌肉注射后三天的敏捷与对照组(34]。另一方面,Jeje肝脏MDA和Raji报道高一级的敏捷的慢性14和21天治疗后相比,短期敏捷管理(14]。此外,结果表明,氧化应激与GC期间政府大幅增加,主要治疗3周后(36]。因此,在当前的研究中,我们认为企业社会责任将有更大的比SSR对氧化应激标志物水平的影响。我们发现更高浓度的MDA和8-iso溶胶和联盟的肌肉。此外,我们的数据还显示,标记的蛋白质氧化、SH组,减少反伊斯兰教英国防御联盟的肌肉。这个观察是一致的早些时候报告记录,白色肌肉更容易受到自由基损伤(30.]。此外,氧化易感性的白色肌肉可能显示的结果GSSG水平,观察那里的海拔不仅ST4而且ST2组。早些时候我们的数据符合观测,ROS生成高白色肌肉与红色肌肉(30.,37]。此外,它表明,反伊斯兰教英国防御联盟肌肉展示了一个更大的趋势比索尔肌肉萎缩敏捷治疗后(38]。这种现象的一个解释可以增大肌肉含有高糖皮质激素受体(GR)内容相比slow-twitch肌肉(39),因此它可能是更容易发展的负面影响GC行动。然而,相反的结论证明(40),建议增加灵敏度的溶胶肌肉GCs只发生在老老鼠。

4.2。内生GC分泌压力反应的基础

最近,这是表明,GC分泌可能会引起不同类型的压力(41]。他们中的一些链接氧化应激在骨骼肌代谢亢进状态和压力反应情况如烧创伤(42,43]。然而,其他病理条件,例如,癌症,可能刺激内源性GC生产和促进代谢紊乱和骨骼肌损失(44,45]。同样,心理压力与ROS生成相关的广泛,主要在中枢神经系统,同时增加血浆CORT水平。提高GCs结合认知功能障碍的发展,学习和记忆(10- - - - - -13,33,46- - - - - -48]。的证据之间的直接连接观察CSR和神经退行性疾病,如广告或PD (49- - - - - -51]。此外,最早的事件在AD发病机制是一个系统性的氧化应激,表明增加脂质过氧化和GSSG脑脊液,血浆和尿液52]。总的来说,这似乎是值得考虑,AD和PD显示异常不仅在中枢神经系统的结构,而且在骨骼肌功能异常导致疾病如动作迟缓、硬度、震颤、姿势不稳定,和步态障碍(53,54]。因此,更广泛的视角评估氧化应激在骨骼肌神经退行性疾病似乎是合理的。

4.3。抗氧化应激反应中酶活性变化

在目前的研究中,我们观察到的主要三种抗氧化酶活性增加白色肌肉和两个红色肌肉(猫和GPx)。我们没有观察到任何活动的变化总和铜/ ZnSOD索尔肌肉。与红色的肌肉相比,EDL总SOD的活性和铜/ ZnSOD MnSOD显著增加相比,单孔位微吹气扰动和ST2组4周后的刺激。进一步,在红色的肌肉,只在四周刺激组GPx活性更高。有趣的观察在GPx活性较高的白色肌肉不仅ST4组还ST2组相比,单孔位微吹气扰动。这个观察符合GSSG水平,证实了反伊斯兰教英国防御联盟肌肉比索尔肌肉更容易受到破坏。然而,一个相反的效果的影响研究中可观察到CORT注射ROS代在SOD活性的海马体,猫,GPx减少CORT治疗后与对照组相比(10]。解释这些差异的抗氧化酶活动大脑和肌肉之间,大脑更容易受到GC-induced氧化应激的影响。同时,大脑是gc的主要目标和一般抗氧化能力较低,高代谢活动,极易受到细胞膜过氧化反应(36]。其次,它也是众所周知,区别红色和白色肌肉发生,和红色的肌肉具有更高的抗氧化能力抗氧化剂酶活性(55),可以提供更有效的防御活性氧生成。另一种解释为增加抗氧化酶的活动在我们的研究可能是一个途径,ROS GCs激活引起的信号级联,导致进一步FOXO激活(9]。结果表明:FOXO可能诱导抗氧化酶基因表达,也就是说,MnSOD和猫还有蛋白质负责蛋白质分解代谢(3,52]。据我们所知,这是第一个研究显示的影响BST HPA轴的监管活动在企业社会责任同时氧化应激在两种类型的骨骼肌升高血浆CORT水平(图的结果7)。

5。结论

我们发现高水平的过氧化脂质和蛋白质和更高的抗氧化酶活性溶胶和EDL肌肉经过4周的刺激。此外,四个而不是两个星期的电刺激BST唤起血浆CORT水平增加,导致氧化应激在骨骼肌(图8)。考虑,更高的大分子自由基损伤的标志和抗氧化酶活性升高EDL肌肉,我们确定白色肌肉更容易破坏。这些数据可能表明,BST的电刺激可能是有用的作为一个小说CSR的模仿者。因此,我们假设与ROS生成相关的企业社会责任发展的可能的因素之一在人类神经退行性疾病。然而,进一步的研究是必要的机制(s)高分子中断导致的CSR。

缩写

BST: 床上核的条痕terminalis
猫: 过氧化氢酶
CORT: 皮质甾酮
铜/ ZnSOD: 铜/ zinc-dependent歧化酶
企业社会责任: 慢性应激反应
敏捷: 地塞米松
gc: 糖皮质激素
GPx: 谷胱甘肽过氧化物酶
格: 糖皮质激素受体
GSSG: 二硫化谷胱甘肽
MDA: 丙二醛
MnSOD: Manganese-dependent超氧化物歧化酶
ROS: 活性氧
承宪: 含巯基的组
苏维埃社会主义共和国: 短的应激反应。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者没有利益冲突声明。

确认

这项工作是支持的波兰国家科学中心(NN 303 81 90 40)和科学基础的年轻科学家(MN / WF / 12/2016)。