內(nèi)源性精氨酸加壓素在晝光期大鼠緊張性體溫調(diào)節(jié)中的作用*

楊永錄， 賴 雁， 唐 瑜, 孟 立， 林友勝

(成都醫(yī)學(xué)院生理教研室，體溫調(diào)節(jié)實驗室，四川 成都 610083)

內(nèi)源性精氨酸加壓素在晝光期大鼠緊張性體溫調(diào)節(jié)中的作用*

楊永錄△， 賴 雁， 唐 瑜, 孟 立， 林友勝

(成都醫(yī)學(xué)院生理教研室，體溫調(diào)節(jié)實驗室，四川 成都 610083)

目的： 探討內(nèi)源性精氨酸加壓素(AVP)在晝光期大鼠緊張性體溫調(diào)節(jié)中的作用及其機制。方法使用成年雄性SD大鼠，在22 ℃環(huán)境溫度下，明暗時間各12 h，同步無線遙測體核溫度(Tc)和棕色脂肪(BAT)溫度。上午10:00給大鼠腹腔注射AVP(10 μg/kg)或精氨酸加壓素V1a(AVP V1a)受體阻斷劑(30 μg/kg)。用酶聯(lián)免疫吸附測定法，分別檢測晝光期和暗光期大鼠血漿中AVP濃度。給AVP 60 min 后測定血清中甘油三酯、游離脂肪酸和甘油濃度變化。給予AVP后間隔10 min 記錄大鼠的理毛活動。結(jié)果(1)在晝光期中AVP V1a受體阻斷劑能夠升高Tc和BAT溫度。(2)在晝光中Tc和BAT溫度處于低溫期時，血漿中AVP水平則明顯提高。(3)腹腔注射AVP引起Tc快速降低時，伴有BAT溫度明顯降低和大鼠的理毛行為明顯增加。(4)AVP可以降低血清游離脂肪酸與甘油濃度，提高血清甘油三酯的濃度。結(jié)論(1)內(nèi)源性AVP通過AVP V1a受體參與晝光期大鼠緊張性體溫調(diào)節(jié)過程，因為在晝光期中不僅血漿AVP濃度明顯高于暗光期，而且AVP V1a受體阻斷劑也能明顯升高Tc和BAT溫度。(2)AVP能降低BAT溫度、血中游離脂肪酸和甘油濃度，提高理毛活動，證明AVP引起低溫的機制可能與抑制脂肪分解、降低BAT產(chǎn)熱和提高散熱反應(yīng)有關(guān)。

精氨酸加壓素； 緊張性體溫調(diào)節(jié)； 棕色脂肪組織溫度； 脂代謝； 理毛行為

精氨酸加壓素(arginine vasopressin，AVP)是體內(nèi)一種重要的內(nèi)源性退熱物質(zhì)，有限制發(fā)熱和促進退熱的作用[1-3]。令人感興趣的是，AVP在正常體溫調(diào)節(jié)中也有重要作用，往動物大腦腹中隔區(qū)注射AVP能引起正常體溫降低；當(dāng)狗前腦基底部局部受熱時，可見血漿中AVP濃度明顯升高；視前區(qū)及隔區(qū)受熱時，AVP升高尤其明顯；若將動物暴露在冷環(huán)境中或冷卻同樣部位時，可抑制AVP的釋放和降低血漿中AVP濃度[1-4]。我們用無線遙控測溫技術(shù)觀察到，AVP V1受體阻斷劑可導(dǎo)致正常大鼠體溫明顯升高，其特點是晝光條件下，大鼠體溫升高后持續(xù)的時間較暗光期明顯延長，說明內(nèi)源性AVP對正常體溫有緊張性調(diào)節(jié)作用[5]。但目前對AVP參與正常體溫調(diào)節(jié)的機制了解不多。為此，本實驗對晝光期內(nèi)源性AVP在正常大鼠緊張性體溫調(diào)節(jié)中的作用和外周給予AVP引起低溫反應(yīng)的作用機制進行研究,希望能為AVP在正常體溫調(diào)節(jié)中的作用提供實驗依據(jù)。

材 料 和 方 法

1動物、藥品和試劑

實驗用成年雄性SD大鼠(四川醫(yī)學(xué)科學(xué)院實驗動物研究所提供)87只，體重230～280 g。AVP和AVP V1a受體阻斷劑均為Sigma產(chǎn)品。

2Tc和BAT溫度的觀察

實驗使用雙探頭無線遙測溫度傳感器(DSI, Model TL10M2-F40-TT) 連續(xù)同步測量大鼠體核溫度(core temperature, Tc)和棕色脂肪(brown adipose tissue, BAT)溫度的變化。

2.1雙探頭無線遙測溫度傳感器的植入方法 在植入遙測溫度傳感器手術(shù)前，用1%碘伏溶液浸泡手術(shù)器械和傳感器60 min以后，腹腔注射4%戊巴比妥鈉溶液(40 mg/kg)麻醉動物，剃去腹部和肩胛間區(qū)(interscapular region)手術(shù)部位的毛，將動物固定在大鼠手術(shù)臺上，用碘伏消毒腹部手術(shù)部位，在腹中部正中線做1.5 cm切口，腹腔植入雙探頭無線遙測傳感器。然后于腹部左側(cè)做4 mm 小孔，將傳感器的一個溫度探頭留置于腹腔以備測量機體深部溫度，另一個溫度探頭(溫度探頭導(dǎo)線長148 mm，探頭直徑3 mm )經(jīng)小孔穿出，用不銹鋼引導(dǎo)管沿皮下將溫度探頭引導(dǎo)并放置于肩胛間區(qū)棕色脂肪下，用縫合線予以固定，以防探頭移位。

2.2Tc和BAT溫度的測量 用無線遙控測溫系統(tǒng)(DSI產(chǎn)品，實驗信號采集和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)為DSIDataquest A.R.T.4.2升級版)測量大鼠Tc和BAT溫度。將體內(nèi)置有無線溫度遙測探頭的大鼠放入清潔鼠籠內(nèi)，然后置于遙控測溫系統(tǒng)的接收板上。大鼠體內(nèi)無線遙測探頭間隔5 min采集1次溫度信號，經(jīng)遙測接收板接收后，輸入計算機儲存和數(shù)據(jù)處理。

2.3實驗分組與步驟 實驗前1 d下午，將大鼠稱體重后，置于22 ℃人工氣候箱(重慶永生實驗儀器廠產(chǎn)品)內(nèi)進行適應(yīng)性過夜。動物處于自由活動、進食和進水狀態(tài)。氣候箱內(nèi)晝光期和暗光期時間各12 h，即06:00～18:00開燈，18:00～第2 d 06:00關(guān)燈。

實驗分為兩部分：(1) 觀察AVP V1a受體阻斷劑對晝光期(白天)和暗光期(夜間)中正常大鼠Tc和BAT溫度的影響。實驗均分對照組和AVP V1a受體阻斷劑組。對照組:腹腔注射無菌生理鹽水1 mL/kg；AVP V1a受體阻斷劑組：腹腔注射AVP V1a受體阻斷劑30 μg/kg(30 mg/L生理鹽水溶液)。(2) 觀察AVP對晝光期正常大鼠Tc和BAT溫度的影響。實驗分為AVP組和對照組。AVP組：腹腔注射AVP 10 μg/kg(10 mg/L生理鹽水溶液)，對照組動物同(1)。

實驗均為當(dāng)天06:00開始記錄大鼠Tc 和BAT溫度。晝光期給藥時間為10:00，暗光期給藥時間為22:00。

3大鼠理毛行為的觀察

大鼠理毛行為的觀察在長居鼠籠中進行，避免更換鼠籠引起應(yīng)激反應(yīng)，而影響理毛活動。觀察指標(biāo)主要包括咀嚼、后足搔抓、“洗臉”(移動前肢梳洗鼻口部、眼部和耳部)和梳理清潔全身(用舌舔體表的毛和皮膚)；觀察方法是計算15 s理毛活動的次數(shù)，重復(fù)5次取平均值[6]。以給藥前的理毛次數(shù)作為對照值，觀察腹腔注射AVP或生理鹽水后大鼠理毛活動的變化，每次間隔10 min。

4血漿中AVP含量的測量

用酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)檢測血漿中AVP含量。取血液標(biāo)本的時間分別為晝光期的12:00～12:30和暗光期的00:00～00:30,用含有EDTA-Na2抗凝劑注射器經(jīng)心臟穿刺法抽取血液，并將其放在冰中，然后在5 ℃條件下離心15 min(4 000×g)，取血漿儲存于-30 ℃的冰箱中，以備測量AVP含量。AVP- ELISA測定盒是Cayman產(chǎn)品。

5血清中甘油三酯、游離脂肪酸和甘油的測定

使用酶法測定血清中甘油三酯、游離脂肪酸和甘油的含量。在10:00腹腔注射AVP(10 μg/kg)后60 min，用含有分離膠-促凝劑一次性真空采血管經(jīng)心臟穿刺法抽取血液，并將其放在冰中，然后在5 ℃離心15 min(4 000×g)，取血清儲存于-30 ℃冰箱中，以備測定甘油三酯、游離脂肪酸和甘油的含量。

6統(tǒng)計學(xué)處理

結(jié) 果

1AVPV1a受體阻斷劑對晝光期正常大鼠Tc和BAT溫度的影響

在晝光期中，對照組大鼠Tc和BAT溫度分別為(36.84±0.19)℃和(36.20±0.17)℃，BAT溫度較Tc低0.64 ℃(Plt;0.01)；但在暗光期，二者是相似的，分別為(37.77±0.19)℃和(37.81±0.20)℃，見圖1。于10:00給大鼠腹腔注射AVP V1a受體阻斷劑后，Tc和BAT溫度分別較對照組升高0.31 ℃和0.43 ℃，有明顯差異(Plt;0.05),這種現(xiàn)象一直持續(xù)到18:00進入暗光期，長達(dá)8 h以上，見圖1。但在暗光期22:00給大鼠腹腔注射AVP V1a受體阻斷劑后，Tc和BAT溫度分別與對照組比較無明顯差異，見圖2。

Figure 1. Effects of V1a vasopressin receptor antagonist on core temperature(A) and BAT temperature(B) in rats during the light phase±s. In the figure, each point represents the mean of all temperatures recorded during every 30 min, and dark horizontal bars represent the dark phase of the photoperiod.

Figure 2. Effects of V1a vasopressin receptor antagonist on core temperature(A) and BAT temperature(B) in rats during the dark phase±s.

圖1中還顯示,給動物腹腔注射AVP V1a受體阻斷劑和生理鹽水后，均出現(xiàn)快速而短暫的體溫升高反應(yīng)，這種現(xiàn)象是由于注射刺激作用和移動動物而引起的應(yīng)激性體溫升高反應(yīng)。

2正常大鼠血漿中AVP濃度的晝夜變化

在晝光期12:00～12:30，大鼠血漿中AVP的濃度為(96.24±31.16) ng/L，而在暗光期00:00～00:30血漿中AVP的濃度為(55.59±14.03) ng/L，晝光期血漿中AVP濃度明顯高于暗光期的濃度(Plt;0.05)，見圖3。

Figure 3. The changes of plasma AVP level in the rats during the light phase and dark period±s.n=8.*Plt;0.05 vs midnight.

3AVP引起正常大鼠低溫反應(yīng)與BAT溫度變化的關(guān)系

從圖4可見，給藥前大鼠BAT溫度的基線水平較Tc基線水平低1 ℃左右；當(dāng)腹腔注射AVP后，Tc和BAT溫度同時出現(xiàn)快速降低反應(yīng)，在給藥后35 min，Tc和BAT溫度分別由給藥前的(36.90±0.10)℃和(35.94±0.10)℃降低到(34.90±0.15)℃和(34.03±0.21)℃,分別降低達(dá)2.06 ℃和1.96 ℃；在給藥2 h后Tc和BAT溫度恢復(fù)到接近給藥前水平，見圖4、5；需要指出的是BAT溫度恢復(fù)的速度較Tc的速度快，見圖5。

4AVP對大鼠理毛行為的影響

給大鼠腹腔注射AVP 40 min后，其理毛活動明顯增加，從給藥前的(2.8±0.6) counts/15 s增加至(23.8±4.4) counts/15 s；而對照組注射生理鹽水后，其理毛活動無明顯變化，見表1。

5AVP對血清中甘油三酯、游離脂肪酸和甘油的影響

從表2可見，給大鼠腹腔注射AVP 60 min 后，血清中甘油三酯濃度明顯升高，而游離脂肪酸和甘油均出現(xiàn)降低現(xiàn)象。

Figure 4. Effects of arginine vasopressin on core temperature (A) and BAT temperature (B) in rats±s. n=7.In the figure, each point represents the mean of all temperatures recorded simultaneously at 5-min intervals.

討 論

正常體溫呈現(xiàn)晝夜周期性波動。人和晝行動物體溫晝夜波動的特點是白天體溫高于夜間；而大鼠和其它夜間活動與覓食的動物，其體溫是夜間高于白天[7]。最近我們實驗室用美國DSI公司新研制的雙探頭無線遙測溫度傳感器連續(xù)同步觀察Tc和BAT溫度時發(fā)現(xiàn)，大鼠BAT溫度晝夜節(jié)律變化與Tc晝夜節(jié)律變化是一致的,均在晝光期中低，而暗光期中高；但在晝光期，BAT溫度明顯低于Tc，而在暗光期，BAT溫度與Tc相似[8]。實驗證明，BAT節(jié)律性產(chǎn)熱作用在維持大鼠體溫晝夜節(jié)律變化中有重要作用，因為大鼠在晝光期Tc處于低時相期時，BAT溫度明顯低于Tc；而在暗光期Tc處于高時相期時，BAT溫度與Tc相似[8]。BAT是人和動物冷適應(yīng)、非戰(zhàn)栗性產(chǎn)熱的主要組織，參與維持體溫和能量的平衡。通常BAT大約只占體重的1%左右，但其代謝產(chǎn)熱量卻比其它組織產(chǎn)熱量約高2個數(shù)量級[9]。食物的攝取和寒冷刺激是激活BAT代謝活動的重要誘發(fā)因素之一,主要是通過去甲腎上腺素介導(dǎo)的神經(jīng)系統(tǒng)向BAT釋放信號, 依次激活棕色脂肪細(xì)胞內(nèi)的腎上腺素能受體而使其產(chǎn)熱增加[9,10]。由此可見，BAT溫度的變化能反映其產(chǎn)熱的變化[9,10]。

Figure 5. Time-course of the changes of core temperature and BAT temperature after intraperitoneal administration of saline (A) or argine vasopressin (B).±s. n=7.Temperature changes were calculated from the data measured at the time of injection (see Figure 4).

表1 腹腔注射AVP對大鼠理毛活動的影響

表2 腹腔注射AVP對大鼠血清中甘油三酯、游離脂肪酸和甘油水平的影響

有實驗證明，AVP參與正常體溫調(diào)節(jié)過程[4,5]。我們用無線遙控測溫技術(shù)觀察到，內(nèi)源性AVP對大鼠正常體溫有緊張性調(diào)節(jié)作用[5,11,12]。AVP對晝光期正常體溫的緊張性調(diào)節(jié)作用是否與抑制BAT產(chǎn)熱有關(guān)，未見文獻報道。為此，我們同步觀察了AVP V1a受體阻斷劑對正常大鼠Tc的影響與BAT溫度變化的關(guān)系。在晝光期10:00，給大鼠腹腔注射AVP V1a受體阻斷劑后體溫較對照組明顯升高，這種現(xiàn)象一直持續(xù)到18:00進入暗光期，即長達(dá)8 h以上，同時也伴有BAT溫度同步升高現(xiàn)象。但在暗光期22:00，注射AVP V1a受體阻斷劑后，Tc和BAT溫度均無明顯變化。實驗證明，內(nèi)源性AVP對晝光期正常大鼠體溫的緊張性調(diào)節(jié)作用與抑制BAT產(chǎn)熱有關(guān)，因為AVP V1a受體阻斷劑同時也能引起B(yǎng)AT溫度明顯升高。另外，我們又測定了血漿中AVP濃度的變化。在晝光期大鼠的體溫處于低時相期時，血漿中AVP濃度明顯高于暗光期血漿中AVP濃度。實驗進一步支持了上述的結(jié)果，大鼠在晝光期體溫低時相期的形成與體內(nèi)AVP濃度升高有關(guān)，其機制是通過AVP V1a受體而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。

為了進一步證明AVP對BAT產(chǎn)熱的抑制作用，我們又同步觀察了AVP引起的低溫反應(yīng)與BAT溫度變化的關(guān)系。腹腔注射AVP后可引起正常大鼠Tc和BAT溫度同步快速降低達(dá)2 ℃左右(圖4)，值得注意的是在Tc和BAT溫度恢復(fù)過程中，BAT溫度的恢復(fù)速度大于Tc恢復(fù)速度(圖5B)，說明在體溫恢復(fù)期BAT的產(chǎn)熱量增加，使其溫度恢復(fù)速度大于Tc。這就有力證明，AVP引起的低溫效應(yīng)以及AVP參與晝光期緊張性體溫調(diào)節(jié)過程與抑制BAT產(chǎn)熱作用有關(guān)。

動物的理毛行為是體表蒸發(fā)散熱的一種重要的方式。嚙齒類動物通常是通過“洗臉”(用前肢梳洗鼻口部、眼部和耳部)和清潔體表(用舌舔體表皮膚和毛)的自梳理(self-grooming)行為可引起蒸發(fā)散熱[6]。所以，我們在AVP引起低溫反應(yīng)過程中，也觀察了大鼠理毛活動的變化。實驗證明，AVP對正常體溫的調(diào)節(jié)也與其間接引起體表蒸發(fā)散熱增加有關(guān)。因為在AVP引起的降溫期，不僅Tc和BAT溫度同步快速降低，同時還伴有動物理毛活動明顯增加的現(xiàn)象。

眾所周知，機體內(nèi)的熱量是營養(yǎng)物質(zhì)在組織細(xì)胞中進行分解代謝所產(chǎn)生，其中脂肪組織在機體能量代謝中有重要的作用。脂肪組織以甘油三酯的形式儲存能量，并分泌一些影響能量平衡的激素和細(xì)胞因子,在維持機體的能量平衡和體溫恒定中起重要作用。在AVP V1a受體缺陷(V1aR-/-)小鼠中，脂肪代謝明顯增加[13]。在人體，AVP能抑制福斯高林(forskolin)引起的脂肪分解作用[14]。所以，我們測定了AVP引起低溫反應(yīng)與血清中甘油三酯、游離脂肪酸和甘油濃度變化的關(guān)系。實驗結(jié)果顯示，AVP能明顯抑制脂肪的分解，使血中游離脂肪酸和甘油降低，而致甘油三酯升高。實驗說明，AVP降溫作用與其抑制脂肪分解、導(dǎo)致產(chǎn)熱量降低有關(guān)。

綜上所述，內(nèi)源性AVP對晝光期大鼠正常體溫具有緊張性調(diào)節(jié)作用，其機制與抑制BAT的產(chǎn)熱作用，抑制脂肪分解而使脂代謝產(chǎn)生的能量減少，以及促進理毛活動引起散熱增加有關(guān)。

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致謝《中國病理生理雜志》審稿專家

《中國病理生理雜志》的逐年進步，離不開各位審稿專家的辛勤勞動和大力支持。值此2012年即將到來之際，我們向下列審稿專家的無私奉獻表示深深的謝意！(姓名排列按漢語拼音順序)

Roleofendogenousargininevasopressinintonicthermoregulatoryprocessesinratsduringthelightphase

YANG Yong-lu, LAI Yan, TANG Yu, MENG Li, LIN You-sheng

(DepartmentofPhysiology,ThermoregulatoryLaboratory,ChengduMedicalCollege,Chengdu610083,China.E-mail:ylyang9@sohu.com)

AIM: To determine the role of endogenous arginine vasopressin (AVP) in tonic thermoregulatory processes in rats during the light phase.METHODSThe core temperature (Tc) and temperature in brown adipose tissue (BAT) were simultaneously measured by telemetry in adult male Sprague-Dawley rats at an ambient temperature of 22 °C during a 12-h light/12-h dark photoperiod. At 10:00，the rats were intraperitoneally injected with V1avasopressin receptor antagonist (30 μg/kg) or AVP (10 μg/kg). Plasma AVP concentration was measured by an enzyme-linked immunosorbant assay during the light phase and dark phase. Serum triglyceride, free fatty acid and glycerol were measured 60 min after AVP treatment. Grooming activities were also observed at 10-min intervals after AVP treatment.RESULTSV1avasopressin receptor antagonist elevated the Tc and BAT temperature during the light period. The plasma AVP level was significantly elevated when Tc and BAT temperature decreased during the light phase. Intraperitoneal injection of AVP elicited rapid drop in Tc concomitant with a marked decrease in BAT temperature, and also increased grooming behavior in the rats. Intraperitoneal injection of AVP produced a decrease in serum free fatty acid and glycerol, and an increase in serum triglyceride.CONCLUSIONEndogenous AVP, acting through V1avasopressin receptor, is involved in tonic thermoregulatory processes in male rats during the light phase because plasma AVP concentration is higher during light period than that during dark period, and V1avasopressin receptor antagonist elevates the Tc and BAT temperature. AVP decreases BAT temperature, serum free fatty acid and glycerol, and increases grooming behavior, suggesting that the mechanism of AVP-induced hypothermia is involved in suppression of lipolysis, decrease in BAT thermogenesis and increase in heat loss.

Arginine vasopressin; Tonic thermoregulation; Brown adipose tissue temperature; Lipid metabolism; Grooming

1000-4718(2011)12-2345-06

R364.6

A

10.3969/j.issn.1000-4718.2011.12.020

2011-06-24

2011-10-08

國家自然科學(xué)基金資助項目(No.30870901)

△通訊作者 Tel: 028-68289165; E-mail：ylyang9@sohu.com

陳春燕山東大學(xué)齊魯醫(yī)院血液科程云會美國新澤西醫(yī)科和牙科大學(xué)董偉華廣州醫(yī)學(xué)院病理生理教研室傅攀峰美國伊利諾斯州立大學(xué)(芝加哥)傅余芹山東大學(xué)第二醫(yī)院腎內(nèi)科韓 柏山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院胡國庫美國內(nèi)布拉斯加州大學(xué)醫(yī)學(xué)中心黃善生河北醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理生理教研室江正瑾暨南大學(xué)藥學(xué)院李了了美國弗吉尼亞大學(xué)醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)劉革修暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院血液病研究所曲 虹美國匹茲堡大學(xué)唐仕波中山大學(xué)中山眼科中心田 青華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院病理生理教研室王 靜山東大學(xué)第二醫(yī)院眼科王自能暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院電鏡室楊雪松暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)系堯良清復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院婦產(chǎn)科醫(yī)院袁 非復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院眼科岳 穎哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院鄭肇青美國南達(dá)科他大學(xué)基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)部周長忍暨南大學(xué)理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系GuohuaYI紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院MinZHANG紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院