间歇性的轻度皮肤冷却刺激能够抑制在尿烷麻醉状态下的大鼠的松果体褪黑素分泌

《Neuroscience Letters》:Intermittent mild skin cooling stimulation inhibits pineal melatonin secretion in urethane-anesthetized rats

【字体: 时间:2025年11月16日 来源:Neuroscience Letters 2

编辑推荐:

  本研究发现间歇性温和皮肤冷却刺激通过颈交感神经抑制麻醉大鼠松果体褪黑素分泌,效应在刺激停止后持续40分钟。

  
渡边信宏 | 森谷雅道 | 本田春美
日本东京都老年医学研究所自主神经科学部门

摘要

皮肤热刺激可以引发反射性的自主神经反应,从而影响内分泌功能。褪黑素主要由松果体分泌,受交感神经控制,具有调节睡眠-觉醒节律等多种生理功能。虽然光刺激是已知的褪黑素分泌调节因素,但皮肤热刺激的影响尚不明确。在本研究中,我们探讨了间歇性轻度冷却刺激是否会影响尿thane麻醉大鼠的松果体褪黑素分泌。实验中,动物通过人工呼吸维持生命体征,直肠温度通过加热垫和灯进行调节。利用体内微透析技术,在光照阶段每20分钟采集一次松果体灌流液,并通过ELISA检测褪黑素浓度。间歇性冷却刺激通过佩尔帖式接触热敏元件将皮肤温度在30°C和15°C之间交替变化(变化速率为15°C/秒),持续20分钟。在没有冷却刺激的情况下,松果体灌流液中的褪黑素浓度在100分钟内保持稳定;而冷却刺激在停止后40分钟内降低了褪黑素浓度。这种抑制作用在双侧颈交感神经切断的大鼠中消失。我们的研究结果表明,间歇性轻度皮肤冷却刺激可通过颈交感神经反射性地抑制松果体褪黑素分泌。

引言

皮肤感觉刺激作为一种非药物疗法被广泛用于健康促进。例如冷水淋浴和浸泡有助于改善睡眠质量[[1], [2], [3]]。然而,皮肤热刺激如何影响与睡眠相关的生理功能的机制仍不清楚。
先前在麻醉动物身上进行的研究表明,皮肤刺激会引发反射性的自主神经反应以及内脏和内分泌功能的变化[[4], [5], [6], [7], [8]]。这些发现提示存在通过皮肤刺激调节自主神经功能的神经回路。这类反射反应被认为是皮肤刺激效果的部分机制。
在各种感觉刺激中,使用接触式热敏元件对局部皮肤进行热刺激可引发自主神经反应。例如,恒定温度(≤10°C或≥43°C)的热刺激会增加肾上腺交感神经活动和儿茶酚胺分泌,而13°C至40°C之间的温度刺激则不会[7]。同样,极端温度下的热刺激会影响膀胱[8]和心血管[6]功能。≤7°C和≥46°C的温度会在清醒动物中引发回避行为[6]。基于这些发现,通常认为需要有害或接近有害的热刺激才能在麻醉状态下引发强烈的自主神经反应。
相比之下,我们的最新研究表明,通过佩尔帖式接触热敏元件对局部皮肤进行反复的温度变化(25°C-35°C)温和热刺激能有效调节麻醉大鼠的尿道功能[9]。已知温度敏感的传入神经元在皮肤温度变化时反应更为明显,而非在静态状态下[[10], [11], [12]]。这些发现表明,即使是非有害的温和热刺激也能影响自主功能。
松果体是一种内分泌器官,主要在颈交感神经控制下合成和分泌褪黑素(MEL)[[13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21]]。光刺激已知可以抑制颈交感神经活动[[22], [23], [24]],从而导致松果体褪黑素分泌减少[[25], [26], [27], [28], [29]]。值得注意的是,对麻醉大鼠的躯干进行冷刺激已被证明可以调节颈交感神经活动[30]。然而,关于皮肤热刺激对褪黑素分泌的影响尚未有报道。因此,我们假设反复的温度变化皮肤热刺激会影响褪黑素分泌。
本研究旨在明确间歇性轻度皮肤冷却刺激对麻醉大鼠松果体褪黑素分泌的影响。同时,为探究皮肤刺激影响褪黑素分泌的机制,实验中对双侧颈交感神经进行了手术切断。

实验部分

实验动物

实验使用了20只费希尔大鼠(5-8个月大,雌雄不限)。大鼠在4周大时购买(日本横滨Charles River公司),随后饲养在东京都老年医学研究所。它们被安置在单独通风的笼子中,可自由摄取商业颗粒饲料(CRF-1,Oriental Yeast Co., Ltd.,东京)和含2 ppm氯的过滤自来水。饲养环境温度维持在22°C ± 1°C,湿度为50% ± 10%。

无冷却刺激时松果体灌流液中的褪黑素浓度
在三只大鼠中,未经冷却刺激的情况下,每隔20分钟连续采集一次松果体细胞外褪黑素样本,共持续100分钟(图2)。整个采集期间褪黑素浓度保持稳定(变异系数范围:5.2%–13.5%)。

间歇性皮肤冷却刺激对松果体灌流液中褪黑素浓度的影响
为了研究皮肤冷却刺激对松果体褪黑素分泌的影响(图3A),在采集第二份样本时对大鼠躯干进行了20分钟的间歇性冷却刺激。图3B和C显示了组间数据

间歇性皮肤冷却刺激抑制松果体褪黑素分泌

本研究发现,对麻醉大鼠躯干皮肤的间歇性轻度冷却刺激降低了松果体灌流液中的褪黑素浓度。具体来说,刺激温度在30°C和15°C之间交替变化——这一温度范围被认为是非有害的[6,38,39]。因此,本研究中的间歇性轻度冷却刺激可能引发了足够的皮肤传入神经元活动累积,从而调节了褪黑素分泌。

结论

本研究表明,间歇性轻度皮肤冷却可通过颈交感神经反射性地抑制松果体褪黑素分泌。这种短暂的抑制作用可能为非光刺激下的褪黑素分泌调节机制提供新的见解。

关于写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本论文的过程中,作者部分使用了ChatGPT来提升英语表达。使用该工具后,作者对内容进行了必要的审阅和编辑,并对最终发表的文章内容负全责。

作者贡献声明

渡边信宏:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、项目监督、方法设计、实验设计、资金申请、数据分析、概念构建。森谷雅道:撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、方法设计、实验设计、数据管理。本田春美:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目监督、方法设计、概念构建。

致谢

本研究得到了JSPS KAKENHI(项目编号:JP21K11283)的支持。作者感谢Enago(www.enago.jp)在英语编辑方面的帮助。

术语表

AA-NAT
芳基烷基胺-N-乙酰转移酶
CST
颈交感干
ELISA
酶联免疫吸附测定
HR
心率
MAP
平均动脉压
MEL
褪黑素
PBS
磷酸盐缓冲液
PVN
下丘脑室旁核
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号