实验室围绕上述国内外相关学科领域的发展趋势和面临的国家重大需求,共承担科研究课题134项,其中主持的973国家重大基础研究项目2项,它们分别是湖泊富营养化过程与蓝藻水华暴发机理研究(2002年启动,2800万元,首席科学家刘永定研究员)和重要养殖鱼类品种改良的遗传和发育基础研究 (2004年启动,2500万元,首席科学家桂建芳研究员),主持的863重大水专项2项,它们分别是受污染城市水体修复技术与工程示范( 2003年启动,2583万元,首席科学家吴振斌研究员)和受纳湖湾污染负荷有效削减和生态系统重建技术与工程示范(2005年底启动,2000万元,首席科学家宋立荣研究员),还主持973课题3个,863课题6个,杰出青年基金3项,重点基金6项和欧盟项目1项等。这些项目的承担体现了实验室在国内外相同学科领域的地位和在国家科技发展和经济建设中的作用,同时也为实验室的学科发展和自主创新提供了必要条件。实验室共发表SCI收录论文247篇,并有相当多的论文被本学科领域国际顶尖级杂志接受发表,如SCIENCE,PNAS,DEV. BIOL.,MOL. BIOL. EVOL.,J. VIROL.等都发表有水生所完成的论文;发表的论文被国际同行广为引用,据不完全查证,其中105篇SCI论文被SCI刊源论文引用353次。同时,还主持编写出版著作8本,获授权专利23项。通过研究实践和自主创新,一批在理论上有重大突破或在应用上有广阔前景的研究成果已经形成。如2005年已获得的国家科技进步奖二等奖的重大成果长江中、下游湖泊群渔业资源调控及高效优质模式,采用生物操纵和生态对策原理,系统探讨了湖泊无公害渔业的可行途径及主要工艺,提出了湖泊小型鱼类、食鱼鱼类生产力动态估算方法,建立了湖泊鳜鱼规模化养殖、河蟹生态养殖和团头鲂增殖等技术,2000-2004年在长江中下游600多万亩湖泊推广,增加产值超过亿元;2002年获湖北省科技进步奖二等奖的热带、亚热带区域水质改善、回用与水生态系重建生物工艺学对策研究,依据生态学原理,将垂直流构建的人工湿地用于中小城市污水的综合治理,在水环境污染治理方面有广阔的应用前景;2003年获湖北省自然科学奖一等奖的银鲫两种生殖方式的遗传基础及其育种意义,首次以确凿的分子遗传证据证明银鲫存在雌核生殖和两性生殖两种不同的生殖方式,并阐明了其遗传基础,取得了一系列的新发现和新认识,发表的论文广为引用,并收入国际知名专著;2003年获湖北省科技进步奖一等奖的异育银鲫营养、饲料与投喂技术,根据鱼类能量学研究结果,研制出高效、无公害、无污染营养饲料,建立了异育银鲫的合理投喂模式,具有明显的环境和经济效益;2004年获湖北省自然科学奖二等奖的重要水产动物病毒病原的鉴定及致病机理研究,在建立和筛选到一批用于病毒增殖的水产动物细胞的基础上,从患病的鳖、蛙、鳜鱼和牙鲆的组织中分别分离到相应的病毒病原,并对这些病毒的病原性质、理化特性、分子结构、致病机理及其免疫应答等多方面进行了系统研究;2004年获总装备部全军武器装备科技进步二等奖的空间飞行环境的生物学效应研究,发现重复再搭载仍然会导致性状分离等新的空间生物学效应,发现质膜、钙离子、细胞储存产物(甘油)共同作用于重力感受、传导和响应的实验证据,设计并生产出进行空间生物学研究的通用生物培养箱;2005年获湖北省自然科学奖二等奖的中国土壤藻的研究,实现了荒漠藻人工大量培养,发明了干旱区微藻固沙技术,首次完成了利用荒漠藻固定野外流沙的试验研究,首创性地开辟了藻-草-灌-乔的荒漠化综合治理新途径;2005年获湖北省科技进步奖二等奖名特优淡水鱼养殖技术丛书,将名特优鱼类养殖品种和技术介绍给广大养殖户,促进了名特优淡水鱼类的健康养殖及其规模化养殖,带动了水产行业科普作品的创作和发展,是科研服务于农村和农民的桥梁和纽带。这些成果有的解决了我国面临的淡水养殖与水环境保护的矛盾问题,有的推动了鱼类发育遗传学和水生病毒学以及渔业生物技术的进步和发展,有的解决了我国城市受损生态系统恢复和重建的技术难题。此外,本实验室在世界上率先开展转基因鱼研究,并一直处于该研究领域的前列。培育出具有完全自主知识产权的快速生长转基因鱼家系;首次系统完成了转基因鱼大规模养殖试验,建立了高效、安全的养殖模式。在科技部组织的现场鉴定会上,由包括三名院士组成的专家组一致认定:本项目的完成,使我国在转基因鱼的理论研究和应用前景方面居国际领先水平,为转基因鱼的商品化提供了科学依据。国家科技部等主编出版的《中国生物技术发展报告》认为我国转基因鱼育种处于国际领先水平。针对转基因鱼的生态安全,本实验室创造性的提出了通过构建人工模拟湖泊,在受控隔离的生态系统中进行转基因鱼生态安全评价的策略,自行设计并构建了目前世界上规模最大的转基因鱼生态安全研究人工模拟试验湖泊,全面评价转基因鱼的生态安全。在转基因鱼的遗传生态安全控制策略方面,本实验室取得具有战略指导意义的研究成果。采用反义转基因技术,研制获得性腺完全不发育的转基因鱼。迄今只有本实验室可以通过转基因技术,成功控制鱼类性腺发育。相关研究结果被遴选为第5届国际鱼类内分泌学学术研讨会大会报告,并分别申请了中国和美国专利。与此同时,本实验室还首次提出组织特异性的两性互补外源基因剔除概念,并首次建立了鱼类转植基因定点整合技术,实现了鱼类性腺中的转植基因剔除。在鱼类抗病毒基因细胞模型研究方面,应用差减技术克隆灭活病毒感染鱼类培养细胞诱导的差异表达基因,已鉴定出一批参与鱼类抗病毒和免疫反应的基因,尤其是干扰素系统基因。自2003年底以来,已相继发表论文10余篇,受到国际同行高度关注,如鲫鱼的类-PKR基因于2004年10月在《鱼类和贝类免疫学》发表后,很快被评为该刊的热点论文之一,并已被他引4次,如德、美三家实验室联合发表在《PNAS》上的论文在评价其研究目的时说:这里,我们对一个与哺乳类PKR最相近的来自于斑马鱼的基因进行鉴定和特征分析,该基因的预期产物在N-端含有Z-DNA结合结构域,而不含dsRNA结合结构域。一个类似的基因最近在鲫鱼中已被报道。这些发现支持Z-DNA结合结构域在鱼类抗病毒应答中起了重要作用。在水生态毒理学和生物监测方面,已形成了一系列环境监测和评价技术的规范;建立了我国第一个符合国际标准的二恶英研究专用实验室,按照国际标准对二恶英进行灵敏、准确的检测;承担了国家和地方委托的数十个环境影响评价项目;多次举办环境生物学监测及水污染治理的国内国际培训班,培养了大批环境生物学监测与环境影响评价技术人员。在水污染控制技术与治理工程示范方面,开展了氧化塘与污水净化资源化生态工程及相关技术研究;在内污染防治生态工程技术和湖区生态优化对策等方面取得了重要的成果;研发的复合垂直流构建湿地系统为主的可持续利用水质管理工艺及对策,研究成果已在德国、奥地利和中国武汉、上海、深圳等地推广应用;围绕城市受污染水体的生境改善、生态系统结构优化与系统稳定等问题,研发和集成了水生植物定植、湖滨人工湿地、原位水质净化、藻类控制、基底修复、水力调度等一批水质改善技术,形成以水力调度和水生植物恢复与重建相结合的城市受污染水体修复技术方案,研究成果不仅在示范工程得到应用,而且在武汉新区的规划和建设、六湖连通工程的实施中得到广泛应用,同时为全国其他类似地区水体修复提供借鉴。围绕直接威胁到人类健康和生存的蓝藻毒素,我们从基础和应用两方面开展了研究。在基础研究方面,系统地研究了微囊藻毒素对动物、植物和其他藻类的毒性效应,此项研究加深了对微囊藻毒素环境风险的认识,为制定饮用水和水产品中的毒素阈值提供了科学依据;开展了微囊藻毒素对于水生动植物和其他藻类的生态效应的研究,发现了一种能够吞噬微囊藻并降解其毒素的金藻,且这种金藻具有鉴别产毒和非产毒藻类的能力,此项研究工作具有重大的理论和应用价值。在应用研究方面,建立并完善了蓝藻毒素及其分析技术体系,研制出的具有我国自主知识产权的微囊藻毒素标准品及微囊藻毒素ELISA检测试剂盒在国内占据了一席之地,打破了我国藻毒素纯品紧缺及检测方法不完善的尴尬局面。微囊藻毒素ELISA试剂盒已广泛应用于我国环境监测部门、自来水公司、科研院所,在创造了一定经济效益的同时,为我国尚缺的微囊藻毒素国家标准检测方法的制订奠定了基础,为建设部颁布的《城市供水水质标准》中对微囊藻毒素将于2006年6月起进行检验的要求提供方法学依据。与世界上从事藻类学和藻类生物技术研究的机构相比较,本实验室具有全面、系统而且相互衔接的特征。我们的研究覆盖了系统分类、生理生化、分子遗传和环境生物学4个层次。在基础研究方面,有关微囊藻毒素对动物、植物和其他藻类的生态效应的研究与国外同类研究相比是较为突出的;有关蓝藻适应力的遗传学研究在选题和研究方法上能够与国外生物学主流相接轨,发现了一些蓝藻生存适应或细胞分化必需的新基因;鞘藻目的系统学依然是我所藻类学研究的特色之一。在应用研究方面,对于荒漠藻类在生物结皮中作用的研究和人工结皮技术的开发达到国外同类研究水平;发展了葛仙米优良藻种筛选和培养技术,在我国率先实现规模化养殖。底栖动物生态研究旨在定量阐明底栖群落的结构和功能,从而为底层系统调控提供操作依据。在经济底栖动物方面,首次建立了以实现河蟹最大持续产量为目的的放养量模型,2005年底,鉴定专家认为该项成果在河蟹增殖领域居国际领先水平;区域湖沼学的研究致力于运用比较湖沼学的方法和预测生态学的理论探讨泛滥平原生态系统的宏观规律。开展长江中下游富营养湖泊的比较湖沼学研究,旨在定量揭示大尺度上富营养化机理。同时,开展长江江湖复合系统的生境破碎过程与对策研究,以期提出整体保护长江水系生物多样性的战略对策。随着人口的增加,对水产品的需求量在增加,水产养殖也迅速发展。同时,随着社会的进步,人们对环境意识的加强,水产发展越来越面临食物安全、食品安全和环境安全的挑战。但是由于对水产养殖尤其是集约化养殖中水产动物的营养学、饲料技术和养殖技术等的研究在我国起步较晚,导致水产养殖出现效益低、饲料浪费、环境污染、产品质量差等问题,而这些问题产生的根本就是对其营养需求、营养素利用、饲料配方等有关水产动物对环境因子的反应不清楚造成的。针对这些问题,从基础入手,研究水产养殖动物的营养需求、蛋白源利用、投喂技术、能量学利用模式等,为无公害水产养殖提供理论基础。有关鱼类的营养学研究基本上达到国际同类水平,在鱼类能量学模型、补偿生长等方面居国际前沿。本实验室对国家对水产健康发展的根本需求,研究结果不仅可以具有一定的理论意义,而且对指导饲料配方、水产养殖均有重要的意义。部分研究结果表明,通过合理的饲料配方和投喂技术改进,可以明显地节约饲料,降低对环境的氮磷排放,降低养殖成本,减少渔业污染。水环境工程示范在全国产生了重大影响,如滇池蓝藻水华污染控制技术研究课题受到国家领导人的高度关注,课题通过验收后,路甬祥院长发来贺信;武汉新区水专项示范工程已得到科技部和地方政府的肯定,科技部李学勇副部长在视察时说,搞水污染治理只有在蓝藻水华最严重的地方做才最有意义,你们有一支队伍在这里,做出了效果,国家要继续支持,你们要继续做下去。针对水环境和水生生物安全提出的重大建议也引起了国家领导人的高度重视,如为《2001高技术发展报告》第五章生物技术对社会的影响撰写的开篇文章《转基因安全与对策研究》,提出了转基因安全问题的三条对策建议;2004年,为中共中央党校撰写了理论学习材料转基因及其安全性,阐述了转基因研究的起源及发展,分析了转基因安全争论的实质,提出了如何正确认识转基因及其安全性的思路。培育的鱼类品种支持地方政府组建了国家良种场,形成了明显的社会经济效益。实验室的国际合作渠道不断拓宽,已成功主办了水环境保护与水污染治理国际培训班 等8次国际和多边学术会议,有10多人次在国际学术组织中任职,与德国、日本、英国、法国、欧盟等研究机构保持着长期友好的合作关系,组织承担并完成了1项欧盟项目。国际合作形式也发生了深刻变化,由我室研究人员出国接受培训、攻读学位或作博士后研究到外国人来我室接受培训、攻读学位或作博士后研究。总之,实验室全体研究人员坚持解放思想,开拓创新,扎实工作,积极面向国家需求和国际科学前沿,辛勤探索淡水生态与生物技术前沿领域的难点和热点问题,努力寻求保护健康水环境和发展可持续渔业的理论和技术,研究工作取得了重大进展;与此同时,实验室也全面完成了更新改造,依托单位中国科学院水生生物研究所投资1400多万元,已基本建成了生态学技术研究平台和分子生物学技术研究平台;并通过研究人员的不断引进和更新,实验室已有50岁以下研究员15人,国家杰出青年基金资助者5人;中科院百人计划入选者6人,入选国家百千万人才工程3人,通过课题开放等措施,有40多位高级访问学者来室合作研究,进室博士后20多人,一支年龄结构合理、知识结构优化、业务水平较强的高素质人才队伍已经形成。实验室在国内外相同学科领域的地位和在国家科技发展和经济建设中的作用得到了明显增强。
免疫学的发展是人们在实践中不断探索、不断总结和不断创新的结果。下面我给大家分享一些免疫学技术论文,大家快来跟我一起欣赏吧。
心理神经免疫学研究
摘要心理神经免疫学(Psychoneuroimmunology)是一门探索人类心身健康奥秘的新型边缘学科。它研究神经系统如何将心理因素转换为可以影响健康的生理状态的机制,特别是脑和行为如何影响免疫系统,又如何受到免疫系统的影响的。免疫系统和神经系统之间是否真正存在联系一直有争论,我们实验室围绕高级神经活动对免疫系统的作用开展了研究。工作包括:条件反射性免疫抑制和增强、情绪应激与免疫、心理行为干预与癌症等。这些工作不仅证实了心理调控,比如信号刺激、情绪和意念想象等,确实可以影响免疫系统的功能,而且对有关机制进行了探讨。
关键词心理神经免疫学,条件反射性免疫,情绪应激,心理行为干预。
分类号B845
有人统计,人类疾病有2/3与心理刺激、生活境遇有关,其中心身疾病占1/3。实际上,心理因素可以影响生理因素的观点是各国文化群体都普遍认可的。也就是说,精神和躯体之间是互相联系的。然而心理因素如何影响健康和疾病却一直是个谜。随着科学的发展,一门新兴交叉型边缘学科,心理神经免疫学(Psychoneuro- immunology)诞生了。它融合了心理学、生物化学、免疫学、行为学、解剖学、分子生物学和临床医学等多种学科,研究神经系统如何将心理因素转换为可以影响健康的生理状态的机制,特别是脑和行为如何影响免疫系统,又如何受到免疫系统的影响的。这些研究对认识精神活动在健康和疾病中的作用打开了科学之窗。人们看到了免疫系统,这一保护机体免受传染病和肿瘤侵袭的防御系统,是精神和躯体之间的桥梁[1,2]。但是,尽管已经有很多研究表明神经系统可以影响免疫系统,依然有不少生理学家认为免疫系统是独立的自我调节系统。实际上这涉及一个由来已久的争议问题,即心身分离还是心身交互作用的问题。本文的目的就是依据我们自己的工作,阐明心理行为因素在调节免疫功能中的作用及其相应的机制。这些工作包括了条件反射性免疫抑制和增强、情绪应激的免疫效应、心理行为干预与癌症等。
1心理神经免疫调节的研究
条件反射性免疫抑制和增强
条件反射性免疫是中枢神经系统调节免疫系统的重要证据。自从Ader和Cohen在1975年第一次发表关于条件反射性免疫抑制(conditioned immunosuppression, CIS)的工作以来,这一实验范式得到了广泛的关注。在这种实验范式中,一种对于实验动物来说在味觉上新异的溶液,比如糖精水,被用作条件刺激(conditioned stimulus, CS),而免疫抑制剂如环磷酰胺、环孢霉素A等具胃肠道毒副效应的药物作为非条件刺激(unconditioned stimulus, UCS),二者配对呈现。随后再次给与条件刺激,则发现实验对象出现了条件性味觉厌恶的行为现象,而且免疫功能也受到了显著的抑制。针对这一现象的解释是有争议的。有的认为这是条件反射性的调节作用,是中枢神经系统调控免疫功能的重要证据之一。另一些则认为可能是应激的作用。动物对糖精水的厌恶行为也即味觉厌恶性条件反射的建立不能排除某种程度的应激的存在,而应激则会引起肾上腺皮质激素的升高,从而抑制免疫功能[3]。为弄清条件性免疫抑制的实质,我们分别采用一次性和两次性的CS-UCS结合训练方式,并在不同时程呈现条件刺激,观察由条件刺激引起的味觉厌恶性行为与条件反射性免疫抑制的关系,发现两者的表现方式和表现程度并不同步,条件反射性免疫抑制并非是厌恶行为反应或情绪应激的伴随产物 [3,4]。并进一步发现不具明显毒性作用的生物免疫抑制剂作为UCS时,也能建立条件性的免疫抑制效应[5]。条件刺激不仅可诱发动物的细胞免疫抑制反应而且可诱发体液免疫反应的抑制作用,并且随着强化水平的增加,条件反射性免疫抑制效应增强[6]。这些实验证明条件反射性免疫抑制是条件刺激的作用,而不是应激效应。对CIS的合理的解释是脑中CS―UCS的联想学习过程,中枢神经系统储存了对条件刺激(CS)的知觉信息,该条件刺激与UCS的免疫抑制反应相偶联,CS再次呈现时就产生一个直接信号激活免疫系统引起反应。
利用联想学习原理,条件反射性免疫调节应该是双向的。也就是说,条件刺激可以产生免疫抑制效应,也就可以产生免疫增强效应。建立起条件反射性免疫增强(conditioned immuno-enhancement, CIE)的模式将更有利于证明条件反射性免疫调节是中枢神经系统调控免疫系统的结果。而且由于CIE所用药物的免疫效应与CIS有所不同,CIE模式将为脑和免疫系统相互作用的研究提供新视角。为次,我们在国际上首次尝试以卵清白蛋白(ovalbumin, OVA)抗原作为非条件刺激,糖精水作为条件刺激,经过一次配对,在初次抗体反应曲线的上升阶段再次单独呈现条件刺激时,诱导出条件反射性抗OVA抗体生成的增加[7]。虽然该条件性抗体增强的幅度较低,但从统计学上看,条件反射组和非条件反射组之间有了临界值差异。但该模式最初没有得到完全成功的验证[8]。为重复检验条件性抗体增强效应,再次分别用糖精水和电针作为条件刺激,进一步观察和分析条件性抗体增强的动态反应,对条件反射性抗体增强的发生发展过程做一完整的描述。
在用糖精水作为条件刺激的重复实验中[9],不同于先前工作的是,再次单独呈现条件刺激的时间是放在初次抗体反应的下降段,而不是放在初次抗体反应曲线的上升段。这是考虑到在基础抗体值比较低时,条件反射本身的效应可能得到充分体现。而实验结果也证实了这一点。统计学数据表明,抗体水平在条件反射组和其他控制组之间的差异均达到了p<甚至的水平。
我们还发现,条件刺激诱发的抗体生成曲线在动力学上与抗原再次进入体内引起的二次抗体反应曲线很相似。单独给予条件刺激后约15天左右出现明显的抗OVA抗体水平增高,20、25天左右达到峰值,以后明显下降并逐渐接近正常水平[10]。这一结果不仅仅证明了联想学习可以调节免疫功能,而且发现了条件反射性免疫过程与抗原引发免疫应答过程的基本规律是类似的。这些工作从免疫增强的方向论证了信号刺激的免疫调节作用,建立了稳定可靠的CIE模型。
从临床角度出发,条件反射性免疫增强的重要意义在于通过脑的调控提高免疫力,增强机体对疾病的抵抗力。考虑到CIE模式在人类临床应用的可能性,寻找合适的条件刺激很重要。因为甜味饮料是人类日常生活中经常会遇到的,从新异性的角度考虑,糖精水或甜味饮料都不太适用于人类。因此尝试将一种躯体感觉信号――外周电针刺激――作为条件刺激,考察它能否诱发特异性抗体增强反应。 电刺激信号是通过两支刺入肌肉5mm的细钢针发送的。为了减少实验误差,选择传统医学中的穴位足三里作为针刺的位置,因此这种条件刺激物也可以称为电针。在这个研究中我们选择的电压强度分别为2伏特和4伏特[11]。
在本研究中,先是将电针刺激和腹腔注射OVA进行一次配对。经过一段时间的间隔,再次对动物实施电针。然后分别在第二次电针后的第10,17,24和31天经尾静脉取血,检测抗体值。结果发现,不管是2伏特还是4伏特的电针,均能显著提高抗体浓度,在第10和第17天时最为明显。研究还发现,甚至在麻醉状态下,电针和卵清白蛋白也可以实现配对,也就是说,在条件反射训练时麻醉的动物也出现了反射性抗体生成增加。没有发现电针本身对抗体生成有任何影响。这些结果进一步证实,仅需经过条件刺激和非条件刺激的一次配对,再次呈现的条件刺激即可诱发出条件反射性免疫反应。验证了条件反射性抗体增强的客观存在性和普遍性。而且,电针被用作为一个有效的条件刺激物,将为把条件反射性免疫调节在临床上得到应用提供了一种可能性。
条件反射性免疫调节的神经机制
条件反射性免疫抑制效应和免疫增强效应都表明与免疫无关的信号刺激能转变为具有触发免疫反应的非条件刺激的性质,这种转换必然发生在脑内,因而可以说这是脑对免疫系统调控的直接证据,但脑内究竟发生了什么并不清楚,条件反射性免疫调节的相关神经回路和脑机制还远远没有弄清[2]。为了直接洞察脑的变化,探讨脑内中枢整合机理,找寻直接观察脑内活动的指标是必要的。
C-fos蛋白是神经元激活的一个标志物。它通常处于不活动或表达很低的状态,但在受刺激时能作出短暂而迅速的反应,可成为神经元兴奋水平的客观指标。利用免疫组化技术,我们发现,再次单独呈现条件刺激可以导致包括脑干,边缘系统和大脑皮质在内的区域大量c-fos蛋白的表达。其中有一些脑区尤为重要。不论是条件性抑制范式还是条件性增强范式,再次单独呈现条件刺激都可以引起岛叶皮质、杏仁中央核和下丘脑室旁核c-fos蛋白的大量表达。这些结果表明,条件性免疫反应是和大脑的活动相关联的[10,12,13]。
但是必须指出的是,在我们和其他作者报道的关于脑机制的研究中,所采用的条件刺激物都是糖精水。我们的实验已经证实,以电针作为条件刺激也可以很好地诱发出条件性免疫改变,而电针和糖精水所激活的脑区是大不相同的,因此在今后的研究中阐明以电针为条件刺激所激活的大脑区域将有助于进一步确定与条件反射性免疫调节有关的共同脑机制,排除刺激引起的非特异性相关。
目前关于条件反射性免疫的神经化学机制研究也很缺乏。由于中枢胆碱能系统被认为与学习记忆有很密切的关系,该系统的这些功能主要是由毒蕈样受体(muscarinic receptor, M受体)介导的。为再次验证条件反射性免疫与学习过程有关,实验采用对M受体具有阻断作用的药物东莨菪碱作为工具药,考察整个M受体系统在条件反射性免疫调节中的作用。结果发现在以电针为条件刺激的条件反射性抗体增强模式的学习阶段是中枢胆碱能M受体依赖的,但在条件反射的唤起阶段是非胆碱能受体依赖的。在条件反射训练前阻断M受体,条件反射性免疫不再发生。但在条件反射训练完成后再抑制乙酰胆碱的合成,则不会影响条件刺激诱发的免疫反应。这些结果表明中枢乙酰胆碱参与了学习阶段的记忆形成过程,但不影响已经形成的记忆的再提取。这从神经生化的角度论证了条件反射性抗体生成的增加与学习记忆有关[14]。
2情绪应激与免疫
除条件反射性免疫的研究外,应激与免疫的研究是进行精神行为因素对免疫功能作用研究的另一热点[2]。已经有很多证据表明,应激可以导致免疫功能改变。但是,相关的动物研究大多采用电击或束缚的方式来引起应激效应。尽管这些模型也含有心理应激的成分,但其主要成分是生理性的。为了考察情绪应激对行为、神经内分泌和免疫功能的影响,研究采用两种情绪应激的动物模型:一种是传统的,以电击装置为信号刺激诱发曾有过电击经历大鼠的情绪应激。另一种是本实验室新建的,用空瓶刺激诱发定时喂水大鼠的情绪应激。这两种类型情绪应激源激活的脑区有许多共同点[15]。
在传统的电击信号刺激模式中[16],动物分成4组:电击组、情绪应激组、装置对照组A1和装置对照组A2。电击组动物用OVA免疫后2周内无规律给予10分钟/日,共6日的足电击,其余时间内无处置;情绪应激组动物除给予电击组动物电击的当天同样强度和频率的足电击外,在2周内的其余时间将其每天置于电击装置内10分钟而无电击(恐惧的情绪应激);对照组A1动物仅在给予电击组动物电击的当天被置于电击装置中10分钟而无电击;对照组A2的动物则每天被置于电击装置中10分钟而无电击。结果发现情绪应激组动物的呆滞行为和排泄行为显著增加;去甲肾上腺素、肾上腺素及皮质酮水平均显著提高。在抗OVA 抗体水平和脾脏指数上, 情绪应激组动物较装置对照组A2动物显著降低,而其余各组间无显著差异。并发现脾脏指数分别与肾上腺素含量和去甲肾上腺素含量呈显著负相关。
在空瓶刺激诱发的情绪应激模式中[17],动物先进行一周2次/日的定时饮水训练,然后腹腔注射OVA抗原以激发特异性抗体反应。此后动物被分成3组:分别为情绪应激组、生理应激组、和对照组。情绪应激组的动物每天只有一次饮水的机会,而另一次则给予一只空的饮水瓶,持续14天,以产生情绪应激。生理应激组的动物也是只有一次饮水的机会,但并不另外再给一次空瓶的刺激。这种设置的目的是控制缺水本身可能造成的生理应激的影响。对照组保持每天两次饮水不变。结果发现情绪应激产生了很显著的行为改变,即攻击行为和探究行为显著增加;血浆皮质酮、肾上腺素和去甲肾上腺素的水平显著提高;白细胞计数和抗OVA抗体浓度显著下降。抗体水平和脾脏的重量与儿茶酚胺水平之间均存在显著的负相关。但情绪应激的时间作用点和时程对应激的免疫效应有影响 。与此相对的是,缺水导致的生理应激只能诱发探究行为,升高皮质酮水平,降低白细胞计数。但它不诱发攻击行为,不影响抗体水平和脾脏指数,也不激活交感神经系统。这些结果进行了反复的验证 [18~20]。
上述两种模式的研究结果都证明,情绪应激对免疫功能产生了抑制效应,激活了下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)和交感神经系统(sympathetic nervous system, SNS)。由于抗体水平和脾脏指数与儿茶酚胺水平存在显著的负相关,而与皮质酮水平无关,提示交感神经系统的激活可能及情绪应激对体液免疫功能调节的中介机制。而皮质酮水平可能只是应激的一种反应。
为了进一步澄清HPA轴与SNS在情绪应激免疫调节中的作用 ,我们分别采用糖皮质激素合成抑制剂美替拉酮阻断HPA轴,外周交感神经末梢的6-OHDA损毁SNS的活动。结果发现,对SNS的阻断能消除情绪应激对体液免疫功能的抑制。而HPA轴的阻断没有这种作用。这些实验证明是交感神经系统介导了情绪应激所致的体液免疫抑制。进一步的证据是,非选择性β-肾上腺素能受体(β-adrenergic receptor, β-ADR)拮抗剂心得安可以逆转情绪应激诱发的体液免疫抑制作用,表明SNS是通过b-ADR介导情绪应激导致的体液免疫功能的抑制。在此基础上,进一步发现参与的受体亚型是选择性的b2-ADR而非b1-ADR[21,22]。
尽管以往大多数研究者认为,应激引起的免疫功能抑制主要是因为应激可以导致肾上腺皮质激素的释放,从而导致免疫功能下降。换句话说,免疫功能的抑制与应激激活的HPA轴有关。但采用我们的情绪应激模型,发现情绪应激引起的体液免疫功能抑制主要是由交感神经系统β-肾上腺素能受体介导的。这为阐明情绪应激的免疫抑制效应的机理提供了新资料。
3心理行为干预与癌症
正如上述研究发现的,心理因素比如情绪或者条件性学习可以引起动物的行为和免疫功能的改变。我们考虑是否可以通过心理行为干预手段来影响癌症病人的免疫功能。虽然有研究报道,癌症可以通过将心理、情绪等多种因素整合起来影响病人的整个机体,但研究结果并不一致[23]。为此,我们打算通过两个研究来考察行为干预对于癌症病人的作用。纳入第一个研究的是40个正在接受放疗的乳腺癌患者,根据年龄、教育程度、癌症分期和接受治疗的状况,她们被随机而匹配地分成两个组:一组接受为期一个月的心理行为干预,另一组作为对照。首先指导干预组病人学会渐进性肌肉放松,然后对她们进行想象训练。想象自己漫步在海滩上,初升的太阳照在脸上,海水轻柔地漫过脚面等等。然后想象免疫细胞如何杀死癌细胞,被杀死的癌细胞又是如何被海水冲刷掉。在干预的前后,分别采取病人的唾液和血液,测定NK细胞的活性。结果发现心理―行为干预可以显著提高NK细胞活性。而且需通过服药来克服放疗引起的白细胞计数降低的副作用的患者比例显著下降[24]。该研究表明,心理行为干预对免疫功能的改善和恢复具有非常显著的作用。
第二个研究纳入120名正在接受放化疗的癌症患者。同样的,依据匹配原则他们被分为一个干预组和一个控制组。除了干预的时间延长到3个月以外,其他的实验条件与上述研究基本相同。所测定的指标包括白细胞计数、NK细胞活性和免疫球蛋白(IgG,IgM,IgA)等。结果发现,干预组在所有免疫功能参数上都得到了不同程度的提高,其中NK细胞活性显著提高[25],生活质量也都得到明显的改善,治疗引起的副作用在很大程度上也得到了缓解。不论是乳腺癌还是肺癌患者,不论是放疗患者还是化疗患者,干预组的生活质量评分,包括躯体功能、角色功能、情绪功能、认知功能和社会功能上都显著高于控制组。同时干预组的症状评分,包括疲劳、呕吐、疼痛和食欲不振等都有显著下降[26~28]。而且,通过行为干预,患者学会运用更为积极的认知方式来应对癌症,摒弃原先的逃避心理,从而使得情绪状态、身体机能和生活质量都得到很好的改善[29,30]。成长策略和社会支持有助于提高癌症生存者的生活质量,增加正性情感[31]。这些结果反复证明了,NK细胞的活性对认知行为干预的作用相当敏感,心理行为干预确实改善了癌症患者及其生存者的生活质量。免疫功能的提高, 特别是NK细胞活性的增强可能在心理行为干预中起着重要的中介作用。
4结语
中枢神经系统和免疫系统之间存在着相互作用。上述三个方面的工作证明某些心理过程,比如联想性学习、情绪、行为想象、和认知策略等确实可以对免疫功能产生影响。也即高级神经精神活动能调节免疫功能。但免疫系统的变化也能影响高级神经精神活动的功能。免疫系统的紊乱不仅导致疾病,也与衰老、性格和行为变化有关。如抑郁症或“病态行为”就与细胞因子如白细胞介素-1有关[32,33]。但这方面的研究尚需深入展开。随着中枢神经系统和免疫系统之间相互作用研究的深入,在人类健康的维护和疾病的防治上将会有新的前景。
致谢:作者感谢曾对本文的研究工作做出重要贡献的博士后、博士生、硕士生和研究助手,他们是王建平、李杰、邵枫、黄景新、陈极寰、王玮雯、刘艳、郑丽、李波、吕倩、卫星、郭友军。
参考文献
[1] 林文娟. 精神与免疫.见:21世纪初科学发展趋势课题组编.《21世纪100个科学难题》吉林出版社,1998. 693~701
[2] 林文娟. 心理神经免疫学的研究及其思路问题. 心理学报,1997, 3: 301~305
[3] 林文娟,卫星, 郭友军,汤慈美,刘艳. 味觉厌恶性条件反射与条件反射性免疫抑制的研究. 心理学报,1998,30(4): 418~422
[4] 李杰, 林文娟,李波,卫星. 条件反射性细胞免疫抑制及其作用时程的实验研究. 中国行为医学科学, 2003, 12(5): 481~483
[5] 林文娟, 陈极寰, Husband A J. 以兔抗鼠淋巴细胞血清为非条件刺激的条件性免疫抑制. 心理学报, 2002, 34 (2): 259~300
[6] 郑丽,林文娟, 邵枫, 王玮雯. 对体液免疫反应的条件反射性调节. 心理科学, 2002, 25(1):27~30
[7] Lin Wenjuan, King M, Husband A. Conditioned behavioral learning activated antibody response to ovalbumin: New evidence for the communication between CNS and immunity. Proceedings of the Second Afro-Asian Psychological Congress, 1993, 788~793
[8] 李波, 林文娟,卫星,汤慈美,郭友军. 以抗原作为非条件刺激的条件反射性免疫调节的研究. 心理学报,1997, 29(sup):34~38
[9] 陈极寰,林文娟, 王玮雯,杨杰,邵枫. 条件反射性抗体反应增强的动态分析――以OVA为非条件刺激物. 心理学报,2003, 35(2): 261~265
[10] Chen Jihuan, Lin Wenjuan, Wan Weiwen, Shao Feng, Yang Jie, Wang Bairen, Kuang Fang, Duan Xiaoli and Ju Gong. Enhancement of antibody production and expression of c-Fos in the insular cotex in response to a conditioned stimulus after a single-trial learning paradigm. Behavioral Brain Research, 2004, 154 (2): 557~565.
[11] Huang Jingxin, Lin Wenjuan, Chen Jihuan. Antibody response can be conditioned using electroacupuncture as conditioned stimulus. Neuroreport, 2004, 15(9): 1475~1478
[12] Lin Wenjuan, Li Jie, Zheng Li, Wang Weiwen, Chen Jihuan. Expression of c-fos in amygdala and conditioned immunosuppression. Acta Psychologica Sinica, 2004, 36(4): 500~505
[13] 李杰, 林文娟,郑丽,李波. 条件反射性免疫抑制激活过程中下丘脑核团c-fos的表达. 心理学报, 2004, 36: 201~207
[14] 黄景新. 电针信号诱发的条件性免疫调节作用及其神经机制. 博士学位论文, 中国科学院心理研究所,2003
[15] 邵枫,林文娟,王玮雯,陈极寰. 情绪应激对不同脑区c-Fos表达的影响. 心理学报,2003, 35(5): 685~689
[16] 邵枫,林文娟,王玮雯, 郑丽. 电击信号对大鼠体液免疫及内分泌功能的影响. 心理学报,2000, 32(4): 428~432
[17] 林文娟,王玮文,邵枫. 慢性情绪应激对大鼠行为,神经内分泌和免疫反应的影响:一个新的情绪应激模型.科学通报,2003, 48(9): 926~929
[18] 邵枫, 林文娟, Washington Welton Craig, 王玮雯. 心理应激的免疫抑制作用及其与神经内分泌反应的相关性.心理学报, 2001, 33(1): 43~47
[19] 邵枫,林文娟. 情绪应激体液免疫调节作用的影响因素研究. 心理学报, 2001, 33(6): 543~547
[20] Shao Feng, Lin Wenjuan, Weiwen Wang, Washinton Jr WC and Zheng Li. The effect of emotional stress on the primary humoral immunity of rats. Journal of Psychopharmacology, 2003, 17 ( 2 ) : 153~157
[21] 邵枫,林文娟. 外周交感神经系统在情绪应激体液免疫调节中的作用. 中国行为医学科学, 2001, 10: 401~404
[22] 王玮雯.交感神经系统在情绪应激所致体液免疫功能改变中的作用. 博士学位论文, 中国科学院心理研究所,2003
[23] 刘艳,林文娟. 肿瘤与心理神经免疫. 美国中华心身医学杂志,1998, 2(1): 21~22
[24] 刘艳, 林文娟, 刘新帆, 张冀岗. 心理行为干预对乳腺癌患者情绪反应及免疫功能的影响. 心理学报, 2001, 33: 437~441
[25] 王建平,林文娟, 梁耀坚, 秀云.心理干预对癌症患者免疫功能的影响. 中国肿瘤临床, 2002, 29(12): 841~844
[26] 王建平, 林文娟, 崔俊南. 心理干预在放患者中的应用.应用心理学,2001, 7(3): 13~17
[27] 王建平, 林文娟, 陈仲庚. 心理干预在化患者中的应用. 心理科学, 2002, 25(5): 517~519
[28] 王建平, 林文娟, 孙宏伟. 中国癌症患者心理干预研究. 中国肿瘤临床, 2002, 29(3): 305~309
[29] 王建平, 林文娟, 孙宏伟. 癌症病人心理干预的效果及其影响因素. 心理学报, 2002, 34(2): 200~204
[30] 王建平,林文娟, 梁耀坚, 秀云. 应对策略在癌症患者心理干预中的中介作用. 中国临床心理学杂志, 2003, 11(1): 1~4
[31] Lu Q, Lin W, Ziltzer L. Quality of life and coping resources among Chinese cancer survivors. Psycho- oncology, 2003, 12 (4): 197~197
[32] 杨宏宇, 林文娟. 白细胞介素-1在病态行为中的作用及其机理. 心理科学进展, 2004, 12(2): 290~295
[33] 迟松,林文娟. 抑郁症神经内分泌免疫学研究进展及心理治疗的作用. 中国临床心理学杂志, 2003, 11(1): 77~80
点击下页还有更多>>>免疫学技术论文
243 浏览 6 回答
106 浏览 3 回答
149 浏览 3 回答
207 浏览 2 回答
245 浏览 2 回答
340 浏览 5 回答
204 浏览 2 回答
120 浏览 4 回答
222 浏览 2 回答
358 浏览 2 回答
214 浏览 4 回答
279 浏览 1 回答
110 浏览 3 回答
151 浏览 6 回答
153 浏览 2 回答