热应激是人或动物暴露在热环境中,尤其是伴有体力活动时,产生可感知的不适应和生理上疲劳状态等一系列非特异性全身应答反应的总和。它通过影响脑细胞特性,改变认知过程,继而影响人的正常行为和生活质量。下丘脑是一个非常重要的皮质下中枢,它的功能是多面的,在维持机体内环境的平衡中起着非常重要的作用。已知下丘脑(如视前区、下丘脑前区)是体温调节中枢,热应激可激活此区的神经元。而视上核和室旁核也是下丘脑内的重要核团,不仅参与水盐平衡、血压稳定、生殖机能等的整合,也参与各种应激反应的调节。热应激时,下丘脑SON和PVN内神经元和神经胶质细胞的变化情况研究得并不清楚,尤其是缺乏实验动物方面的研究,因此,我们设计了本实验。目的:实验模拟高温环境,观察下丘脑SON和PVN内Fos蛋白、TRPV4蛋白、GFAP的表达改变,探讨SON和PVN内神经元和星形胶质细胞对高温刺激的反应以及在热应激中所起的作用。方法:本研究采用可控温度的实验仓来建立不同程度的热应激大鼠的模型:将成年SD大鼠置于不同温度(24℃、34℃、38.5℃、42℃),相对湿度6O%的环境内60 min,观察大鼠的行为表现。分别应用抗Fos、抗TRPV4、抗GFAP免疫组化标记法,抗GFAP/Fos-,抗GFAP/TRPV4-以及抗NeuN/TRPV4-双重免疫组化标记方法观察大鼠急性热应激后,下丘脑SON和PVN内Fos阳性神经元、TRPV4阳性神经元以及GFAP阳性星形胶质细胞的形态,分布和数量的变化情况。使用RT-PCR方法观测热应激后,下丘脑TRPV4mRNA的表达情况。结果:行为学结果显示:在34℃的环境下,大鼠直肠温度变化幅度不大,未超过39℃,活动正常。38.5℃的条件下,直肠温度常升高达39℃以上,最初大鼠精神萎靡,活动减少,但随直肠温度增高,转为兴奋状态,出现惊跳、逃窜行为。处于42℃的环境中,大鼠的体温达42℃以上,无法用普通温度计测量。免疫组化染色结果显示:①24℃时,下丘脑SON和PVN内Fos阳性胞核较少;34℃时,表达增加;38.5℃时达到峰值;42℃时又降低,并观察到三种Fos阳性细胞:胞核为Fos阳性,胞浆为Fos阳性,以及胞浆、胞核均为Fos阳性。②TRPV4蛋白在神经元表达,在星形胶质细胞无表达;24℃时,下丘脑SON和PVN内TRPV4阳性胞核较少;34℃时表达增加;38.5℃时达到峰值;42℃时降低。③24℃时,下丘脑内GFAP阳性细胞较少;34℃时,GFAP在下丘脑内各个核团(下丘脑前区、室旁核、弓状核、视交叉上核和视上核)表达增加,38.5℃时,GFAP表达明显增加,达到峰值,42℃时又降低,并且出现了Fos阳性的星形胶质细胞。④热应激后,下丘脑TRPV4mRNA的表达增高,42℃时减少。结论:①下丘脑SON和PVN等核团参与了热应激过程;②在热应激过程中,Fos蛋白既可作为细胞活性的标志之一,也可作为细胞损伤程度的一种标志。③TRPV4参与了热应激的过程,可能是机体温度调节的分子机制之一。④热应激后,星形胶质细胞和神经元以某种内在的协同或制约机制,共同参与了热应激反应过程。⑤42℃以上的环境温度即可造成明显的热损伤。就大鼠而言420C可能是耐受的生理极限。