A mechanism converting psychosocial stress into mononuclear cell activation

碩一 學生：林長儀  學號:s46924094

psychosocial stress主要有1.憂鬱、2.焦慮、3.個人的不良習慣或個性、4.被社會隔離缺乏社會支持、5.慢性的生活壓力；前人的文獻指，出人若長期處在psychosocial stress下容易增加罹患心血管疾病的風險。當大腦受到壓力時，一則會藉由刺激hypothalamus使得pitutary gland釋放ATCH利用血液循環到腎臟腺皮質，使腎臟腺皮質釋放出cortisol；另一方面則藉由神經細胞直接刺激腎臟腺髓質，使腎臟腺髓質釋放出catecholamine(adrenalin及noradrenalin)，因此這四種neuroendocrine為壓力性的指標。

然而stress如何去促使心血管疾病的形成呢？前人利用β-adrenergic receptor antagonist在動物模式中發現，stress所引起的心血管疾病可藉由antagonist來降低其發生率，因此推斷stress可能藉由刺激neuron system使其釋放出neuroendocrine，而其中的catecholamine則會結合在adrenergic receptor藉著促使心血管疾病的形成，但是catecholamine結合在adrenergic receptor之後如何引起引起心血管疾病的詳細機制目前還並不清楚。

前人的文獻指出，當人體受到stress時，並不只有增加血中neuroendocrine的含量，血液中的inflammatory cytokine的含量也會增加，且monocyte 也會進行activation及proliferation，而上述的狀況因子都能夠促使心血管疾病的形成。

在一些心血管的病人身上發現，其血管內的smooth muscle cell、macrophage、endothelial cell會藉由NF-κB的活化來使得細胞進行proliferation、activation及cytokine production、adhesion molecular expression最後導致心血管疾病的形成。因此作者認為stress也可能藉由NF-κB來活化mononuclear cell進而推測造成心血管疾病的可能性。

由上述我們知道stress會去使得neuron system釋放neuroendocrine，也知道stress會使得血液中的monoclear cell進行activation。因此作者本篇想了解1. stress是否會藉由neuron system所釋放出的neuroendocrine直接刺激並活化mononuclear cell中的NF-κB? 2. 若可以的話，其機制為何?

首先，作者找來了19位的受試者，給予trier social stress test（TSST）所誘導出來的stress，並在受stress前後不同的時間點測量受試者neuroendocrine的含量，結果發現當受試者在接受TSST所誘導的stress之後其體內的neuroendocrine含量增加，藉此確定受試者受到壓力的情形。接著作者利用Electrophoretic mobility-shift assay (EMSA)去看看

stress是否會活化peripheral blood mononuclear cells（PBMC）中的NF-κB，結果發現stress會使PBMC中的NF-κB活化。（Fig. 1）

接著作者想去了解這些被stress所激活的NF-κB是否有能力去促使下游基因的表現。作者選用以β-globin作為reporter gene的transgenic mice，此transgenic mice會藉由NF-κB來調控β-globin gene的表現，利用RT-PCR及EMSA發現當transgenic mice受到immobilization stress後，其PBMC中的NF-κB binding activity會增加且β-globin mRNA會被表現，反之在未受immobilization stress的mice則否。此外，作者也利用α1-adrenergic receptor antagonist, prazosin,發現stress所引起的NF-κB activation會被此antagonist所抑制下來，因此推斷stress可能藉由neuron system產生出catecholamine與PBMC上的adrenergic receptor結合後，使得活化NF-κB並促使下游基因的表現。（Fig. 2）

由於上述實驗發現catecholamine可能直接活化PBMC的NF-κB，因此接下來作者想去了解catecholamine在刺激活化NF-κB中扮演怎樣的角色。作者分別以adrenalin及noradrenalin去刺激THP-1 cell並利用EMSA觀察NF-κB binding activity及subunit of NF-κB，結果發現noradrenalin在生理濃度範圍內會刺激THP-1 cell的NF-κB binding activity的增加並呈現dose及time dependence的現象，反之adrenalin則否。利用specific antibody for subunits of NF-κB的EMSA發現noradrenalin所激活的NF-κB主要由p50/p65、cRel/p65、p50/RelB、cRel、RelB所組成。此外作者利用了RT-PCR觀察noradrenalin及IL-6 mRNA的表現量的關係，了解noradrenalin所激活的NF-κB可以啟動下游的基因。(Fig. 3)

最後，作者利用許多的inhibitor去探討noradrenalin活化NF-κB的機制，noradrenalin會藉由與α1、β1、β2 adrenergic receptor結合刺激G protein後再活化MAPK使得NF-κB被活化最後促使基因的表現。（Fig. 4）

前人對於stress的了解僅限於會刺激neuron system釋放出neuroendocrine使血壓上升、心跳加快；以及stress會導致人體容易罹患心血管疾病及免疫系統發生改變。本篇文章發現藉由stress所誘導出來的neuroendocrine可以去活化血液中的PBMC，使PBMC中的NF-κB活化，其主要路徑是活化MAPK signal pathway，最後使NF-κB活化，由於PBMC再免疫功能上、心血管疾病上扮演重要的角色，長期的stress會造成PBMC過度的反應，進而有造成心血管疾病的可能性。此外作者在前人的研究中也觀察到noradrenalin不僅會活化PBMC中MAPK signal pathway，同樣地也會活化smooth muscle cell、endothelial cell的MAPK signal pathway，因此作者認為MAPK signal pathway可能是人體再面對壓力時，細胞內主要的訊息傳遞路徑。

然而，被adrenalin所活化的PBMC如何再度恢復平常的狀態呢？一則可能藉由cortisol直接或間接進行down-regulation，亦或可能藉由高濃度的noradrenalin去抑制adrenergic receptor。

本篇並未對PBMC中的NF-κB活化後所調控的基因做一一的調查，也未對或化後的PBMC是否會去影響心血管疾形成做進一步的探討，因此仍然還需要有許多的研究來證明活化後的PBMC和心血管疾病的關係。

Fig.1

Fig.2

Fig. 3

Fig. 4