摘要：在机体细胞中多种因素可诱导即刻早期基因迅速的一过性表达，这种表达是机体对环境变化发生反应的一个重要过程。本文介绍了即刻早期基因c-Fos表达在前庭功能研究中的应用，讨论了前庭中枢神经系统在应答刺激过程中c-Fos的表达特征，认为c-Fos表达在前庭中枢神经系统间功能联系和定位的研究和空间运动病机理的研究中有一定的应用价值。

中图分类号：R852.33文献标识码：A文章编号：1002-0837(1999)05-0381-05

The Use of c-Fos Expression in Vestibular Function Investigation

LIU Zhi-qiang，PEI Jing-chen，KAN Guang-han

Abstract： Certain forms of cellular activation lead to immediate early gene（IEGPs）transcription. The biochemical cascade involving IEGPs has been demonstrated to be an important part that cells response to evironmental events. The article reviewed the feature of c-Fos expression in vestibular complexes under stimuli.It was considered that c-Fos expression might be a cue parameter in studying the connection of all vestibular complexes, and to reveal the mechanism of motion sickness.

Key words：c-Fos；vestibular nerve;motion sickness

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关于即刻早期基因

即刻早期基因(IEG)及其表达的研究是80年代末迅速发展起来的一种新的研究方法，被广泛地应用到机体对环境变化反应的各个领域，尤其在神经生理学领域。IEG是指该基因能对外界刺激引起神经递质、激素、神经冲动等的传入信息在数分钟内作出反应，进行表达。

在神经系统的反射弧中，初级神经元的兴奋引起神经递质（或激素）的分泌，作为第一信使，作用于靶细胞的细胞膜，激活胞内的第二信使（包括cAMP、cGMP、DG、Ca²⁺等），第二信使作用于相关的蛋白激酶，在引起细胞瞬时反应（如神经元的兴奋或抑制、肌细胞的收缩、腺细胞的分泌等）的同时，也可以激活第三信使，引起基因转录的变化。第三信使是一类核蛋白，能与转录因子或转录调节因子的特异序列结合，发挥转录因子或转录调节因子的作用。

目前已发现的IEG至少有十几种，根据它们的结构和功能特征大致可分为c-Fos和c-jun家族、c-myc家族、egr家族。其中研究最为深入的主要为c-Fos和c-jun家族，而在前庭神经系统中c-Fos及其产物Fos核蛋白的研究最多。

在机体细胞中多种因素（如物理刺激、化学刺激、电刺激和药物刺激等）可诱导c-Fos迅速的一过性表达，c-Fos的转录激活在5 min之内就可发生，一般维持15～20 min。c-FosmRNA的蓄积在刺激后30～45 min达高峰，半衰期为12 min。Fos核蛋白出现稍晚，但在1 h内就可有明显反应，半衰期为2 h^［1］。

c-FosmRNA和Fos核蛋白的的测定

原位杂交法测定c-FosmRNA原位杂交法是用标记的DNA或RNA为探针，在原位检测组织细胞内特定核酸序列的方法。根据所用探针和靶核酸的不同，原位杂交可分为DNA-DNA杂交、DNA-RNA杂交和RNA-RNA杂交三类。根据探针的标记物是否能被直接检测，原位杂交又可分为直接法和间接法两种：直接法主要用放射同位素、荧光及某些酶标记的探针与靶核酸进行杂交，杂交后分别通过放射自显影技术、荧光显微镜技术或成色酶促反应直接显示；间接法一般用半抗原标记探针，最后通过放免组织化学法对半抗原定位，间接地显示探针和靶核酸形成的杂交体^［2］。

免疫组化测定Fos核蛋白组织取材与切片同原位杂交。免疫组化反应有两种：直接法和间接法。直接法是在抗体上结合一定的标记物，如荧光素，一次孵育成功，此法虽然操作方便，但灵敏度低；间接法无需标记特异抗体（第一抗体）而是在第一抗体与组织中抗原结合后，用各种方法来显示第一抗体，间接法的灵敏度大大高于直接法。经过两次甚至多次反应，标记强度得到放大，而且每一种显示系统均可以显示第一抗体。最常用的有间接荧光法、过氧化物酶－抗过氧化物酶复合物法（peroxidase anti-peroxidase complex PAP）及抗生物素－生物素－过氧化物酶复合物(avidin-biotin peroxidase complex ABC)法3种。

原位杂交法与免疫组化法的相互补充原位杂交法和免疫组化法都是显示细胞化学成分的方法，各有其适用范围及优、缺点。两种方法相辅相成。两种方法的一个共同的问题是反应的特异性问题，两种方法的相互印证（如在相邻的两张切片上分别进行两种方法的测定），可以彼此作为其特异性的有力证据。

c-FosmRNA和Fos核蛋白的检测在前庭功能研究中的应用

c-Fos及其表达已经被广泛地作为中枢神经系统的标志物，特别是作为中枢神经系统功能联系和定位的一种手段。虽然它不属于传统上经典的电生理传导范畴，但其检测细胞内第二信使的水平远比简单的电生理学方法精确。c-FosmRNA的产物Fos蛋白的产生，反应了细胞膜上的短期信号变化转变为长期的生化变化的机制，这些机制包括新蛋白的合成、机体对环境变化的应答产生的适应或代偿反应的建立^［7］等。正常情况下机体IEG仅有极低水平的表达或无表达，在受刺激的情况下可以迅速短暂地表达。近年来，IEG的表达在前庭功能研究方面的应用十分广泛，利用多种前庭刺激手段如单侧迷路破坏术、旋转刺激、药物等诱发c-Fos的表达，围绕前庭神经系统的几个传导通路来探讨前庭各器官之间的相互联系及功能定位。

目前单侧迷路破坏术后前庭代偿机制形成过程的研究较多，选择代偿机制的原因是因为其包括了几乎所有的前庭器官和通路。

神经电生理学研究表明，单侧迷路破坏形成的姿态和运动障碍是由于破坏侧迷路器官处于暂时性休眠状态而造成的双侧前庭神经冲动发放不平衡所导致的。损伤侧的前庭神经的自发性活动减少，而健侧增多。在代偿形成过程中，病、健双侧的前庭器官均参与前庭神经的再平衡过程。这一过程的形成可能包括神经传导环路中神经元突触转换前部分和转换后部分（即周围神经部分和中枢神经部分），突触转换前部分可能是通过损伤侧感受器替代物、或感受器的增生、或其它传入通路的影响（包括健侧传入通路的加强）来替代损伤侧迷路感觉传入。突触转换后部分可能是通过前庭中枢神经系统的内在特性的自我调整来完成的，包括神经数量的增多和受体亲和力的提高^［3］。但是，到目前为止，能证明这一假设的证据很少。IEG的研究，如c-Fos和c-jun表达，可以帮助我们揭开单侧迷路损伤形成的机体感觉和运动障碍和代偿形成的分子生物学机制；而且能为我们提供一个包括所有中枢神经系统全程的、动态的变化过程。c-Fos表达的增加表明了神经冲动发放频率的增加或神经可塑性的改变^［4］。在前庭失代偿和代偿阶段，涉及的神经器官不仅有前庭核、下橄榄核、网状结构，而且还有小脑和大脑皮层等^［5］。而迷路损伤模型的c-FosmRNA和Fos核蛋白的测定结果正好证实了这一论点，即代偿现象的发生是整个大脑协调作用的结果。以下主要介绍单侧迷路破坏术后c-Fos表达的特征。

前庭核的c-FosmRNA和Fos核蛋白变化大鼠在单侧迷路破坏3 h后，前庭上核（SuVe）、前庭内侧核（MVe）、前庭下核（SpVe）、Y细胞群等处c-FosmRNA和Fos核蛋白呈双侧性升高，但这种升高是不对称的。在MVe背侧部分健侧比损伤侧升高更明显，而在其腹侧部分损伤侧比健侧升高更明显。这些实验结果说明背侧MVe不仅控制同侧迷路的兴奋，同时也对对侧迷路进行抑制性控制，而这种抑制性控制可以通过直接通路（也就是联系神经元系统）和间接通路（即通过小脑皮层）两种途径，这种控制的实施是通过腹侧MVE和抑制性GABA等中间神经元来抑制对侧前庭二级神经元的^［6］。这样，损伤后3 h健侧MVe因迷路冲动传入而兴奋，而损伤侧MVe丧失了对健侧迷路冲动传入的抑制，造成前庭神经双侧冲动传入的不平衡（健侧升高，损伤侧降低），导致了身体和头部倾斜，眼球转向损伤侧等症状。MVe背侧部分是前庭神经二级神经元所在地，而其腹侧部分是作用于对侧前庭核的联合神经所在地。由于这些结构与前庭眼动及前庭脊髓的投射十分广泛，因此可以推测这些结构与迷路损伤所形成的眼震和姿态平衡障碍有关。而且发现舌下神经核、罗勒氏核以及中介核的c-FosmRNA和Fos核蛋白也呈双侧不对称性升高。这些结构接受双侧MVe和SpVe的传入投射，同时也发出神经纤维到这些前庭核和外展核，提示了前庭核参与眼和头部运动的控制。

损伤后6 h和12 h，损伤同侧MVe腹侧部分和对侧背侧部分c-FosmRNA和Fos核蛋白消失，但是同侧MVe背侧部分c-FosmRNA和Fos核蛋白明显地升高。这一结果与用药物破坏迷路或用直流电刺激一侧迷路所得结果一致^［7］，有证据表明MVe内c-FosmRNA和Fos核蛋白表达的改变并不是由损伤刺激本身所引起的。损伤侧腹侧MVe的c-FosmRNA和Fos核蛋白升高是中间联合神经细胞活动减弱的结果。

在损伤后6 h，位于腹侧MVe中的联络神经元对健侧背侧MVe产生抑制性作用，从而导致了c-FosmRNA和Fos核蛋白分布的改变，如<