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Journal of Mathematical Medicine V0L 2O No3 .2007 文章编号:1004—4337(2007)03-0302-03 中图分类号:R964 文献标识码:A ・基础医学研究・ 一氨基丁酸及拮抗剂对大鼠黑质玫密部 神经元活动的影响 李伟红 刘媛媛 庄晓燕 张红 焦金菊 常志杰 (辽宁医学院生理教研室摘要: 目的:研究 锦州121001) c基丁酸(7-Aminobutyric Add,GABA)和GABAA受体阻断剂荷包牡丹碱(Bicuculine,Bic)对大鼠黑质 致密部(pars compacta of substantia nigra,SNc)神经元自发放电活动的影响。方法:采用微电泳及细胞外记录方法观察GABA和Bic 对SNc神经元自发放电活动的影响。结果xGABA使42个受试神经元自发放电活动几乎完全停止。在30个受试神经元中,Bic使 22个神经元放电频率加快,6个神经元无作用,2个神经元受到抑制。在35个受试神经元中,微电泳GABA期间给予GABAA受体 阻断剂Bic,其可使91.43 神经元放电频率加快。结论:GABA能投射对SNc神经元有抑制作用,GABAA受体阻断剂Bic能拮抗 GABA的抑制作用。 关键词:7-氨基丁酸;荷包牡丹碱;黑质致密部;微电泳 基底神经节是一群与中枢神经系统运动调节功能有关的 皮层下核团的总称,位于大脑半球深部。主要包括纹状体、丘 脑底核和黑质。而纹状体又包括尾核、壳核和苍白球。尾核 和壳核在发生上较新,称为新纹状体;苍白球分为内侧和外侧 两部分,在发生上较古老,称为旧纹状体。黑质可分为致密部 和网状部两部分,这些核团间存在着复杂的纤维联系,并与大 1材料和方法 1.1材料 1.1.1实验动物1.1.2实验试剂 剂。 本实验采用Sprague-Dawley雄性大鼠4O 氨基丁酸(GABA)、荷包牡丹碱(Bic)、 只,体重250 ̄350g,由辽宁医学院实验动物中心提供。 焦油紫均由美国SIGMA公司提供。其它均为国产分析纯试 1.1.3实验仪器脑立体定位仪(西北光学仪器厂);51217 脑皮层和脑干形成环路,共同参与躯体运动的调节。GABA 是一重要的中枢神经递质,其在黑质中含量很高,它来自于纹 状体,对黑质多巴胺(Dopamine,DA)能神经元有重要的调节 作用。由于黑质是引起帕金森病的主要核团,因此本实验采 用微电泳及细胞外记录方法观察GABA和拮抗剂Bic对SNc 型微管拉制仪(美国STOELTING公司);微电泳仪(中科院上 海生理研究所);SMUP生物信号处理系统(上海第一医科大 学)。 神经元自发放电活动的影响,以探讨GABA在躯体运动中的 调节作用。 1.2实验方法 1.2.1手术以2O 乌拉坦(1ml/lOOg)腹腔麻醉后,将大鼠 表2性别与薪金的关系 验结果一致。 F分布是一个常用分布,计算公式简便,查表方便。关于 处理分类的多元数据的方法,有着大量的文献,单就这一点, 可以说明围绕这个课题存在不少的困难和疑问。即使对2×2 四格表的最简单情况,也能从各种不同的观点来讨论。 因n+c=2+5,6+ 一7+1,故n+c<6+d且— 一一 /1 参考文献 15 、 1陈希孺.数理统计引论.北京:科学出版社,1981. 于是 一一 2(n+1)一2(2+1)--6,V2=2c=2×5—10 33 2 M・肯德尔[英].多元分析.北京:科学出版社,1983. 3卢纹岱.SPSSFORWINIX)WS统计分析.第2版.北京:电子工 业出版社,2004. R o5(6.1O)一3.22,知F>Fo.o5(6.10。 性别不同对工资的高低有统计差异,与Fisher的精确检 收稿日期:2006—08—03 ・4罗札・塞克斯.应用统计手册.天津科技翻译出版公司,1987. 302・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
数理医药学杂志 2007年第2O卷第3期 置于脑立体定位仪上行常规开颅术。 电泳前后放电频率的变化以(电泳药物期间放电频率一电泳 1.2.2微电泳及细胞外记录根据Paxions ̄-Watson的大鼠 前放电频率)/电泳前放电频率×100 表示。微电泳药物后 脑图谱[ ,对SNc定位(高度从脑表计)Ap:4~6nlnl;R:1.8~ 放电频率变化超过士3O 为有作用临界值,统计资料以均数 3mm;H:7.3~8.6 nlnl。采用51217型微管拉制仪拉制的3 士标准差表示,显著性检验用t检验,以P<0.05为差异显著 管玻璃微电极,尖端直径4~8微米,中心管(5~12MQ)灌注 性指标,P<0.01为差异极显著性指标。 含1 滂胺天蓝的3.0M NaCl溶液作为神经元放电活动引导 电极。外周管电阻为2O~100 MQ,按需要分别充以下列药 2实验结果 物:GABA(pH3.5,0.2mol/L),Bic(pH4.0,0.01 mol/L), 在42个受试神经元中,微电泳GABA(20 ̄80nA,20~ NaC1(O.165mo ̄L,对照),借助微电极推进器将微电极缓缓插 30s)使所观察全部神经元自发放电活动几乎完全停止,平均 人SNc,探查SNc神经元放电活动。使用微电泳仪进行微电 放电频率由电泳前的4.28士0.99Hz减少到1.39士0.8OHz(P 泳。电泳电流为10 ̄150nA,滞留电流为5 ̄10nA,可根据实 d0.01,见图1)。其特点是作用迅速,几乎没有潜伏期,也没 验需要及神经元情况进行适当调节,各药皆用正电流泳人。 有明显后作用,停止电泳后放电迅速恢复到对照组水平。在 分别观察GABA、Bic对SNc神经元放电活动的影响,再在微 35个受试神经元中,微电泳GABA(20nA,50 ̄80s)期间给予 电泳GABA期间微电泳Bic,观察Bic对GABA神经传递的影 GABAA受体阻断剂Bic(30hA,20s)可拮抗GABA的抑制性 响。神经元放电活动由微电极引导信号,经放大器放大、滤 作用,其可使91.43 神经元放电频率加快,平均放电频率由 波,显示于示波器上,并输人SMUP生物信号处理系统,计数 电泳前的1.29士0.76Hz增加到3.71士0.92Hz,增加了 神经元放电情况,结果自动制成序列密度直方图。 184.18 士34.12 (P<O.01,见图1)。另外,在3O个受试 1.2.3组织学定位实验结束后经中心管给予2O A阴极电 神经元中,直接微电泳Bic(40hA,50s),使22个神经元放电 流,15min,电泳滂胺天蓝到记录部位。用1O 甲醛灌流心脏 频率加快,6个神经元无作用,2个神经元受到抑制,平均放电 后,取脑固定于1O 甲醛溶液内,24h后做30um冰冻切片,焦 频率由电泳前的4.33士1.01Hz增加到8.1O士2.40Hz(P< 油紫染色,进行组织学鉴定并拍照。 0.01,见图1)。其特点为作用迅速,几乎没有潜伏期,但有明 1.2.4数据处理分别记录微电泳前后神经元放电频率,微 显后作用。 30 瓣 20 1 0 0 50 100 150 200 25O 300 时间(秒) 图1微电泳GABA和Bic对SNc神经元自发放电活动的影响 表1微电泳G lA和Bic对SNc神经元自发 目前研究结果表明,基底神经节接受大脑皮层的纤维投 放电活动的影响 射,其传出纤维经丘脑前腹核和外侧腹核接替后,又回到大脑 皮层,从而构成基底神经节与大脑皮层之间的回路。这一回 路可分为直接通路和间接通路两条途径。直接通路是从皮层 广泛区域一新纹状体一苍白球内侧部一丘脑前腹核和外侧腹 核(VA-VL)一皮层运动前区的神经通路,大脑皮层对新纹状 体的作用是兴奋性的,而从新纹状体到苍白球内侧部以及从 苍白球内侧部再到丘脑的纤维都是抑制性的,即新纹状体抑 3讨论 制苍白球内侧部,而苍白球内侧部又抑制丘脑;间接通路是指 根据文献报道[2^4],SNc神经元自发放电的特点是:自发 在直接通路中的新纹状体与苍白球内侧部之间插人苍白球外 放电频率较慢(<1O次/秒),动作电位时程较长(>2ms),可 侧部和丘脑底核两个中间接替过程的通路,新纹状体到苍白 见爆发性放电。本实验观察到SNc神经元自发放电频率在 球外侧部和苍白球外侧部到丘脑底核的投射纤维都是抑制性 1.96~7.2O次/秒之间,平均为4.28士0.99次/秒,动作电位 的,而丘脑底核到苍白球内侧部的纤维则为兴奋性的。黑质 时程在3.35~5.98ms之间,平均为4.33士0.12ms。其基本 DA投射系统可作用于新纹状体内一些中型多棘神经元上的 放电形式有两种:比较规则的连续放电和爆发性放电。这两 Dl受体而增强直接通路的活动,也可作用于另一些多棘神经 种放电形式常混合出现。这些特征与文献报道基本一致。 元上的D2受体而抑制间接通路的活动。在随意运动的控制 ・303・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
Journal of Mathematical Medicine VoL 2O N0.3 2007 中,两条通路的平衡非常重要。而两条通路的平衡取决于黑 用,Bie能拮抗GABA的抑制作用。GABA在帕金森病发病 机制中是一重要的抑制性递质。 质纹状体DA投射系统功能的正常。当中脑黑质DA能神经 元功能低下时,通过D1受体而引起直接通路的活动减弱,也 可通过 受体引起间接通路的活动增强[ 州]导致运动皮层 活动减少,从而导致帕金森病症状的出现。本实验观察到直 接微电泳GABA 0.2mol/1(20 ̄80nA,20 ̄30s)使所观察全 参考文献 部神经元自发放电活动几乎完全停止,平均放电频率由电泳 前的4.28土0.99Hz减少到1.39土0.80Hz。这说明GABA可 使SNc神经元自发放电频率减慢,对SNc神经元施加一个抑 1 Paxion G,Waston C The rat brain in stereotaxic coordinates Aca— demicpress,1982,New YOrk 2 Delong腿Relations between movement and sigle neell discharge 制性作用。这可能是Q lA与 受体结合,激活了神 经细胞膜上的氯离子通道并使其开放,氯离子内流使膜超极 化,从而产生抑制性突触后电位(inhibitory postsynaptic po- tential,lI SP),抑制突触后神经元来调节神经元的活动[7]。相 反,直接微电泳GABAA受体阻断剂Bie 0.01mol/1(40nA, 50s),使22个神经元放电频率加快,6个神经元无作用,2个 神经元受到抑制,平均放电频率由电泳前的4.33士1.01Hz增 加到8.1O土2.40Hz。这说明Bie可使大多数SNc神经元自发 in the substantia nigra of the behavig monkey.J Nertnosci,1983, 3(8):1599~1606. 3 n M Gao.Simultaneous recordig of spontaneousn activities and nociceptive response8 from neurons in the pars compacta of sub— stantia nigra andinthelateralhabenult-EuropeanJournal ofNeu— oscirence,1996,8:1474~1478. 4 Aebiseher P.The actiity vof pars compacta neurons of the monkey substantia nigra is depressed by apomorphin己 Neurosci Lett, 1984,50:25~29. 放电频率增多,表明来自纹状体的GABA能投射对SNc神经 元有紧张性抑制作用,这很可能是SNc神经元自发放电频率 较低的原因。微电泳G lA(20hA,50~80s)期间给予 5 Akkal D,Burbaud P,Audin J.Response of substantia hlgra pars etriculate neurons to intrastiatal D1 and 132 dopamlnergic agonist ‘inj‘ect‘ions in the rat Neurosclence Letter ̄1996,213:66 ̄70. GABAA受体阻断剂Bie(30hA,20s)可拮抗Q lA的抑制性 作用,其可使91.43 神经元放电频率加快,平均放电频率由 电泳前的1.29土0.76Hz增加到3.71土0.92Hz,增加了 6王伯杨.基底神经节对运动的调节.神经科学原理.北京:北京医 科大学出版社,1999,823~833. 7 Stefan,M Le己Marc,H.Ffiedberg,et a1.The roleofGABA-Me— diated inhibition in the rat ventral posten medial thalamus differ- ence effectofGABAA andGABAs receptorantagonistson respon- ses of VPM neurons.The American physiology society,1994, 】7】6~】726. 184.18%土34.12 。结果提示G 能投射对SNc神经元 有紧张性抑制作用,Bic能拮抗GABA的紧张性抑制作用。这 可能是Bic明显降低GABAA受体介导的IPSP,降低GABAA 受体通道的开放频率,从而拮抗GABA对SNc神经元的抑制 性作用。本结果表明,GABA能投射对SNc神经元有抑制作 The Impact of Y-aminobutyric Acid(GABA)and Antagonist on the Spontaneous Activities of the Pars Compacta Neurons of the Rats Substantia Nigra Li Weihong,et a1 (Department of Physiology,Liaoning Medical College,Jinzhou 121001) Abstract Objective:The goa1 is to study how the Bic interdiction by the receptors GABA and GABAA affects discharge of nerve cells in the pars compacta of substantia nigra of the rats.Methods:Micro-electro— phores as well as extracellular recording methods are adopted in the experiment to observe the impact of 7- aminobutyric Acid(GABA)and Bic on the neuronal firing activities of the pars compacta of substantia nigra in rats.Results:GABA prompted 42 tested neurons to almost completely stop their spontaneous firing rates.Among the 3O tested neurons,Bic made 22 neurons to speed up their firing frequency,made 2 of them constrained,but 6 unchange&Among the 35 tested neurons,During the period of microelectrophoresis GA_ BA,the addition of the Bic interdiction medicament to the receptors GABAA,91.43 (32/35)firing frequen— cy of neurons wil1 be speed up.Conclusion:GABA neurons perfcIrlTIS the function of inhibition on SNc,but Bic interdiction by the receptors GABA carl antagonized inhibition of GABA Key words 7-aminobutyric acid;bicuculine;substantia nigra;micro-electrophoresis ・304・