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Orexin是下丘脑外侧区和穹窿周围区orexin能神经元合成的一种神经肽,包括orexin A和orexin B。通过与orexin 1受体和orexin 2受体结合,orexin参与中枢神经系统多种生理功能的调节,如摄食与能量平衡、睡眠与觉醒、学习和记忆以及运动调控等。黑质是基底神经节功能环路内参与运动调控的一个重要核团。黑质致密带多巴胺能神经元选择性死亡是帕金森病运动症状的主要原因。形态学研究表明下丘脑外侧区发出的orexin能神经纤维投射到黑质致密带,并且黑质致密带多巴胺能神经元有orexin 1受体和orexin 2受体表达。在帕金森病病人和模型动物中观察到下丘脑外侧区orexin能神经元数量减少,脑脊液中orexin水平也表现出不同程度的降低。此外,在帕金森病细胞模型和动物模型中,还观察到orexin A与orexin B对黑质多巴胺能神经元有保护作用。目的:观察orexin对正常大鼠黑质多巴胺能神经元的电生理效应及作用机制,以及黑质致密带orexin对正常大鼠运动行为的调控。方法:本实验采用多管微电极在体细胞外电生理记录、提升躯体摇摆实验、氟哌啶醇诱导的僵直实验、高效液相色谱分析、免疫组织化学染色等技术。结果:1.在记录到的36个黑质多巴胺能神经元中,微压力注射orexin A使其中25个神经元的放电频率由2.11±0.25Hz增加到3.20±0.32Hz(t=8.380,P=0.000),放电频率平均增加65.87±7.73%。Orexin B组共记录到33个神经元,其中25个神经元的放电频率显著增高(加药前:2.17±0.23Hz,加药后:3.68±0.26Hz,t=6.443,P=0.000),平均增加90.49±17.83%。2.在记录到的28个神经元中微压力注射选择性orexin 1受体阻断剂SB 334867,其中21个神经元的放电频率由2.99±0.27Hz降低到1.86±0.28Hz(t=5.787,P=0.000),平均降低的百分数为36.77±6.26%;在另外15个神经元中,用TCS OX2 29选择性阻断orexin 2受体,其中9个神经元的放电频率由3.19±0.43Hz降低到2.24±0.41Hz(t=4.424,P=0.003),平均降低32.04±6.12%。3.在记录到的6个对orexin A有反应的黑质多巴胺能神经元中,单独给与orexin A使神经元放电频率由2.21±0.39Hz增加到3.28±0.52Hz,平均增加51.51±4.78%。而联合给与orexin A和SB 334867神经元放电频率平均增加14.06±2.18%(加药前:1.78±0.39Hz,加药后:2.03±0.43Hz),明显小于orexin A对黑质多巴胺能神经元的兴奋效应(z=-2.882,P=0.004)。在另外6个神经元观察联合给与TCS OX2 29对orexin B效应的影响。单独给与orexin B使神经元放电频率平均增加69.60±24.00%(加药前:2.21±0.39Hz,加药后:3.28±0.52Hz),联合注射TCS OX2 29和orexin B几乎可以完全阻断orexin B诱导的多巴胺能神经元放电频率的增加,神经元放电频率由1.47±0.41Hz变化为1.53±0.44Hz,放电频率仅增加0.70±8.38%,明显小于orexin B单独作用引起的放电频率的增加(z=-2.562,P=0.010)。4.在记录到的4个黑质多巴胺能神经元,单独注射orexin A放电频率平均增加113.17±36.48%,联合给与L型钙通道阻断剂硝苯地平和orexin A放电频率平均降低26.65±13.58%,显著小于orexin A单独作用引起的放电频率增加(z=-2.309,P=0.029)。在另外6个黑质多巴胺能神经元联合注射硝苯地平与orexin B。单独注射orexin B放电频率平均增加119.07±39.17%,而联合注射硝苯地平与orexin B后放电频率平均降低17.70±23.56%,明显小于orexin B单独作用对黑质多巴胺能神经元的兴奋效应(z=-2.402,P=0.015)。5.在提升躯体摇摆实验中观察到单侧黑质微量注射orexin A和orexin B可以显著增加大鼠对侧摇摆的百分数,分别是88.0±7.3%(n=5,z=-2.455,P=0.014)和95.0±2.2%(n=6,z=-2.802,P=0.008)。单侧黑质微量注射orexin A与SB 334867的混合液可阻断orexin A诱导的对侧摇摆行为(对侧摇摆率:48.0±3.7%,n=5,z=-2.546,P=0.011)。联合使用TCS OX2 29和orexin B也不能诱导出明显的对侧摇摆行为(对侧摇摆率:55.0±2.9%,n=4,z=-2.640,P=0.016)。而单独注射SB 334867或TCS OX2 29诱导大鼠产生明显的同侧摇摆行为,同侧摇摆率分别为92.5±4.8%(n=4,z=-2.481,P=0.013)和88.0±5.8%(n=5,z=-2.635,P=0.008)。6.在氟哌啶醇诱导的僵直实验中观察到单侧黑质微量注射orexin A和orexin B引起明显的对侧偏转行为,60分钟内偏转评分维持在1.0~2.0;联合注射orexin及其受体阻断剂能阻断orexin诱导的对侧偏转行为。而注射选择性orexin受体阻断剂SB 334867和TCS OX2 29则产生明显的同侧偏转行为,实验过程中偏转评分维持为-1.5~-2.0。7.正常大鼠黑质微量注射orexin A和orexin B促进黑质-纹状体通路多巴胺的释放。注射orexin A侧纹状体内多巴胺含量为9.34±1.37ng/mg,显著高于对照侧(生理盐水:7.48±0.98ng/mg,n=7,t=3.004,P=0.024)。黑质注射orexin B后纹状体内多巴胺含量也明显高于生理盐水对照组(orexin B:10.05±1.16ng/mg,生理盐水:8.0±0.78ng/mg,n=6,t=2.825,P=0.037)。8.免疫组织化学染色结果显示黑质致密带有orexin 1受体和orexin 2受体表达。结论:黑质致密带表达orexin 1受体和orexin 2受体。外源性orexin A和orexin B分别通过orexin 1受体和orexin 2受体增加黑质多巴胺能神经元放电频率。内源性orexin通过orexin 1受体和orexin 2受体共同作用参与黑质多巴胺能神经元自发放电活动的调节。L型钙通道参与orexin对黑质多巴胺能神经元的兴奋效应。黑质致密带微量注射orexin增加黑质-纹状体通路多巴胺的释放。黑质致密带orexin参与中枢神经系统的运动调控。