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迷走神经刺激(Vagus nerve stimulation,VNS)治疗顽固性癫痫是二十世纪80年代末用于临床的一种新型非药物抗痫手段,因其高效、安全、简便易行且副作用小而迅速成为难治性癫痫患者外科手术治疗之前的又一选择。 虽然关于刺激迷走神经所产生的广泛生理学效应及其机制,连同VNS用于各类患者的临床观察随访研究已有很长的历史,但其具体的抑制癫痫发作的神经传导通路和确切机制仍不甚明了。目前研究表明:孤束核(NTS)是VNS刺激过程中最关键的核团。电刺激主要由迷走神经干C类无髓纤维传入,经NTS中继,向上进一步改变脑干和皮质下诸多核团、大脑皮质神经元的兴奋性,进而调节癫痫的易感性。其中NTS及上传通路中关键核团和脑区中各种兴奋性和抑制性神经递质的水平是有变化的。 星形胶质细胞(Astrocyte,AS)是中枢神经系统内除神经元外另一类重要的组成成分,许多实验已证实AS能够对神经递质作出有效的应答、对来自神经元的传入信息进行整合、调节突触的活性,而且AS与神经元之间存在着密切的信息通讯及物质交流。说明AS在神经系统中的位置已经从幕后走向前台,有望成为人类了解复杂脑功能的另一突破口。 本实验的设计中,我们从两个角度着手,探讨了迷走神经刺激抑制红藻氨酸致痫大鼠癫痫发作的机制。其一是利用即刻早期基因Fos的表达, — — 结合HRP逆行追踪技术和深部脑区脑电记录手段,初步探明了VNS后的关 键核团及脑区,并从不同角度证实了它们在抑制癫痛活动中的作用。其二, 从星形胶质细胞的角度探讨迷走神经抑痛过程中AS形态、功能的变化及与 神经元活性改变的关系。我们主要采用免疫组织化学双重染色、三重标记、 免疫电镜的实验手段,观察了延髓内脏带(MVZ)、海马结构、大脑皮质等 与VNS关系密切的癫痫易损脑区内神经元F。S蛋白与AS的特异性标识物 GFAP表达分布及相互关系。本实验结果如下: 1.VNS后脑干双侧孤束核、蓝斑、臂旁核、中脑导水管周围灰质、外侧缀 核、丘脑室旁核、下丘脑室旁核、杏仁中央核、终纹床核、隔外侧核、 梨状皮质等脑区可见强的F。S表达。 2.将WGA-HRP注入大鼠一侧杏仁核或海马,分别在延髓内脏带区域或隔 区、下丘脑室旁核出现HRP/FoS双标记细胞。 3.VNS后大鼠深部脑区杏仁核、海马痈性电活动明显受到抑制。 4.给子红藻氨酸(Kainate,KA)诱发大鼠癫厢发作后,MVZ 内星形胶质 细胞特异性标识物GFAP在15mh后开始增多,lh达高峰:F。s阳性神经 元在30min后开始增多,Zh达高峰。部分Fos阳性神经元TH为阳性, 周围有GFAP阳性纤维包绕。 5.VNS后免疫电镜下孤束核内GFAP阳性产物形成的胶质突与神经元树突 或轴突之间接触部位出现增厚的双层膜结构,且数量较电刺激前明显增 多。 6.KA诱发大鼠复杂部分性癫捅后,海马内F。s与GFAP的表达分布具有一 一对应的关系。 由此,本研究的初步结论如下: 1.迷走神经刺激的作用是双侧性的。 2.迷走神经刺激抑痫上传的通路可能为:WZ一杏仁核、终纹床核、下丘 8 — — 脑一海马。或是WIZ一臂旁核、蓝斑、中脑导水管周围灰质一前脑边缘 系统、大脑皮质。其中杏仁核、海马、前脑边缘结构、大脑皮质均是与 癫痛关系密切的脑区。 3.癫痛病理状态下WZ内星形胶质细胞与神经元之间关系密切,它们可能 是通过组成一种复合体的结构共同对刺激作出反应。 4.在癫痈状态下,不论是rZ还是海马、皮质周围星形胶质细胞的反应高 峰均早于同一部位的神经元,而且在分布上具有—一对应的关系。它们 之间可能存在着复杂的信息通讯联系。 5.VNS刺激后,孤束核内神经元兴奋性改变的同时AS的活性也发生了变化。 总之,由于迷走神经传入、传出解剖学功能通路的复杂性,决定了VNS 作用的广泛性与多样性,并有望运用于领域如:抗抑郁、镇痛、成瘤、睡眠 障碍等。对VNS机制的研究有助于扩展其临床的适应证,开拓更好的运用前 景。