心率和心功能的调节是由心迷走神经主导的。心迷走节前神经元(CVN)主要位于延髓疑核(NA),少部分位于迷走背核(DMNV)以及疑核与迷走背核之间的中间带。CVN因缺乏“起搏细胞”样特性而不能自主性发放,它们的活动完全依赖其突触传入。CVN接受兴奋性谷氨酸能和胆碱能传入,以及抑制性GABA能和甘氨酸能传入。研究CVN突触传入的相互作用和调制对理解这些神经元的神经调控是非常重要的。既往的研究发现CVN的兴奋性和抑制性氨基酸能突触传入都可被烟碱受体激活所易化,而且呼吸性窦性心律的产生部分由GABA能突触传递的胆碱能易化所引起。已知,氨基酸能神经是CVN的主要突触传入,然而,它们是否、以及如何在调节这些神经元中相互作用尚不了解。这一问题如果放在癫痫病理背景下考虑,变得尤其重要。癫痫发作与抑制性突触传递下降有关,但癫痫发作时CVN的发放行为模式目前尚不知道。因此,本研究的第一个目的是探讨CVN的兴奋性和抑制性氨基酸能突触传入之间的相互作用,并验证“CVN在癫痫诱导条件下以痫样(seizure-like)模式发放”的假说。许多神经肽可通过作用于中枢调节心率和心功能。而包括心血管疾病在内的某些疾病,其发生发展与特定神经肽在中枢的释放和结合力改变有关。而有些神经肽已被发现通过调制CVN氨基酸能突触传入影响心迷走活动。Orexin-A和orexin-B是一族新的神经肽成员,由外侧下丘脑和穹隆周围的神经元产生。有证据表明Orexin参与心率和心功能的中枢迷走控制,但在突触水平其机制尚不清楚。Orexin是否对CVN的GABA能和甘氨酸能突触传入有不同的调制作用,并由此使两种抑制性突触传入对CVN产生不同的调节,也缺乏研究。本研究的第二个目的是研究orexin-A对CVN的GABA能和甘氨酸能突触传入的调制作用。P物质(SP)早被发现与心率和心功能的中枢迷走调控有关。但在突触水平,对SP如何影响CVN的活动所知甚少。这一问题如果与一些重要心血管疾病如心肌缺血和高血压一起考虑,就显得更为重要。心肌缺血和高血压患者伴有心迷走张力和心率变异性降低,其程度与心性猝死发生率的升高相关。心肌缺血和高血压时内脏传入末梢释放SP增加、与脑干神经核的结合力升高。但是,关于中枢SP浓度和结合力的变化是否与呼吸性心律变异性的降低有关尚无证据。本研究的第三个目的是研究SP是否可通过直接作用于CVN、或作用于CVN的氨基酸能突触传入来影响这些神经元的活动;研究SP是否可影响CVN抑制性突触传入的吸气性增强,并由此改变心律的呼吸性变异。实验在新生SD幼年大鼠进行。通过在心脏基底部脂肪垫或心包内注射rhodamine逆行标记CVN。在脑片用荧光鉴定CVN,并用膜片钳方法研究。在一些有自主呼吸节律的脑片,还通过抑制性突触传入的吸气性增强这一特征鉴定CVN。实验结果和结论如下:1.支配迷走背核内CVN的GABA能神经元接受紧张性谷氨酸能调控,而支配疑核内CVN的GABA能神经元很少或不接受紧张性谷氨酸能调控。这些结果提示迷走背核内CVN的调控与疑核内CVN的调控是不同的。这种差异可能使疑核内CVN和迷走背核内CVN在心率和心功能的迷走调控中起不同的作用。2.在阻断抑制性突触传递条件下,CVN在电压钳下产生间歇性兴奋性内向电流,或在电流钳下产生间歇性痫样放电。CVN的这种痫样激活与舌下神经运动神经元的痫样放电同步。这些结果提供了新的证据,提示癫痫时CVN可能以痫样模式发放。而这种发放模式可能与癫痫病人发作时的神经源性发作性心动过缓、心跳骤停、甚至猝死有关。3.Orexin-A剂量依赖性地增加CVN的GABA能和甘氨酸能自发性抑制性突触后电流(sIPSCs)的频率,且甘氨酸能sIPSCs对Orexin-A的反应比GABA能sIPSCs更为敏感,提示这两类突触传入都能抑制CVN,但在心迷走功能的突触调控中可能有不同的作用。4.P物质增强CVN的GABA能和甘氨酸能突触传入,并减弱这些突触传入的吸气性增强。提示P物质可抑制心迷走活动,并抑制心迷走活动的呼吸性变异。这一机制可能与心肌缺血和高血压时心迷走活动减弱、心率变异性降低有关。