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研究背景:稀土是镧系及钪、钇共17种元素的总称。稀土元素不是人体必需元素。镧是稀土中最丰富的一种三价金属阳离子,随着镧在工业、农业、畜牧业及医药领域的广泛应用,其在生物体内的代谢积累及生物学效应引起人们普遍关注。有报道提示在大鼠腰部蛛网膜下腔用鞘内导管依次将镧离子注入能产生剂量依赖性镇痛作用;动物脑室内给予镧离子,可产生与吗啡和电针相似的镇痛作用,且这种作用可为纳洛酮所反转。镧在中枢神经的药理学与毒理学作用研究越来越受到关注。骶髓后连合核(sacral dorsal commissural nucleus,SDCN)位于骶髓中央管背侧灰质,主要接受盆腔脏器的感觉传入,盆腔内脏感觉信息在此中继,是参与盆腔内脏伤害性信息传递的重要核团,是研究盆腔内脏痛信号的传递及调节的理想靶区。然而,目前对于镧离子是否可以作用在SDCN,及其作用的机制尚不明了。目的:通过研究镧离子在急性分离的大鼠SDCN神经元上所激活电流的特性及其对氨基酸受体的调节作用,阐明镧离子对SDCN的作用及其药理学特征,为探讨镧离子的神经毒性及药物利用提供实验依据。方法:(1)急性分离两周龄SD大鼠脊髓L6-S2节段制备脊髓片,分离神经元。选取形态学特征保持完好的神经元进行膜片钳记录。(2)在室温下,使用制霉菌素穿孔膜片钳记录方法与应用“Y”管系统给药记录镧离子在急性分离的大鼠SDCN神经元上红藻氨酸激发的电流(KA-activated current,IKA)的药理学特性及镧离子对IKA的影响;记录镧离子对γ-氨基丁酸受体(γ-aminobutyric acid,GABAA)和甘氨酸受体(glycine,Gly)的调节作用。( 3 )镧离子的浓度效应曲线依据校正后的Michaelis-Menten方程拟合而成,用配对t检验的方法进行统计学比较。结果:(1)在SDCN神经元上,给予GABA(3μM)可引起典型的内向电流(IGABA)。IGABA能被荷包牡丹碱完全抑制。单独应用镧离子在浓度低于30mM时不能诱发明显电流,低于10μM时镧离子对SDCN神经元上的IGABA没有任何改变。由3μMGABA激活的IGABA幅度随着镧离子浓度的增加而增加。这种增强效应在洗脱镧离子后立刻完全逆转。100μM的镧离子平均增加3μMGABA诱发电流幅值到对照值的171%,镧离子的最大影响是231%。100μM镧离子对IGABA的增强程度随着GABA浓度的增加而逐渐下降,镧离子在高于促效浓度时(>100μM)的作用几乎完全消失。100μM镧离子存在时GABA剂量效应曲线向左移,最大效应幅度未见明显改变。当钳制电压为-60至+60mV,存在100μM镧离子时,IGABA的线性电压依赖关系依然维持。存在100μM镧离子时的GABA翻转电位为1.73mV,该值与对照组GABA翻转电位(-0.3mV;P>0.1)无显著差异并接近于ECl。(2)镧离子明显地增加了由10μM甘氨酸诱发电流的幅值。这种增强效应在立刻彻底地洗脱镧离子后逆转。100μM的镧离子平均增加由10μM的甘氨酸诱发电流幅值到176%,最大增幅是215%。镧离子对IGly的增强效应是非使用依赖,但在EC50为52.3±10.9μM时,从1μM到1mM间存在浓度依赖性。镧离子没有改变IGly的翻转电位,接近于在给定浓度下细胞内外阳离子诱发的ECl。结论:本实验测定的镧离子对IKA的EC50值是在预期由于镧暴露而出现在活体的镧离子浓度的界限内。实验表明:镧离子对急性分离的SDCN神经元IGABA和IGly存在增强效应,这种增强效应不是由改变受体与离子通道的偶联关系实现,而是提高GABA或甘氨酸的效能实现的。镧离子也不是直接作用于开放通道,而是与GABAA受体或甘氨酸受体附近或其外口特异性结合位点的作用实现的。同时还证实SDCN上的GABAA受体为α1β2γ2亚型GABAA受体。本研究结果提示镧离子对兴奋性氨基酸受体的抑制作用和对抑制性氨基酸受体的增强作用是镧离子作用于SDCN神经元的药理学与毒理学效应之一,使用含镧药物及大量接触镧可能产生神经毒性反应。