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Orexin(又称hypocretin)是1998年发现的一类小分子神经肽，主要由外侧下丘脑区特定神经元产生。Orexin系统包括来源于同一前体分子的两个单体orexin A和orexin B，以及两种特异的G蛋白耦联受体OXIR和OX2R。Orexin系统与机体一系列生理功能的调控相关，目前认为其最重要的功能是对睡眠，觉醒的调节。前额叶皮层(prefrontalcortex，PFC)是大脑高级神经功能活动的中枢，其功能的顺利执行与其觉醒状态的维持密切相关。“超极化激活.环核苷酸门控的阳离子通道(hyperpolarization- activated cyclicnucleotide-gated channelo HCN channel)”位于前额叶皮层锥体神经元的树突，其开放引发“超极化激活的电流(hyperpolarization-activated currents，Ih)”。HCN通道参与树突信息整合过程，因此在前额叶皮层兴奋性的调控中发挥着重要的作用。目前已知多种神经递质和化学药物可以通过其对HCN通道的调控来影响或者改变神经元的兴奋性。促醒肽orexin A对前额叶皮层锥体神经元具有较强的兴奋性效应，而HCN通道是否也参与了orexinA这种兴奋性效应的产生和维持，目前尚未有文献报道。
本实验采用全细胞膜片钳记录技术，在课题组前期实验的基础上，首先观察HCN通道对小鼠前额叶皮层缘前区(the prelimbic area，PL)V层锥体细胞兴奋性的影响，然后进一步研究orexin A对Ih电流的影响，分析HCN通道在orexin A细胞兴奋性效应中的作用，并对其相应的细胞信号机制作初步的探讨。结果如下：
1.HCN通道参与PL区V层锥体神经元兴奋性的调节
电流钳模式下，注入一定剂量的内向电流，使记录细胞产生一定频率的自发性放电，给予HCN通道阻断剂ZD7288灌流给药后，记录细胞的放电频率明显加快；相反，给予8-Br-cAMP使厶增大后，记录细胞的放电频率明显减慢。另外，在静息电位水平下，ZD7288使固定电流强度刺激下的动作电位发放数目显著增多；相反，给予8-Br-cAMP使动作电位发放数目显著减少。上述结果表明：HCN通道状态能够影响前额叶皮层神经元的兴奋性，即增强HCN通道活性可以降低神经元兴奋性，反之，抑制HCN通道活性则可以增加神经元兴奋性。
2.Orexin A的兴奋性效应与反应细胞Ih电流的产生具有密切关系
实验中，并非所有的PL区V层锥体神经元对orexin A均有反应，反应率为51.9％(28/54)，根据细胞能否产生Ih电流，对反应阳性细胞作进一步的分类，结果发现：Ih(+)锥体神经元对orexin A的反应率为66.7％(24/36)，远远高于Ih(-)锥体神经元对orexinA的反应率22.2％(4/18)(P<0.01)，此结果强烈提示orexinA与Ih电流具有密切关系。
3.Orexin A对HCN通道具有抑制作用，该效应由OXIR介导，PKC参与
电流钳模式下，orexin A使反转电位“sag”明显减小，其中，“sag ratio”值由1.31±0.07下降到1.02±0.05(P<0.05，n=7)。电压钳模式下，orexin A使Ih电流幅值在各个跃阶电压水平均有减小，-120mv下最明显。另外，通过获得Ih电流激活曲线的“tail”电流图像，根据Boltzmann方程计算出每一电压水平下的Itail.max-Itail/Itail. max值，结果发现：orexin A使Ih电流激活曲线向超极化方向移动。上述结果表明：orexin A对HCN通道具有抑制作用。
电压钳模式下，重复前面的实验方式，给予OXIR阻断剂SB-334867，结果显示：给药前，orexin A使-120mv下的Ih电流下降到51.6±6.7pA；给药后，Ih电流恢复到75.4±8.2pA(P<0.05，n=3)，将SB-334867和orexin A冲洗置换后，Ih电流基本恢复到最大水平；给予PKC抑制剂BIS- II，结果显示：给药前，orexin A使Ih电流下降到原有幅值的52.6±4.8％，给药60min和90min后，Ih电流分别恢复到65.4±5.5％(P<0.05，n=7)和83.6±6.7％(P<0.01，n=5)。上述结果表明：OXIR和PKC参与介导orexinA对HCN通道的抑制作用。
4.HCN通道的状态影响orexin A的细胞兴奋性效应
电流钳模式下，先选择对orexin A具有明确兴奋性反应且具有典型Ih电流的PL区V层锥体神经元，然后给予8-Br-cAMP增强Ih电流，再次观察orexin A对记录细胞的兴奋性效应。结果显示：给药后，orexin A的兴奋性效应有所减弱，动作电位发放频率由5.83±0.45Hz下降到3.78±0.66Hz(P<0.05，n=4)。此结果表明HCN通道的状态能够影响orexin A的细胞兴奋性效应。
综上所述，本研究结果表明：第一，HCN通道参与PL区V层锥体神经元兴奋性的调节。第二，orexin A对HCN通道具有抑制作用，并且该效应由OXIR介导，PKC参与。第三，orexin A的兴奋性效应与反应细胞Ih电流的产生具有密切关系，HCN通道状态能够影响orexin A的细胞兴奋性效应。