Orexin(ORX)是1998年发现的一种来自侧下丘脑区(LHA)具有神经兴奋作用的多肽。Orexin系统包括来自同一基因转录产物的二个单体(ORX-A和B)及其对应的两个G蛋白偶联受体(OX1R和OX2R)。大量证据发现侧下丘脑orexin系统对觉醒-睡眠周期的调控起关键作用。目前对orexin促觉醒作用的研究主要集中于皮层下(脑干、下丘脑内)的觉醒睡眠调节区如蓝斑核、背缝核、结节状乳头体核、及脑桥脚核等结构，而对侧下丘脑的orexin与皮层本身的关系研究极少。形态学证据显示侧下丘脑的orexin纤维和受体广泛分布于大脑皮层尤其是额叶皮质的Ⅴ、Ⅵ层。临床研究发现发作性睡病患者大脑皮质的orexin纤维有选择性的丢失。迄今为止，侧下丘脑的orexin是否具有直接兴奋大脑皮质功能未见文献报道。本实验以急性分离Wistar大鼠额叶皮质(frontal cortex, FCX)锥体细胞为研究对象，采用膜片钳全细胞记录技术，观察了FCX锥体细胞的基本电生理特性；orexin A对其兴奋性的影响及其离子机制；orexin A对谷氨酸和GABA介导的兴奋作用的影响。藉此探讨orexin系统对皮层神经元的直接兴奋作用及其细胞机制。结果如下：1．相差显微镜下，急性分离完整的神经元表面光洁，有较多的突起。胞体呈锥形或三角形，有一个顶树突(50～100μm)和多个基树突。2．分离的FCX锥体细胞易于形成全细胞记录，静息膜电位为-51.98±9.55 mV(n= 181)，串连阻抗为12.47±3.96MΩ，膜电容为11.71±1.97pF。95.71%的细胞有诱发动作电位的产生，平均动作电位幅度73.99±14.24mV(n=156)。75.00%(n=124)的FCX锥体细胞在静息膜电位处有自发性电活动。3．谷氨酸和GABA对记录神经元分别有兴奋和抑制作用。电流钳记录方式下，1mM的谷氨酸使细胞膜产生去极化反应并伴动作电位发放频率明显增加(18/18)。在电压钳记录方式下，细胞表面施加谷氨酸后，可见内向电流并伴有放电活动的产生(6/21)。0.1mM的GABA使细胞膜发生超极化伴自发性电活动的明显抑制(8/8)。4．Orexin A直接兴奋FCX锥体细胞。电流钳下orexin A使神经元去极化伴动作电位发放频率增加，电压钳下也可引发内向电流同时伴有放电活动的产生。10和5μM的orexin A作用较明显(有反应细胞比例分别为100%、81%)，2、1和0.1μM orexin A也有作用但较弱(63%, 50%, 32%)。上述不同浓度的orexin A引起的去极化幅度依次<WP=7>为29.6mV，21.5mV，5.2mV，4.6mV；动作电位发放频率分别增加了867%，354%，161%，154%，83%。5．同一细胞分别在正常和无钙人工脑脊液(ACSF)灌流条件下，5μM orexin A诱发相同的兴奋作用反应(n=10)。说明胞外钙离子对orexin的兴奋作用无显著性影响。当无钙的ACSF替换成无钠的ACSF时，5μM orexin A诱出的兴奋反应明显受阻(n=5)。说明胞外钠离子对orexin的兴奋作用有显著性的影响。6．Orexin A参与调节谷氨酸和GABA介导的兴奋性变化。0.1μM的orexin A和0.1mM的谷氨酸分别作用于细胞时只能观察到较弱的反应，但将两者同时作用于同一细胞时则产生明显的膜去极化和放电频率增加(5/5)。而在0.1mM GABA的作用下，原有的放电活动消失，此时，喷射5μM的orexin A仍可引发记录细胞动作电位的发放和膜去极化，但后者幅度较单独使用orexin A时弱(6/6)。综合上述，orexin A与其受体结合后引起FCX锥体细胞钠离子内流，产生神经兴奋效应。不仅如此，orexin A亦能影响谷氨酸和GABA介导的兴奋性变化。这些结果提示，侧下丘脑orexin系统既可通过皮层下间接通路，也可通过侧下丘脑-皮层直接通路发挥促觉醒作用。