大鼠中央杏仁核orexins的电生理效应及其对情绪行为的调控

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中央杏仁核(central amygdala,CeA)是杏仁核一个重要的输出核团。作为焦虑情绪的整合中枢以及调节情绪行为的核团,中央杏仁核在情绪的调控中发挥重要的作用。Orexins是下丘脑外侧区神经元分泌的一类神经肽。形态学研究已经证实中央杏仁核接受orexin能纤维支配,并且表达OX1受体。Orexins参与情绪调控。我们推测orexin-A可能通过调节中央杏仁核神经元自发放电而参与对情绪行为的调控。目的:选取雄性Wistar大鼠为本实验研究对象,选取药物orexin-A、orexin-B、SB-334867(OX1受体阻断剂)和TCS-OX2-29(OX2受体阻断剂),观察这些药物对大鼠中央杏仁核神经元自发放电频率和放电模式的影响,探究内源性orexins和外源性给予orexins对中央杏仁核神经元的电生理学效应。进一步采用行为学方法观察中央杏仁核orexins对大鼠焦虑情绪行为的影响。方法:利用在体多管微电极细胞外电生理记录方法,观察orexins对中央杏仁核单个神经元自发放电频率和放电模式的影响。行为学采用旷场和高架十字迷宫实验探究中央杏仁核微量注射orexins及其受体阻断剂对大鼠焦虑情绪的影响。结果:1.本实验所记录到的中央杏仁核神经元自发放电频率范围为0.31~8.79Hz,平均放电频率为2.95±0.16 Hz(n=159)。2.微压力注射0.01mmol/L orexin-A使记录到的31个中央杏仁核神经元中的18个神经元自发放电频率由2.38±0.45 Hz增加至4.40±0.67 Hz(t=-7.619,df=17,P<0.001),平均升高109.76±15.12%。Orexin-A的兴奋效应和生理盐水对照组相比显著升高(Z=-4.180,P=0.000)。Orexin-A增加中央杏仁核神经元放电频率的效应与神经元基础放电频率呈现负相关的关系(r=-0.508,P=0.031)。在另外13个中央杏仁核神经元,orexin-A的兴奋效应没有超过均数±2SD,认为无显著性差异。在18个对orexin-A有兴奋效应的中央杏仁核神经元中,8个神经元呈不规则放电,10个神经元呈簇状放电;在13个对orexin-A没有反应的中央杏仁核神经元中,6个神经元呈不规则放电,7个神经元呈簇状放电,统计结果显示orexin-A对中央杏仁核神经元的兴奋效应与神经元放电模式没有相关性(X2=0.009,P=0.606)。3.微压力注射SB-334867观察内源性orexins是否通过OX1受体调控中央杏仁核神经元自发放电。在记录到的33个中央杏仁核神经元,0.01mmol/L SB-334867使其中14个神经元自发放电频率由3.23±0.47 Hz降低至1.14±0.28 Hz(t=5.78,df=13,P<0.001),平均下降67.37±5.68%,SB-334867的降低效应与对照组相比有明显的统计学差异(Z=-3.970,P=0.000)。在另外19个神经元,SB-334867对其自发放电频率没有影响(变化小于均数±2SD)。4.微压力注射TCS-OX2-29观察内源性orexins是否通过OX2受体调控中央杏仁核神经元自发放电。TCS-OX2-29使神经元放电频率由3.27±0.61 Hz变化到3.26±0.61 Hz(t=0.175,df=14,P=0.864),平均降低2.23±4.97%(n=15),与生理盐水对照组比较,TCS-OX2-29的抑制效应无显著差异(Z=-0.439,P=0.660)。5.进一步采用orexin-A与受体阻断剂联合给药,观察orexin-A电生理效应的受体机制。首先记录了9个对orexin-A有兴奋反应的中央杏仁核神经元,单独给予orexin-A使中央杏仁核神经元放电频率由2.11±0.55 Hz升高至5.14±0.97 Hz,平均升高128.32±17.13%。待神经元放电完全恢复后,微压力注射orexin-A和SB-334867混合液,放电频率由2.45±0.59 Hz升高至2.76±0.61 Hz,平均升高17.68±3.68%,与单独给予orexin-A的兴奋效应相比明显降低(Z=-3.576,P=0.000)。6.在正常大鼠记录到的7个对orexin-A有反应的中央杏仁核神经元,单独给予orexin-A使中央杏仁核神经元放电频率从1.93±0.59 Hz升高至4.14±1.32 Hz,平均升高122.65±30.38%。待神经元放电恢复后,微压力注射orexin-A和TCS-OX2-29混合液,放电频率由2.02±0.64 Hz升高至4.97±1.59 Hz,平均升高133.80±26.38%,与单独给予orexin-A组相比无显著差异(Z=-0.575,P=0.565)。7.微压力注射orexin-B使所记录的23个中央杏仁核神经元放电频率由3.05±0.54 Hz改变至3.33±0.57 Hz(兴奋效应不超过均数±2SD)。Orexin-B平均升高放电频率14.19±4.78%,与生理盐水对照组比较无显著差异(Z=-0.274,P=0.784)。8.在行为学旷场实验中,双侧中央杏仁核微量注射orexin-A增加大鼠在旷场中央区停留时间,与生理盐水组相比显著增加(P<0.001)。联合给予SB-334867和orexin-A明显阻断orexin-A诱导的增加中央区停留时间的效应(P=0.015)。Orexin-A对大鼠运动总距离的影响与生理盐水组相比没有显著差异(P=0.172)。9.在高架十字迷宫实验中,中央杏仁核注射orexin-A显著增加大鼠进入开放臂的总时间,与生理盐水组相比具有统计学意义(P=0.007)。Orexin-A和SB-334867联合给药明显阻断orexin-A增加大鼠进入开放臂总时间的效应(P=0.006)。此外,orexin-A使大鼠进入开放臂的总次数较生理盐水组明显增加(P=0.036),而orexin-A对大鼠进入闭合臂的总次数没有明显影响(P=0.116)。结论:在体电生理实验显示,外源性orexin-A通过OX1受体使大部分中央杏仁核神经元兴奋。而且通过OX1受体,内源性orexin可调控中央杏仁核神经元自发放电。进一步行为学旷场实验和高架十字迷宫实验结果揭示orexin-A可改善大鼠焦虑样行为。因此,我们推测orexin-A通过调节中央杏仁核神经元自发放电参与情绪行为调控。本实验为进一步探究脑内orexins参与情绪调控提供了一定的实验依据和理论基础。
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