TASK-1在中樞性呼吸調(diào)節(jié)中的作用.pdf

1、呼吸運(yùn)動是一種節(jié)律性的活動，受呼吸中樞的調(diào)節(jié)。腦內(nèi)pH和CO<,2>的變化通過中樞化學(xué)感受器(central chemoreceptors，CRCs)調(diào)節(jié)腦干呼吸中樞的興奮性，其在快速調(diào)節(jié)機(jī)體酸堿平衡以及內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的過程中發(fā)揮著重要作用。CO<,2>是隨時參與呼吸調(diào)節(jié)的最有效的自然化學(xué)刺激。在腦內(nèi)CO<,2>是通過與H<,2>O反應(yīng)釋放出的H<'+>發(fā)揮作用，當(dāng)腦脊液中[H<'+>]升高時，分布于低位腦干的中樞化學(xué)感受器感受[H<'+>

2、]的變化，通過呼吸中樞對呼吸運(yùn)動產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，從而維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。近年發(fā)現(xiàn)的兩孔道K<'+>通道TASK-1，即酸敏感的背景鉀通道，就是一種對生理狀態(tài)下細(xì)胞外液pH值變化敏感，且在靜息狀態(tài)下開放-整流的K<'+>通道。pH值升高時激活該通道，K<'+>外流增加，降低細(xì)胞的興奮性；pH值降低時，該通道關(guān)閉，K<'+>外流減少，提高細(xì)胞的興奮性。因此，我們推測TASK-1可能存在于呼吸中樞和/或中樞化學(xué)感受器，當(dāng)細(xì)胞外H<'+>或CO

3、<,2>增加時，可通過作用于該通道而增加呼吸相關(guān)神經(jīng)元的興奮性，使呼吸活動增強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)旨在觀察TASK-1在大鼠低位腦干的表達(dá)及其對中樞化學(xué)性呼吸的調(diào)節(jié)，探討TASK-1對中樞性呼吸的調(diào)控作用。 一、 TASK-1 mRNA在大鼠低位腦千神經(jīng)元上的表達(dá)及高CO<,2>刺激對其表達(dá)的影響目的：觀察TASK-1 mRNA在大鼠腦干呼吸相關(guān)神經(jīng)元上的表達(dá)及高CO<,2>刺激對TASK-1 mRNA表達(dá)的影響，初步探討其在生理及病理情

4、況下對呼吸調(diào)節(jié)的可能作用，為進(jìn)一步探索TASK-1參與中方法：用原位雜交方法檢測正常大鼠及吸入高CO<,2>(8％CO<,2>+21％O<,2>+71％N<,2>)氣體的大鼠腦干呼吸相關(guān)核團(tuán)TASK-1 mRNA的表達(dá)。通過測定高CO<,2>刺激后面神經(jīng)核團(tuán)的平均TASK-1 mRNA陽性神經(jīng)元數(shù)及陽性細(xì)胞的平均灰度值，比較分析高CO<,2>刺激對TASK-1 mRNA表達(dá)量的影響。 結(jié)果：TASK-1 mRNA存在于大鼠腦干

5、多個核團(tuán)，包括延髓腹側(cè)巨細(xì)胞網(wǎng)狀核、面神經(jīng)核、疑核和前包欽格復(fù)合體。 與吸入空氣組相比，高CO<,2>吸入30分鐘組面神經(jīng)核TASK-1 mRNA的陽性神經(jīng)元數(shù)明顯增加(P<0.01)，陽性神經(jīng)元的灰度值顯著降低(P-<0.05)；高CO<,2>吸入60分鐘組與吸入空氣組的TASK-1mRNA的陽性神經(jīng)元數(shù)和陽性神經(jīng)元的灰度值相比，亦有此顯著變化(P<0.01和P<0.05)；而高CO<,2>吸入30分鐘組與60分鐘組之間，陽

6、性神經(jīng)元數(shù)和陽性神經(jīng)元的灰度值比較，差異均無顯著性(P>0.05)。結(jié)論：根據(jù)TASK-1 mRNA在腦干的解剖學(xué)分布，提示我們，它可能以某種形式參與了中樞性呼吸調(diào)控的過程。我們還觀察到，在高CO<,2>刺激情況下，面神經(jīng)核神經(jīng)元TASK-1 mRNA表達(dá)上調(diào)，說明TASK-1通道可能參與H<'+>/CO<,2>的變化對中樞化學(xué)感受器的刺激作用，從而參與了呼吸發(fā)生的過程。此外，腦干多個與呼吸活動相關(guān)核團(tuán)的神經(jīng)元，能夠接受腦脊液中酸堿度變

7、化的刺激，來調(diào)節(jié)該通道的表達(dá)，從而發(fā)揮其對不同狀態(tài)下呼吸的調(diào)節(jié)作用。 二、TASK-1通道對呼吸運(yùn)動的影響目的：為了進(jìn)一步研究TASK-1通道是否參與呼吸運(yùn)動的調(diào)節(jié)，我們以整體動物為實(shí)驗(yàn)對象，觀察阻斷TASK-1通道后，各項(xiàng)呼吸指標(biāo)的變化。 方法：側(cè)腦室給予TASK-1通道的阻斷劑AEA(anandamide)，以膈肌放電為指標(biāo)，動態(tài)觀察大鼠呼吸活動的變化。采用方差分析法，比較分析阻斷TASK-1通道后，吸氣時程、呼

8、氣時程、呼吸頻率和吸氣幅度的變化。 結(jié)果：側(cè)腦室注射生理鹽水組和側(cè)腦室給予相同容量的無水乙醇組，在注射后35min內(nèi)，與注射前相比各項(xiàng)呼吸的監(jiān)測指標(biāo)雖有變化，但差異無顯著性(P>0.05)，從而可以排除機(jī)械刺激、容積的刺激以及相同計量無水乙醇對呼吸的影響。 在阻斷劑組大鼠，注射藥物10min后與注射前相比，明顯提高了大鼠呼吸中樞的興奮性，表現(xiàn)為吸氣和呼氣時程均縮短(p<0.01)，呼吸頻率增快(p<0.01)，而吸氣

9、幅度(Amp)從T5開始有增加趨勢，但差異不顯著(P>0.05)。注射阻斷劑組與無水乙醇組比較，在注射10分鐘后，吸氣和呼氣時程亦顯著縮短(P<0.01)，呼吸頻率加快亦的程度增加(P<0.01)。 結(jié)論：以上結(jié)果推測，側(cè)腦室給予TASK-1阻斷劑AEA后，TASK-1 mRNA陽性表達(dá)神經(jīng)元(如前包欽格復(fù)合體、面神經(jīng)核、疑核等神經(jīng)元)上的該通道被阻斷，K<'+>外流減少使細(xì)胞產(chǎn)生去極化，從而提高了神經(jīng)元的興奮性，通過呼吸中樞