正常及帕金森病模型大鼠丘腦底核5-羥色胺的電生理效應及其受體機制研究.pdf

1、丘腦底核(subthalamic nucleus)是基底神經(jīng)節(jié)間接環(huán)路重要的中繼核團。有報道，其放電頻率及放電模式的改變與帕金森病直接相關。5-羥色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)是一種重要的單胺類神經(jīng)遞質，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮多種生物學效應。有研究表明，5-HT參與帕金森病等多種神經(jīng)退行性疾病的病理生理過程。大量形態(tài)學實驗已證實，來自中縫背核的5-HT能神經(jīng)纖維可直接支配丘腦底核，并且多種5-HT受體亞型在丘腦底

2、核神經(jīng)元均有表達，其中5-HT1B、5-HT2C、5-HT4和5-HT1A受體表達較多。
　　目的:首先，觀察5-HT及選擇性5-HT1B、5-HT2C、5-HT4和5-HT1A受體激動劑對正常及6-hydroxydopamine(6-OHDA)所致帕金森病模型大鼠丘腦底核神經(jīng)元放電頻率的影響。其次，比較5-HT對兩種狀態(tài)下的丘腦底核神經(jīng)元電生理效應的異同。觀察雙側丘腦底核注射5-HT對氟哌啶醇(haloperidol)所致的大鼠

3、僵直行為的影響。最后，為了進一步明確5-HT電生理效應的受體機制，觀察正常大鼠丘腦底核神經(jīng)元5-HT受體亞型5-HT1B、5-HT2C、5-HT4和5-HT1A的表達情況。
　　方法:本實驗采用多管微電極在體細胞外電生理記錄、6-OHDA帕金森病大鼠模型制備、免疫組織化學染色及行為學等實驗方法。
　　結果:1.在正常大鼠電生理實驗中，記錄到47個丘腦底核神經(jīng)元，0.1mM5-HT可使其中32個神經(jīng)元的自發(fā)放電頻率平均升高32

4、.02±4.31％;另外15個丘腦底核神經(jīng)元的興奮性被5-HT抑制，其放電頻率平均降低26.08±4.58％。而無菌生理鹽水對照組記錄到的8個丘腦底核神經(jīng)元，放電頻率平均升高4.89±1.61％。5-HT對丘腦底核神經(jīng)元放電頻率的升高和降低效應分別與對照組相比，均有顯著的統(tǒng)計學意義(P＜0.001)。
　　為探討5-HT對丘腦底核神經(jīng)元興奮和抑制效應的受體機制，在記錄到的88個丘腦底核神經(jīng)元中，分別微量加壓注射5-HT1B受體激動

5、劑CP-93129、5-HT2C受體激動劑RO-600175和5-HT4受體激動劑ML-10302可使丘腦底核神經(jīng)元放電頻率升高25.11±3.79％、22.82±4.02％和23.99±2.79％，與無菌生理鹽水對照組相比均有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)。而注射5-HT1A受體激動劑8-OH-DPAT則使自發(fā)放電頻率降低18.75±2.70％，與對照組相比差異顯著(P＜0.01)。同時，我們將5-HT對丘腦底核神經(jīng)元的興奮效應分別與CP

6、-93129、RO-600175和ML-10302的興奮效應相比，無顯著差異(P＞0.05)，而5-HT的抑制效應與8-OH-DPAT產生的抑制效應相比，也無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。
　　為了觀察單一丘腦底核神經(jīng)元是否同時表達多種功能性5-HT受體亞型，我們對正常大鼠丘腦底核同一個神經(jīng)元先后加壓注射CP-93129和8-OH-DPAT，觀察其對放電頻率的影響。CP-93129對7個丘腦底核神經(jīng)元產生興奮效應，放電頻率增加23.

7、92±7.03％(P＜0.05)，8-OH-DAPT則使這些神經(jīng)元的基礎放電頻率明顯降低（降低:19.28±3.45％，P＜0.05）。此外，向同一個丘腦底核神經(jīng)元先后注射RO-600175和ML-10302，均使神經(jīng)元放電頻率明顯升高(RO-600175:20.04±4.40％; ML-10302:26.26±6.87％, n=11, P＜0.01)。
　　2.在帕金森病模型大鼠電生理實驗中，損毀側記錄到的38個丘腦底核神經(jīng)元中

8、，0.1mM5-HT可使其中25個神經(jīng)元的自發(fā)放電頻率平均升高31.12±4.27％;另外13個丘腦底核神經(jīng)元的興奮性被5-HT抑制，放電頻率平均降低23.10±7.05％。分別微量加壓注射5-HT1B受體激動劑CP-93129、5-HT2C受體激動劑RO-600175和5-HT4受體激動劑ML-10302可使丘腦底核神經(jīng)元放電頻率升高28.76±4.43％、32.50±7.12％和26.16±6.61％。而注射5-HT1A受體激動劑8

9、-OH-DPAT則使自發(fā)放電頻率降低18.72±3.81％。
　　在帕金森病模型大鼠損毀對側丘腦底核記錄到的19個神經(jīng)元中，0.1mM5-HT可使其中10個神經(jīng)元的自發(fā)放電頻率平均升高26.54±6.41％;另外9個丘腦底核神經(jīng)元的放電頻率降低21.94±5.95％。分別注射CP-93129、RO-600175和ML-10302可使丘腦底核神經(jīng)元放電頻率升高26.91±3.35％、32.75±8.72％和26.47±6.44％。而

10、注射8-OH-DPAT則使放電頻率降低23.27±5.17％。
　　3.與正常大鼠（放電頻率:7.80±0.54Hz）相比，帕金森病模型大鼠損毀側丘腦底核神經(jīng)元的基礎放電頻率明顯升高（放電頻率:11.07±0.85Hz，P＜0.001）;并且放電模式總體分布也有改變（x2=25.523，d.f.=2，P＜0.001），簇狀放電明顯增多（x2=24.832，d.f.=1，P＜0.001）而規(guī)則放電減少（x2=8.917，d.f.=1

11、，P＜0.01）。將帕金森病模型大鼠損毀側丘腦底核神經(jīng)元的基礎放電頻率及放電模式與損毀對側（放電頻率:7.83±0.63Hz）相比，也表現(xiàn)為損毀側神經(jīng)元放電頻率明顯升高(P＜0.01)，且簇狀放電增多(P＜0.01)，規(guī)則放電減少(P＜0.01)。
　　為了進一步證實帕金森病狀態(tài)下，大鼠丘腦底核神經(jīng)元放電模式發(fā)生改變，我們對正常及帕金森病模型大鼠丘腦底核神經(jīng)元自發(fā)放電ISI的CV和FF值進行分析，將帕金森病模型大鼠損毀側神經(jīng)元的C

12、V值，分別與正常大鼠及未損毀側神經(jīng)元相比，損毀側神經(jīng)元的CV值明顯升高，均有統(tǒng)計學意義（正常:0.68±0.05;損毀對側:0.66±0.08;損毀側:1.00±0.09，P＜0.01），同時也觀察到FF值的升高，有顯著差異（正常:0.21±0.04;損毀對側:0.16±0.05;損毀側:0.39±0.08，P＜0.05）。
　　同時，我們將5-HT及4種受體激動劑對帕金森病模型大鼠損毀側丘腦底核神經(jīng)元的電生理效應與正常大鼠相比較

13、，結果顯示均無顯著差異(P＞0.05)。
　　4.在行為學實驗中，大鼠腹腔注射氟哌啶醇能產生相對穩(wěn)定的僵直癥狀，雙側丘腦底核微量注射0.1mM5-HT（0.3μl/側）能夠顯著縮短氟哌啶醇導致的大鼠僵直時間，與注射生理鹽水相比有顯著統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　5.利用免疫組織化學技術，對正常大鼠丘腦底核神經(jīng)元5-HT1B、5-HT2C、5-HT4和5-HT1A受體進行染色。在大鼠丘腦底核內均觀察到5-HT1B、5-HT

14、2C、5-HT4和5-HT1A4種受體亞型明顯的陽性表達。
　　結論:電生理學研究結果顯示外源性5-HT可以改變正常大鼠和帕金森病模型大鼠丘腦底核神經(jīng)元的興奮性，產生使放電頻率升高和降低的雙重效應。5-HT1B、5-HT2C和5-HT4受體被激活可以增加丘腦底核神經(jīng)元放電頻率，而5-HT1A受體的激活卻對神經(jīng)元放電頻率起抑制作用。在帕金森病狀態(tài)下，與正常大鼠相比，雖然丘腦底核神經(jīng)元基礎放電頻率加快且簇狀放電增多，但5-HT及相應受