王　華　郭　莉　劉紅霞　馬中女

濱州醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室　煙臺(tái)　264003

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丘腦底核注射5-HT對(duì)氟哌啶醇所致大鼠僵直癥狀影響

王華郭莉劉紅霞馬中女

濱州醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室煙臺(tái)264003

【摘要】目的探討大鼠丘腦底核內(nèi)注射5-羥色胺(5-HT)對(duì)氟哌啶醇所致的僵直行為的調(diào)節(jié)作用。方法大鼠雙側(cè)丘腦底核埋置套管。恢復(fù)3 d后腹腔注射氟哌啶醇(0.25 mg/kg)，丘腦底核內(nèi)微量注射的0.1 mmol/L 5-HT(0.3 μL/側(cè))，通過(guò)大鼠趴桿實(shí)驗(yàn)，觀察丘腦底核5-HT對(duì)氟哌啶醇所致的僵直癥狀的影響。結(jié)果雙側(cè)丘腦底核微量注射5-HT能夠明顯緩解氟哌啶醇導(dǎo)致的僵直癥狀，起到了較好的抗僵直作用。結(jié)論5-HT可能通過(guò)影響丘腦底核神經(jīng)元興奮性來(lái)調(diào)節(jié)氟哌啶醇所致的大鼠僵直癥狀。

【關(guān)鍵詞】5-羥色胺；丘腦底核；氟哌啶醇；僵直

丘腦底核是基底神經(jīng)節(jié)間接環(huán)路中的重要中繼核團(tuán)，在正常機(jī)體運(yùn)動(dòng)功能調(diào)節(jié)及運(yùn)動(dòng)障礙性疾病如帕金森病中發(fā)揮著重要作用。有報(bào)道，黑質(zhì)?紋狀體多巴胺能神經(jīng)元缺失導(dǎo)致丘腦底核活動(dòng)增強(qiáng)，表現(xiàn)為神經(jīng)元放電頻率明顯升高，爆發(fā)式放電增多[1～3]，丘腦底核發(fā)出過(guò)多的谷氨酸能傳出沖動(dòng)，從而增強(qiáng)基底神經(jīng)節(jié)對(duì)丘腦及大腦皮層的抑制效應(yīng)，最終導(dǎo)致機(jī)體運(yùn)動(dòng)減少或運(yùn)動(dòng)能力喪失[4]?，F(xiàn)代神經(jīng)解剖學(xué)和生理學(xué)研究顯示，丘腦底核接受來(lái)自中縫核群(主要是中縫背核)的5-HT能神經(jīng)纖維的投射。電生理研究表明5-HT能夠調(diào)節(jié)丘腦底核神經(jīng)元的興奮性[5～7]。大量研究證實(shí)，5-HT參與帕金森病的病理生理過(guò)程[8，9]。本研究采用腹腔注射氟哌啶醇制備大鼠帕金森病僵直模型，探討5-HT對(duì)僵直大鼠運(yùn)動(dòng)行為的影響。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)選用雄性健康成年Wistar大鼠，體質(zhì)量為200～300 g，由青島市藥檢所動(dòng)物中心提供。將大鼠置于室溫(22±1)℃，濕度為50～55%，12/12 h晝夜循環(huán)光照的環(huán)境下飼養(yǎng)，自由進(jìn)水和進(jìn)食，并于實(shí)驗(yàn)前適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境1周。

1.2藥品5-HT(美國(guó)Sigma公司)，用去離子水溶解，之后用無(wú)菌生理鹽水配成10 mM貯存液，分裝后凍存于-20℃?zhèn)溆?，使用時(shí)用無(wú)菌生理鹽水稀釋為0.1 mM。氟哌啶醇(美國(guó)Sigma公司)，用DMSO配制成0.25 mg/mL溶液備用。

1.3方法

1.3.1套管埋置術(shù)取體質(zhì)量為250～310 g的雄性Wistar大鼠，腹腔注射8%水合氯醛(400 mg/kg)麻醉后，取俯臥位，用耳桿將大鼠固定于腦立體定位儀上，沿頭部正中線(xiàn)切口，剝離骨膜，使前后囟位于同一水平面。參照Paxinos和Watson大鼠腦圖譜，在顱骨表面丘腦底核投影區(qū)域用三棱針鉆孔，清除腦膜，將長(zhǎng)12.0 mm，內(nèi)徑0.3 mm，外徑0.4 mm的自制不銹鋼套管埋置入雙側(cè)丘腦底核上方，坐標(biāo)為前囟后3.8 mm，旁開(kāi)2.5 mm，顱骨表面下3.4 mm。然后將套管用502膠和自凝造牙粉固定，并將不銹鋼內(nèi)芯插入以防套管阻塞。術(shù)后連續(xù)3天腹腔注射青霉素(80萬(wàn)U，qd)，以防術(shù)后感染。

1.3.2僵直行為測(cè)試 大鼠經(jīng)過(guò)上述雙側(cè)套管埋置術(shù)后，第4天進(jìn)行僵直行為測(cè)試。為減輕晝夜節(jié)律對(duì)大鼠行為的影響，本僵直行為實(shí)驗(yàn)選擇在12：00-17：00之間進(jìn)行。為使其適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在測(cè)試前提前置于實(shí)驗(yàn)室至少30 min。對(duì)大鼠進(jìn)行腹腔注射氟哌啶醇(0.25 mg/kg)，以制備帕金森病僵直模型，60 min后分別向兩側(cè)丘腦底核內(nèi)進(jìn)行微量注射。拔出內(nèi)芯，并將與1 μL微量注射器相連的注射針插入套管中。注射針頭超出套管上緣4.3 mm。將無(wú)菌生理鹽水(n=7)和5-HT(0.1 mM,n=10)通過(guò)注射針緩慢均勻的注射到丘腦底核，丘腦底核內(nèi)注射量為每側(cè)0.3 μL，2 min內(nèi)注射完畢，注射完畢后留針1 min。

僵直程度用趴桿實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，即將大鼠雙前肢輕置于1根距實(shí)驗(yàn)臺(tái)高9 cm、水平放置的圓柱狀金屬桿上，記錄大鼠兩前肢在金屬桿上保持靜止不動(dòng)的時(shí)間(僵直潛伏期)，當(dāng)大鼠的前肢在金屬桿上移動(dòng)或爬下即停止計(jì)時(shí)，最大僵直潛伏期定為300 s，每10 min記錄1次，共記錄60 min。

2結(jié)果

氟哌啶醇為多巴胺D2受體阻斷劑，目前認(rèn)為大鼠腹腔注射氟哌啶醇(0.25 mg/kg)是一種可靠的帕金森病僵直癥狀模型，此方法能引起肌肉僵直，運(yùn)動(dòng)減少等相對(duì)穩(wěn)定的僵直狀態(tài)。單純向大鼠腹腔注射相應(yīng)劑量的溶劑DMSO不能產(chǎn)生任何僵直及運(yùn)動(dòng)減少癥狀。利用趴桿實(shí)驗(yàn)對(duì)僵直癥狀進(jìn)行測(cè)試，并以僵直時(shí)間為指標(biāo)對(duì)僵直程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

如圖1所示，在無(wú)菌生理鹽水對(duì)照組(n=7)，注射氟哌啶醇60 min后通過(guò)埋植的套管向大鼠雙側(cè)丘腦底核微量注射無(wú)菌生理鹽水(0.3 μL/側(cè))，隨后觀察60 min，其中平均僵直時(shí)間的最大值為(257.86±21.71)s，出現(xiàn)在第30 min，而最小值出現(xiàn)在第50 min，為(205.71±30.84)s，60 min的總僵直時(shí)間為(1 375.43±100.57)s。在5-HT組(n=10)，第10 min的平均僵直時(shí)間最大，為(219.50±33.89)s，而最小值為118.20±32.08 s，出現(xiàn)在第30 min，總僵直時(shí)間為(903.80±116.80)s。與生理鹽水組相比，雙側(cè)丘腦底核注射5-HT(0.3 μL/側(cè))后大鼠的平均僵直時(shí)間明顯縮短(P<0.05)，氟哌啶醇導(dǎo)致的僵直癥狀明顯緩解，而且5-HT的抗僵直作用從第20 min開(kāi)始，在第30 min【Saline(257.86±21.71)s；5-HT(118.20±22.10)s,P<0.01】和第60 min【Saline(257.86±21.71)s；5-HT(118.20 ±22.10)s,P<0.01】作用顯著，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3討論

基底神經(jīng)節(jié)是大腦皮層下一群重要的神經(jīng)核團(tuán)，主要包括紋狀體、蒼白球(分為外側(cè)部和內(nèi)側(cè)部)、丘腦底核和黑質(zhì)(分為致密帶和網(wǎng)狀帶)。它們與大腦皮層和丘腦之間形成神經(jīng)回路，即直接通路和間接通路，對(duì)機(jī)體的隨意運(yùn)動(dòng)發(fā)揮重要的調(diào)控作用。直接通路起源于紋狀體的一群GABA能神經(jīng)元，其傳出纖維直接與蒼白球內(nèi)側(cè)部和黑質(zhì)網(wǎng)狀帶神經(jīng)元形成抑制性突觸聯(lián)系，解除這些抑制性投射神經(jīng)元的抑制效應(yīng)，從而提高丘腦和大腦皮層的興奮性。間接通路則起源于紋狀體的另一群GABA能神經(jīng)元，經(jīng)過(guò)蒼白球外側(cè)部的中繼，由丘腦底核的谷氨酸能投射纖維與蒼白球內(nèi)側(cè)部和黑質(zhì)網(wǎng)狀帶的GABA能神經(jīng)元形成興奮性突觸聯(lián)系，易化這些核團(tuán)的興奮性，從而對(duì)丘腦和大腦皮層起抑制效應(yīng)。正常情況下，這兩條通路的活動(dòng)在大腦皮層調(diào)控下處于復(fù)雜的平衡狀態(tài)，可保證機(jī)體具有正常的隨意運(yùn)動(dòng)功能，若這種平衡狀態(tài)被打破則會(huì)引起多種運(yùn)動(dòng)功能障礙性疾病，如帕金森病。紋狀體接收來(lái)自中腦黑質(zhì)致密帶的DA能纖維投射，構(gòu)成黑質(zhì)-紋狀體投射系統(tǒng)。紋狀體神經(jīng)元主要分成兩種類(lèi)型，他們的細(xì)胞膜上分別有D1和D2受體，其纖維分別投射蒼白球內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部，因此黑質(zhì)-紋狀體多巴胺能纖維末梢釋放的DA通過(guò)激活D1受體可增強(qiáng)直接通路的活動(dòng)，而通過(guò)D2受體則抑制間接通路的作用，最終使丘腦-皮層投射系統(tǒng)活動(dòng)增強(qiáng)，從而易化大腦皮層的活動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)增多。

氟哌啶醇為多巴胺D2受體的阻斷劑，大鼠腹腔注射氟哌啶醇后，阻斷了紋狀體內(nèi)多巴胺與多巴胺D2受體的結(jié)合，從而使紋狀體-蒼白球外側(cè)部的抑制性GABA能神經(jīng)沖動(dòng)發(fā)放增多，抑制蒼白球神經(jīng)元而使其興奮性降低，繼而蒼白球外側(cè)部向丘腦底核的投射纖維釋放抑制性GABA減少，丘腦底核投射到基底神經(jīng)節(jié)輸出核團(tuán)如蒼白球內(nèi)側(cè)部和黑質(zhì)網(wǎng)狀帶的纖維末梢釋放興奮性谷氨酸增多而使輸出核團(tuán)興奮性增強(qiáng)，抑制了丘腦和大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)，引起了運(yùn)動(dòng)減少和僵直癥狀。

趴桿實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示雙側(cè)丘腦底核微量注射5-HT能夠明顯緩解氟哌啶醇所致的大鼠僵直行為，使大鼠的僵直時(shí)間縮短。我們的電生理學(xué)研究結(jié)果顯示，給予外源性5-HT主要對(duì)丘腦底核神經(jīng)元產(chǎn)生興奮和抑制兩種效應(yīng)，其中以興奮效應(yīng)為主。丘腦底核內(nèi)谷氨酸能神經(jīng)元發(fā)出的傳出纖維除了到達(dá)蒼白球內(nèi)側(cè)部和黑質(zhì)網(wǎng)狀帶外，還支配黑質(zhì)致密帶，從而調(diào)節(jié)多巴胺的釋放。據(jù)此我們推測(cè)，外源性5-HT對(duì)氟哌啶醇僵直大鼠產(chǎn)生的抗僵直作用可能通過(guò)增加丘腦底核神經(jīng)元活動(dòng)，使丘腦底核對(duì)黑質(zhì)致密帶多巴胺能神經(jīng)元的興奮作用增強(qiáng)，導(dǎo)致使多巴胺釋放增多而縮短了僵直時(shí)間。與我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似的是，Belforte 等(2004)證實(shí)向丘腦底核局部注射5-HT 2B/C和5-HT 3受體激動(dòng)劑可使正常大鼠產(chǎn)生對(duì)側(cè)旋轉(zhuǎn)行為，可能與丘腦底核-黑質(zhì)通路有關(guān)[10]。

綜上所述，在氟哌啶醇所致的僵直模型大鼠，5-HT可能通過(guò)興奮丘腦底核神經(jīng)元而產(chǎn)生抗僵直作用。這可能為帕金森病的僵直和運(yùn)動(dòng)減少癥狀的產(chǎn)生提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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Effect of 5-HT on subthalamic nucleus of rats with haloperidol-induced catalepsy

WANG HuaGUO LiLIU HongxiaMA Zhongnyu

Department of Physiology,School of Basic Medical Sciences,Binzhou Medical University,Yantai264003, P.R.China

【Abstract】ObjectiveTo investigate the effects of 5-HT on subthalamic nucleus of rats with haloperidol-induced catalepsy.MethodsA cannula was implanted into each side of subthalamic nucleus of rats.Three days after that,the rats were received systemic administration of haloperidol (0.25 mg/kg, i.p) and bilateral microinjection in subthalamic nucleus of 5-HT (0.1mmol/L) and vehicles,respectively.The bar test was scored.ResultsBilateral microinjection of 5-HT in subthalamic nuclei could significantly alleviate catalepsy symptoms induced by haloperidol in rats.Conclusions5-HT may regulate the haloperidol-induced catalepsy through affecting the excitability of the neurons of subthalamic nucleus.

【Keywords】5-hydroxytryptamine,subthalamic nucleus,Haloperidol,catalepsy

(收稿日期：2015-12-05)

【中圖分類(lèi)號(hào)】R338

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【文章編號(hào)】1001-9510(2016)02-0100-03

基金項(xiàng)目：煙臺(tái)市科學(xué)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃(2015ZH085)

王華, E-mail:150031552@qq.com