帕金森病模型大鼠内侧前额叶皮层中间神经元电活动的增强

王 爽 高 捷 苏兴利 郭玉芳 霍 健 王 湘

(西安医学院病理生理学教研室，陕西 西安 710021)

哺乳动物脑干上行的单胺能神经系统支配内侧前额叶皮层(mPFC)并执行许多重要的大脑高级功能。神经解剖学证实腹侧被盖区(VTA)发出的DA能神经纤维可以支配mPFC中γ-氨基丁酸(GABA)能中间神经元的活动〔1〕。另外，mPFC还接受来源于中脑缝核(DRN和MRN)的5-羟色胺(5-HT)神经纤维支配，而且，5-HT系统对于mPFC中神经元的活动起重要的调节作用〔2〕。黑质纹状体通路的变性能够导致5-HT受体表达的异常，同样在慢性帕金森综合征的纹状体、海马和缝核中5-HT的含量显著降低〔3〕。这些变化均有可能导致mPFC中GABA能神经元性质的改变。但是，PD情况下，mPFC中GABA能神经元的电活动如何变化并不清楚。因此，本文将以PD模型大鼠为研究对象，采用神经电生理学方法，研究在PD状态下大鼠mPFC中GABA能中间神经元的电活动改变。

1 材料与方法

1.1 动物和药品 雄性SD大鼠25只，体重250～320 g，由西安交通大学医学院实验动物中心提供。大鼠在标准环境饲养，室温20℃ ～25℃，24 h昼夜循环光照，自由摄食饮水。大鼠随机分为2组:假手术组(n=9)和PD组(n=16)。实验所用6-羟基多巴胺(6-OHDA)购自美国Sigma公司。

1.2 电生理学记录和放电形式的分析 电生理学记录在SNc损毁术后第3周进行。大鼠在4%水合氯醛(400 mg/kg，i.p.)麻醉下行气管及静脉插管术后，头部固定于立体定位仪上，根据Paxinos-Watson大鼠脑定位图谱，确定右侧mPFC的坐标位置:AP:2.7～3.2 mm;L:0.1～0.6 mm;D:1.5～2.5 mm。在冠状面与中线成2°角处倾斜进针，以避免损伤矢状窦。采用玻璃微电极细胞外记录法记录中间神经元的放电，电极尖端直径1～2μm，阻抗10～20 MΩ，充灌液为0.5 mol/L醋酸钠含2%滂胺天蓝。细胞放电经MEZ-8301微电极放大器，显示于VC-11记忆示波器，以观察电位波形、频率和细胞放电的形式，同时信号输入监听器监听。将信噪比大于3∶1的、稳定的单细胞放电经生物电信号采集与分析系统(CED1401 Spike2)输入计算机后，作实时观察、储存和进行频率及放电形式的分析。采样时间10～20 min。整个实验过程中监测大鼠的心电，直肠温度维持在(37±0.5)℃。电生理记录完毕后，通过玻璃微电极电泳滂胺天蓝，标记最后一个记录位点(－20μA，15 min)。大鼠深度麻醉后，经左心室灌注生理盐水150 ml，随后用40 g/L多聚甲醛150 ml灌注固定。取脑后固定4 h，再置于200 g/L蔗糖溶液中过夜，行连续冠状冰冻切片，片厚40μm，进行尼氏染色，以确定记录点位置。观察假手术组大鼠的13个中间神经元和模型组大鼠的34个中间神经元的电活动的变化。

1.3 统计学处理 用SPSS 13.0统计软件进行分析，实验结果以x±s表示，组间神经元放电频率和放电形式参数的比较采用t检验;各类放电形式的比例的差异分别采用χ2检验。

2 结果

2.1 两组大鼠电生理学分析 假手术组大鼠GABA能中间神经元放电频率为(11.95±0.81)Hz(n=13，放电范围:1.61～24.57 Hz)，变异系数0.45±0.03。6-OHDA毁损组大鼠GABA能中间神经元放电频率为(7.28±0.78)Hz(n=34，放电范围:2.36～31.2 Hz)，与假手术组相比显著降低(P＜0.001)，变异系数为0.82±0.06，与对照组相比显著增高(P＜0.001)。

2.2 两组大鼠放电形式分析 假手术组大鼠GABA能中间神经元呈现三种不同的放电形式，规则放电的比例为40%，不规则放电为43.6%，爆发式放电为16.4%。6-OHDA损毁组大鼠放电形式明显趋向爆发式活动，与假手术组大鼠相比，6-OHDA毁损组大鼠规则放电的比例为11.5%，不规则放电为45.3%，爆发式放电为43.2%，爆发式放电显著增多(P＜0.01)。

3 讨论

实验中所讨论的神经元均位于mPFC内，其电活动的特征符合GABA能中间神经元的鉴定标准，属于GABA能中间神经元。本实验观察到用6-OHDA损毁大鼠单侧SNc后，mPFC的GABA能中间神经元的放电频率明显降低，爆发式放电明显增多;mPFC中GABA能中间神经元频率降低、爆发式放电活动增强可能和以下原因有关:(1)mPFC接受脑VTA的DA神经纤维传入，并且表达D1和D2受体〔4〕。D1和D2受体不仅在锥体神经元上有表达，在GABA能中间神经元也有表达。电、化学刺激VTA可以兴奋mPFC中GABA能中间神经元电活动〔5〕。而且，当微电泳DA时，也可以兴奋mPFC中GABA能中间神经元电活动〔6〕。这种兴奋作用可能是直接通过突触后D1和D2受体使GABA中间神经元兴奋。有实验证明系统给予D1受体激动剂可以使GABA中间神经元活动增强，还有实验证明D2受体激动剂可以增加mPFC中细胞外GABA的含量〔7〕。有实验可以证明6-OHDA损毁SNc后VTA中的DA神经元减少了40%左右〔8〕。而且，6-OHDA单侧损毁内侧前脑束可以明显减少mPFC中 D1和 D2受体表达。从这些实验可以看出，6-OHDA损毁SNc能导致VTA的DA神经元的变性和mPFC中GABA能中间神经元上DA受体表达的减少。(2)mPFC也接受DRN和MRN的5-HT神经投射。有实验表明mPFC中GABA能中间神经元表达5-HT2A受体。近期有实验证明GABA能神经元也表达5-HT2C受体。5-HT可以通过5-HT2A受体和5-HT2C受体增加mPFC中GABA细胞外含量。神经化学研究发现在PD患者基底神经节、皮层和脑脊液中5-HT和5-HT的代谢产物5-羟乙哚乙酸显著降低，特别是在具有抑郁的患者〔9〕。脑内5-HT含量的减少是由于SNc DA能神经元的变性引起了中脑缝核5-HT能神经元的减少所致，这一推测也得到神经病理学研究的证实，因为PD患者尸检发现在缝核50%以上的5-HT能神经元丢失〔10〕。以上两方面的原因可能是PD模型大鼠GABA能中间神经元频率降低的主要原因。另外，GABA能中间神经元具有非常广泛的分支，爆发式放电活动对GABA能中间神经元具有非常重要的意义，因为这可以增加动作电位到达神经末梢区域的可能性，从而增加该区域中GABA的释放。因此，爆发式放电增多可能是一种代偿作用。

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