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静脉给予Secretin对大鼠孤束核内扩胃相关神经元自发放电的影响

来源:《中华医学研究杂志》 作者:陈卫 2008-7-4
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摘要: 【摘要】 目的 探讨静脉给予Secretin对大鼠孤束核内扩胃相关神经元自发放电的影响。方法 实验采用大鼠大脑定位及金属微电极技术记录了41只麻醉的Wistar大鼠孤束核内与扩张胃运动相关神经元的放电情况,并通过大鼠的颈静脉给予不同剂量的Secretin及抗血清,观察Secretin对该类细胞电活动的影响。结果 在41只大鼠孤......


【摘要】  目的 探讨静脉给予Secretin对大鼠孤束核内扩胃相关神经元自发放电的影响。方法 实验采用大鼠大脑定位及金属微电极技术记录了41只麻醉的Wistar大鼠孤束核内与扩张胃运动相关神经元的放电情况,并通过大鼠的颈静脉给予不同剂量的Secretin及抗血清,观察Secretin对该类细胞电活动的影响。结果 在41只大鼠孤束核中,共记录到对扩胃有反应的神经元36个,27个呈兴奋,占75%,9个呈抑制,占25%。颈静脉注射Secretin能使孤束核内对水囊扩张胃呈兴奋的神经元自发放电减少,呈抑制反应的神经元自发放电增多。结论 外周的Secretin是通过影响胃肠相关神经元电活动来调节胃肠运动的,这种影响呈一定量-效关系,而承担这一信息传递的可能就是膈下迷走神经。

【关键词】  secretin 孤束核 扩胃相关神经元 自发放电


    The influence of the spontaneous discharge of the gastric distention related neurons in neuclei tractus solitarii by intravencus injection of secretin

    CHEN Wei,SUI Hong,LU Jie.Physilogic Teaching and Research Room,Chongqing Medical University,Chongqing 400016,China

    【Abstract】  Objective and Methods  Spontaneous discharge of the gastric distention related neurons in NTS was recorded in urethane-anesthetized rats through the technique of  rat’s cerebral localization and metal microelectrode. The effect of secretin on electricity activity of gastric distention related neurons in NTS was investigated by intravenous injection of different dosage of secretin (0.04, 0.08, 0.16 μg/kg) and rabbit’s secretin antiserum by us. Results  In 41 rats’ NTS, among which 36 showed respones for gastric distention;9(25%) of them showed  inhibition;27(75%) showed excitement. Conclusion  The spontaneous discharge of the gastic distention neurons were influenced by injecting secretin into vein of the rats and the information could be transmited on subdiaphragmatic vagus nerve.

    【Key words】  secretin;neuclei tractus solitarii(NTS);gastric distention related neurons;spontaneous discharge

    促胰液素(Secretin)是由位于十二指肠和空肠上段黏膜中的S细胞分泌,由27个氨基酸组成的具有螺旋结构的碱性多肽,具有调节胰腺外分泌、抑制胃酸分泌和胃运动等多种生理功能[1]。在Secretin调控胃肠道运动功能的研究方面,人们很早就注意到Secretin的功能发挥和迷走神经的活动有密切关系。然而,长期以来大多研究都集中在迷走神经的传出冲动对Secretin分泌的调节,直到近几年,人们发现迷走神经的传入冲动与Secretin生物学效应的密切关系。国外有资料显示:静脉注入Secretin数天后能使孤束核(NTS)内的fos基因表达显著增加,切断膈下迷走神经7天后,上述反应消失[2]。我们也观察到Secretin能抑制扩胃引起的膈下迷走神经传入冲动的增加[3]。这些研究提示外周的Secretin可通过改变迷走神经传入冲动而发挥作用,并且对中枢神经核团产生影响。但是外周Secretin对迷走神经传入相关的孤束核内胃肠相关神经元活动有何直接影响,则知之甚少。我们在前期研究的基础上,采用金属微电极在孤束核内记录到与胃运动相关的神经元放电,并观察不同剂量的Secretin对胃运动相关神经元的影响,以期进一步了解外周Secretin对中枢核团内胃肠相关神经元电活动的作用情况。

  1  材料与方法

    1.1  实验动物  健康成年Wistar大鼠41只(由重庆医科大学动物实验中心提供),体重250~300g,雌雄不拘。实验前禁食24h,自由饮水。

    1.2  实验试剂及器材  Secretin由美国罗彻斯特大学医学中心消化和肝病中心馈赠,用0.2%BSA溶液配置成1μg/ml的标准液、0.2%BSA溶液备用。大鼠大脑立体定位仪(日本成茂公司),2~3MΩ钨丝微电极(Freserick Haer & Co.美国),RJG-4022二道生理记录仪(日本光电公司),BI-2000图像分析系统。

    1.3  实验方法  大鼠以20%乌拉坦腹腔注射麻醉(20% Urethane,6ml/kg称重),颈部正中切开,气管插管,备人工呼吸用。一侧颈静脉插管输液,备注射药物用。(1)大鼠扩胃水囊的安置:腹部剑突下皮肤正中切口,于胃大弯膜部作切口,将扩张用的水囊经胃大弯切口置入胃体部,实验时向水囊内注水3ml(1ml/s)扩张胃作为对胃壁机械感受器的刺激。(2)暴露大鼠延髓以及闩部(obex)点,然后将大鼠头部固定在定位仪上,按照Paxinos-Watson图谱在孤束核区(坐标:以Obex为零点,前后0~0.5mm;旁开0~1.0mm;深度0~0.9mm)用钨丝微电极引导细胞单位放电,经DAB-1100直方图仪作脉冲计数直方图处理后用RJG-4022二道生理记录仪记录,记录的直方图用BI-2000图像分析系统计算面积,获得的数据进行统计分析。

    整个实验中动物肛温保持在38℃左右,并持续监测心电。手术操作完成后,各项指标在稳定20min后进行记录。

    1.4  统计学处理  采用SAS统计软件作处理。实验数据用均数±标准差(x±s)表示,实验采用多因素方差分析作统计分析。以P<0.05为差异有显著性。

    2  结果

    2.1  孤束核内扩胃相关神经元  实验共观察41只大白鼠,用二道生理记录仪记录到放电细胞197个,其中对水囊扩张胃体有反应的神经元有36个,对扩胃反应呈兴奋的神经元有27个占75%,对扩胃反应呈抑制的有9个占25%,其余均为与扩胃无关或者无法判断的类属的细胞。实验中只对放电良好的36个扩胃有反应的神经元进行了处理,其中27个神经元对扩胃放电呈抑制反应,9个呈兴奋反应。如图1。

    图1  孤束核内两种对扩胃反应不同的神经元放电

    Fig 1  different electrical discharge of two kinds of neurone by distending stomachus in NTS2.2  Secretin对孤束核内扩胃兴奋神经元自发放电的影响  分别按0.04μg/kg(小剂量组)、0.08μg/kg(中剂量组)、0.16μg/kg(大剂量组)取Secretin标准液后用0.2%的BSA配制成0.3ml溶液,由颈静脉缓慢注射(t=2min)(n=7), 对照组注射0.2%的BSA 0.3ml(n=6),结果显示:该类神经元的自发放电减少(P<0.05),这种减少趋势约持续5~20min,然后逐渐恢复,小剂量组神经元放电从给药前的扫描面积37.18±2.87减少到29.34±5.43(P<0.05),而中剂量组和大剂量组的神经元放电扫描面积分别从给药前的37.09±3.57减少到24.58±2.31和38.76±2.13减少到20.16±3.49(P<0.05),小剂量组对神经元放电的影响明显小于中剂量组和大剂量组(P>0.05),说明Secretin抑制该类神经元放电并具有一定剂量依赖性,如图2、3。

    2.3  外周Secretin对孤束核内扩胃抑制神经元自发放电的影响  本实验共观察了9个对水囊扩张胃体反应呈抑制的神经元对大剂量Secretin,的影响。结果显示:外周的Secretin能促进扩胃抑制神经元的自发放电。在0~10min内,神经元的自发放电逐渐增加(P<0.05),放电直方图面积由33.66±2.39增加到46.15±13.16,大约10~20min内神经元放电保持稳定,20min过后神经元放电开始下降。观察30min后,神经元放电基本恢复到对照水平(P>0.05)。如图4、5。

  3  讨论

    众所周知,膈下迷走神经是支配胃肠道的主要神经,胃肠感受器信号主要通过膈下迷走神经中约75%的感觉传入纤维上传至中枢神经系统。而膈下迷走神经与孤束核有着密切联系, Crawley等[4]用损伤迷走神经、孤束核、中脑和室旁核的方法, 证明迷走神经可将胃肠道传入信息传到NTS,而后再与脑内的其他结构联系,调节胃肠道的分泌和运动功能。然而以往众多研究集中在证实膈下迷走神经传出冲动对胃肠道运动的调节上,而本实验通过微电极和水囊扩胃的方法在孤束核内观察到两类与胃肠运动相关的神经元在静脉给予Secretin后,对胃扩张运动反应呈兴奋表现的神经元自发放电减少,并有一定的量-效和时-效关系,而对胃扩张运动反应呈抑制表现的神经元自发放电增加,且呈一定时-效关系,这表明外周的Secretin有可能通过影响迷走神经的传入冲动或者直接作用于中枢胃肠相关神经元来调节胃肠的运动,并且这种作用是抑制性的。 图5  大剂量Secretin对孤束核中扩胃相关神经元自发放电的影响 由于Secretin是由27个氨基酸残基组成的碱性多肽,较难通过血-脑屏障,这种外周的Secretin影响中枢神经元放电的途径可能有以下几种:(1)Secretin可能作用于胃肠道内机械感受器,使感受器对扩张刺激减小,从而使迷走神经传入冲动改变进而引起中枢胃肠相关神经元放电变化,达到调节胃肠运动的目的。周吕[5]等向离体的胃肌条水浴槽中加入Secretin后发现Secretin能直接抑制大鼠胃Cajal细胞的活动,从而通过抑制胃肠平滑肌的慢波电位来抑制平滑肌的运动。 我们前期研究也观察到Secretin能抑制扩胃引起的膈下迷走神经传入冲动的增加[2]。(2)Secretin还可能作用于迷走神经干或迷走神经干上的结状神经节,实验证实动脉灌注Secretin能使结状神经节内对5-HT有反应的神经元放电增加,而且结状神经节内有Secretin受体mRNA的表达[6],尽管如此也有学者认为大脑的最后区(AP)是缺乏血-脑屏障的,外周Secretin有可能穿过最后区进入脑内,而且该机制还有可能是外周的Secretin治疗孤独症的通道,有资料证实,静脉注射Secretin,能使AP、NTS、CeA (中央核杏仁体)等核团中c-fos的表达显著增加[7],这显然不是只依靠迷走神经的传入所能产生的效应,有学者认为大脑的最后区(AP)是缺乏血-脑屏障的,外周Secretin有可能穿过最后区进入脑内,而且该机制还有可能是外周的Secretin治疗孤独症的通道,至于外周的Secretin究竟是通过何种途径作用于中枢神经元的,还有待进一步研究证实。

 

【参考文献】
  1 William Y,CheyTa-Min Chang. Secretin. 100 years later, Journal of gastro- enterology,2003,38(1):1025-1035.

2 Li P,Chang TM, Chey WY.Secretin inhibits gastric acid secretion via a vagal afferent pathway in rats. American Journal of Physiology,1998,275(1):22-28.

3 陆杰,赵瑛,黄仲荪.促胰液素抑制胃扩张引起的膈下迷走神经传入放电的电生理研究.重庆医科大学学报,2003,28(4):417-420.

4 Crawley JN,Schwaber JS.Abolition of the behavioral effects of cholecystokinin following bilateral radiofrequency lesions of the parvocellular subdivision of the nucleus tractus solitarius Brain Research,1984,295(2):289-299.

5 周吕,王礼建,袁勃.促胰液素通过Cajal间质细胞促进胃平滑肌舒张.基础医学与临床,2003,23(6):612-615.

6 Li Y,Wu X,Yao H.Secretin activates vagal primary afferent neurons in the rat: evidence from electrophysiological animmunohisto- chemical studies. American Journal of Physiology Gastrointestinal & Liver Physiology,2005,289(4):745-752.

7 Goulet M, Shiromani PJA Secretin i.v. infusion activates gene expression in the central amygdalao frats. Neuroscience,2003,118(4):881-888.


作者单位:400016 重庆,重庆医科大学生理教研室


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