大鼠苍白球HCN通道的电生理学和行为学研究

摘要

苍白球作为基底神经节间接环路的重要中继核团,在正常和病理状态下对机体运动功能起重要的调节作用。研究表明超级化激活环核苷酸门控(hyperpolarization-activatedcyclicnucleotide-gated,HCN)通道在苍白球自发起搏电活动中发挥重要作用。形态学研究证实苍白球有HCN通道表达。离体脑片膜片钳研究揭示HCN通道参与调节苍白球神经元自发放电活动。
　　 目的:探讨HCN通道阻断剂ZD7288对正常大鼠和6-羟基多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)帕金森病模型大鼠苍白球神经元的在体电生理效应,ZD7288对氟哌啶醇僵直大鼠整体姿势行为的影响,以及正常和帕金森病模型大鼠苍白球神经元HCN通道各亚型的表达情况。
　　 方法:本实验采用多管微电极在体细胞外电生理记录、帕金森病大鼠模型的制备、埋管术以及免疫组织化学染色等实验方法。
　　 结果:1.在正常大鼠苍白球记录到的35个神经元中,有16个(45.7%)神经元在微量压力注射0.5mMZD7288后自发放电频率由12.0±2.1Hz降低至6.5±1.3Hz,平均降低53.9±6.7%(P＜0.001);另外16个(45.7%)神经元可以被0.SmMZD7288兴奋,自发放电频率由8.9±0.9Hz升高到16.6±1.9Hz,平均升高90.3±14.8%(P＜0.001)。2.在6-OHDA帕金森病模型大鼠损毁侧记录到的27个苍白球神经元中,微量压力注射0.5mMZD7288可以使其中10个(37.0%)神经元的自发放电频率由7.8±2.4Hz降低到3.1±1.3Hz,平均降低70.2±7.5%(P＜0.01);另外15个(55.6%)苍白球神经元在微量压力注射0.5mMZD7288后自发放电频率由7.8±1.4Hz升高至17.1±3.0Hz,平均升高149.8±29.8%(P＜0.001)。3.在6-OHDA帕金森病模型大鼠损毁对侧记录到的28个苍白球神经元中,微量压力注射0.5mMZD7288可以使其中12个(42.9%)神经元的自发放电频率由12.8±2.4Hz降低到7.1±1.4Hz,平均降低46.1±4.6%(P＜0.01);另外10个(35.7%)苍白球神经元在微量压力注射0.5mMZD7288后自发放电频率由7.9±2.4Hz升高至14.3±3.0Hz,平均升高130.7±34.2%(P＜0.01)。在6-OHDA帕金森病模型大鼠,ZD7288对损毁侧苍白球神经元的抑制效应较损毁对侧明显增强,差别有统计学意义(P＜0.05)。4.应用D.AP5(0.8mM)和CNQX(1.0mM)的混合物观察谷氨酸能突触传递是否参与ZD7288介导的兴奋效应。在17个苍白球神经元中,单独给予D-AP5和CNQX的混合物不引起苍白球神经元兴奋性的改变。在D-AP5和CNQX存在的情况下,ZD7288仅兴奋了3个神经元(17.7%),兴奋细胞率较不给予D-AP5和CNQX时(45.7%)明显降低(P＜0.05)。在D-AP5和CNQX存在的情况下,有8个苍白球神经元兴奋性未发生明显改变,无反应细胞率(47.0%)较不给予D-AP5和CNQX时(8.6%)明显升高(P＜0.01)。5.在行为学实验中,腹腔注射氟哌啶醇能使大鼠产生相对稳定的僵直症状,单侧苍白球微量注射ZD7288可致帕金森病僵直模型大鼠出现不同的偏转行为。其中在实验组9只大鼠中,有4只大鼠表现出明显的对侧偏转行为,与生理盐水组相比有统计学意义(u=132.500,P＜0.001);另外5只表现为明显的同侧偏转行为,与生理盐水组相比有统计学意义(u=9.000,P＜0.001)。6.在免疫组织化学染色实验中,正常及帕金森病模型大鼠苍白球内均观察到HCN1、HCN2和HCN4的表达,其中以HCN2亚型为主,HCN1及HCN4呈少到中等量表达。三种亚型在苍白球神经元胞体及神经纤维上均有表达。HCN1亚型在神经元胞体表达较多;HCN2亚型主要表达于神经纤维,胞体表达较少;而HCN4亚型在神经元胞体及神经纤维上的表达量相当。
　　 结论:电生理学研究结果显示ZD7288阻断HCN通道后可改变正常及帕金森病模型大鼠苍白球神经元的兴奋性,分别产生放电频率降低和升高的效应。ZD7288引起的兴奋效应可能与谷氨酸传递有关。行为学实验则进一步揭示苍白球微量注射ZD7288能够诱导氟哌啶醇所致的帕金森病僵直大鼠出现不同的偏转行为,提示可能与ZD7288对苍白球神经元的不同电生理效应有关。形态学研究显示正常及帕金森病模型大鼠苍白球中均有HCN1、HCN2、HCN4受体的表达。
　　 本实验结果为深入探讨苍白球HCN通道在帕金森病发病机制中的作用提供了一定的理论和实验依据。