中央杏仁核对胃运动的调控作用及其在束缚-浸水应激反应中的活动特征

摘要

“束缚-浸水”是一种特殊的生理-心理复合应激处理方式。通过将大鼠束缚固定，并浸入冷水中，动物在制动和低温2种外部应激因素的综合干预下，能在极短的时间内产生迷走神经介导的胃运动亢进、胃酸分泌增多以及胃粘膜损伤和溃疡形成等胃的机能障碍和病理现象。研究表明，延髓胃肠初级中枢—迷走复合体（dorsal vagal complex,DVC）神经元的活动亢进以及迷走神经的介导，是束缚-浸水应激（restraint water-immersion stress,RWIS）引起的应激性胃机能亢进及胃粘膜损伤的重要机制。研究还表明，边缘前脑的广泛区域在应激中的神经元c-Fos表达增强，但这些脑区在RWIS诱导的应激反应中扮演的角色尚未完全明了。
　　中央杏仁核（central nucleus of amygdala,CEA）作为边缘应激环路的重要结构，在多种应激反应中表现出核团神经元活动的增强，并显著影响下丘脑-垂体-肾上腺皮质（hypothalamic-pituitary-adrenocortical,HPA）轴的活动。在发挥适应性的调控作用同时， CEA兴奋也可能是某些应激性功能障碍或疾病的发生机制。既往研究表明不同应激对动物CEA的兴奋诱导具有特异性。但是，就诱导出特殊胃病理损伤的复合应激方式—RWIS而言，应激引起的CEA神经元活动的特征如何？与其他应激反应有何不同？在RWIS所致的应激性胃机能障碍中扮演何种角色？这些或鲜见报道，或仍无定论。
　　另外，CEA和胃肠机能的初级调控中枢—DVC间存在密切纤维联系，因此对胃的运动和分泌等机能具有调控效应。关于电刺激CEA对胃运动的调控效应的研究，不同时期的报道结论并不一致：早期报道为兴奋效应，后期有报道称以抑制效应为主。应激状态下的胃运动异常可能是导致各种胃肠疾病的重要外周原因—比如胃运动亢进被认为是动物应激性胃溃疡产生的最主要因素，而胃运动抑制引起胃的排空延迟，临床见于功能性消化不良和肠易激综合症。因此，明确CEA对胃运动的调控效应是确定其在应激性胃机能障碍中角色性质的重要前提之一。
　　基于上述存在的问题，我们进行了以下2个方面的实验研究。
　　首先，鉴于CEA内部结构的异质性，我们在区分CEA内、外侧亚核的基础上重新评价了CEA的胃运动调控效应。主要通过电生理实验技术，我们比较了电刺激内、外侧CEA对胃运动以及DVC神经元放电的影响效应。结果表明，电刺激内侧CEA（medial subdivision of CEA, mCEA）引起胃运动的兴奋，而电刺激外侧CEA（lateral subdivision of CEA,lCEA）引起胃运动的抑制；电刺激mCEA抑制孤束核内侧亚核（medial subdivision of nucleus tractus solitarious, mNTS）的神经元放电、兴奋迷走背核（dorsal motor nucleus of vagus, DMV）的神经元放电，而电刺激lCEA对mNTS和DMV的神经元放电的影响效应相反。mCEA和lCEA对胃运动以及DVC神经元的相反效应可以用CEA内部的GABA能抑制环路来解释，但直接证据还有待进一步通过实验获得。
　　其次，基于上述发现的内、外侧CEA对胃运动的不同调控效应，考虑到电刺激兴奋神经核团和应激过程中神经核的实际活动之间的不同，我们观察了CEA神经元在RWIS中的具体活动特征，具体包括2个实验内容：
　　在第一个实验中，大鼠被随机分为非应激组，束缚应激（restraint stress, RS）组和RWIS组，主要利用免疫组化技术和记录神经元放电技术，比较了大鼠内、外侧CEA神经元的c-Fos表达、神经元放电频率和放电间隔的变异系数（coefficient of variation,CV）等。结果表明，只有RWIS引起胃粘膜损伤；RWIS引起CEA的神经元活动增强；RWIS引起的CEA神经元活动特征不同于单纯RS，具体包括：
　　1）两种应激均诱导lCEA的神经元活动显著增强，但RWIS大鼠lCEA神经元的c-Fos表达显著强于RS；
　　2）mCEA神经元的活动增强仅见于RWIS大鼠；
　　3）RWIS大鼠CEA神经元放电规律性增强，表现为CV显著低于非应激和RS大鼠。
　　在第二个实验中，大鼠被随机分为非应激组，RWIS1h组、RWIS3h组，RS1h组， RS3h组，利用免疫组化双标技术，我们观察了CEA中促肾上腺皮质激素释放激素（corticotrophin-releasing hormone, CRH）能神经元在RWIS中的c-Fos表达特征，并用放免法测定了反映HPA轴活动的促肾上腺皮质激素（adrenocorticotrophic hormone,ACTH）和皮质酮（corticosterone,CORT）的血浆浓度。结果表明，复合了束缚和寒冷2种因素的RWIS，CEA中CRH神经元的c-Fos表达显著增强，且在不同时间段均超过单纯束缚的相关应激反应，类似报道此前未见。该结果反映了复合应激的诱导效应并非每种应激效应的简单叠加（据文献报道，单独寒冷应激抑制CRH神经元活动）。上述CEA中CRH神经元的活动在RWIS中随应激时间延长而增强，而在RS中随应激时间延长而减弱。我们的实验还表明，两种应激均诱导了大鼠HPA轴活动的增强，应激相同时间段的血浆ACTH和CORT浓度的比较结果表明，RWIS大鼠的HPA轴活动显著强于RS大鼠。而且，当应激从1h持续到3h时，RWIS大鼠的HPA轴活动呈显著增强趋势，表现为ACTH和CORT的血浆浓度继续显著升高；而同时RS大鼠的HPA活动却呈现显著减弱的趋势。RWIS中，CEA的CRH神经元和HPA轴的活动之间呈现出明显的互相促进的效应。
　　上述有关RWIS诱导的CEA神经元的活动特征的描述，为阐明CEA介导RWIS应激反应的中枢机制提供了必要的资料。
　　综上所述，我们研究发现，电刺激内、外侧CEA对胃运动分别具有兴奋和抑制的相反调控效应；RWIS过程中，大鼠表现出CEA内、外侧亚核神经元活动增强（lCEA的活动强于mCEA）、CEA中CRH神经元活动的增强以及HPA轴活动的增强等特点，且和单纯RS的应激效应存在显著不同。综合这些效应及相关研究结论来分析，其中mCEA神经元活动增强，可能引起胃运动兴奋，对应激过程中的胃粘膜是具有“损伤”意义的；而lCEA神经元的兴奋、CRH神经元的兴奋以及HPA轴的活动增强等，对于应激过程中的胃粘膜均是（或非常可能是）具有“保护”意义的。相关实验结果反映出CEA在应激调控中所扮演角色的复杂性。因此，虽然CEA神经元活动增强和应激性胃溃疡同时发生在RWIS大鼠，但轻言二者之间存在“因果”关系显然为时过早。CEA在应激性胃粘膜损伤中的作用以及RWIS致胃粘膜损伤的中枢机制均有待进一步研究。

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文献综述:杏仁核与应激性胃肠疾病

1 杏仁核的研究进展

2杏仁核和应激性胃肠疾病

参考文献

实验一 中央杏仁核不同亚核对胃运动和延髓迷走复合体神经元的调控效应

1 引言

2 材料和方法

3结果

4 讨论

参考文献

实验二 中央杏仁核神经元在大鼠束缚-浸水应激中的活动特征

1 引言

2 材料和方法

3结果

4 讨论

参考文献

实验三 中央杏仁核CRH神经元及HPA轴在大鼠束缚-浸水应激中的活动特征

1 引言

2 材料和方法

3结果

4 讨论

参考文献

实 验 小 结

展望

攻读学位期间完成的工作

致谢