5－羟色胺受体－2拮抗剂米安色林对大鼠底丘脑核神经元活动的影响
作者：王涛 刘健 王爽 韩玲娜 李强
【摘要】 目的 观察5?羟色胺(5?HT)受体?2拮抗剂米安色林对大鼠底丘脑核(STN)神经元活动的影响。方法 应用在体细胞外电生记录的方法观察经静脉注射的米安色林(2mg/kg)对大鼠STN神经元自发电活动的作用。结果 米安色林能够显著增强STN神经元的放电频率(P<0.05)，使其从(7.77±5.28)Hz增至(9.12±5.28)Hz，而神经元的放电形式没有变化。结论 米安色林通过5－HT2受体增加STN神经元的活动。
【关键词】 底丘脑核；米安色林；5?羟色胺；电生理学
The effect of mianserin, 5?HT2 receptor antagonist,on the activity of subthalamic neurons in rats
ABSTRACT: Objective To study the effect of 5?hydroxytryptamine?2 (5?HT2) receptor antagonist, mianserin, on the neuronal avtivity of the subthalamic nucleus (STN) in rats. Methods The effect of mianserin (2mg/kg, i.v.) on the spontaneous firing of subthalamic neurons was observed by extracellular recording in vivo. Results Mianserin significantly increased the firing rate of subthalamic neurons from (7.77±5.28) Hz to (9.12±5.28) Hz (P<0.05), whereas the firing pattern of these neurons did not change. Conclusion Mianserin increases the neuronal activity of the STN via 5?HT2 receptor subtype in the rat.
KEY WORDS: subthalamus nucleus; mianserin; 5?hydroxytryptamine; electrophysiology
底丘脑核(subthalamic nucleus, STN)位于基底神经节环路的间接通路上，对基底神经节的传出活动具有重要的调节作用。STN主要由谷氨酸能神经元构成。它接受来自大脑皮质、丘脑、苍白球外侧段和脑干等脑区的投射纤维，并发出纤维投射到苍白球、纹状体、黑质和脑干等部位[1?2] 。解剖学研究发现中脑缝核发出5?羟色胺(5?hydroxytryptamine, 5?HT)能纤维支配STN，STN的神经元也有5?HT1,2受体亚型表达。STN内5?HT2受体的兴奋可引起大鼠向对侧旋转，阻断该受体能够抑制阿朴吗啡诱发的刻板动作[3] 。中脑缝核的损毁加重了STN神经元5?HT2受体兴奋引起的大鼠口面部运动障碍[4] 。另外，离体电生理学实验提示5?HT2受体的激活增加STN神经元的电活动[5] 。这些研究表明中脑缝核的5?HT能纤维投射影响STN神经元的活动。但是，目前尚无在体情况下5?HT2受体对STN神经元活动影响的报道。因此，本实验采用在体细胞外电生理学记录的方法，观察静脉注射5?HT2受体拮抗剂米安色林(mianserin)后STN神经元活动的变化，以探讨5?HT2受体在STN神经元活动中的作用。
1 材料与方法
1.1 动物和药品 雄性SD大鼠30只，体重250-320g，由西安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℃，24h昼夜循环光照，自由摄食饮水。大鼠随机分为2组：对照组(n=8)和实验组(n=22)。实验所用5?HT2受体拮抗剂米安色林购自美国Sigma公司。
1.2 电生理学记录和放电形式的分析 大鼠用氨基甲酸乙酯(1.2g/kg)腹腔注射麻醉，行气管和静脉插管术后将头固定于脑立体定位仪上，根据Paxinos?Watson大鼠脑立体定位图谱确定右侧STN的位置：AP 3.4-3.6mm；L 2.0-2.3mm；D 6.8-7.3mm[6]。采用玻璃微电极细胞外记录的方法记录STN神经元的放电活动，电极尖端直径1-2μm，阻抗10-20MΩ，电极充灌0.5mol/L醋酸钠溶液，含0.2g/L滂胺天蓝。细胞放电经MEZ?8301微电极放大器显示于VC?11记忆示波器上，以观察电位波形和细胞放电的形式，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输入机，进行实时观察、储存以及放电频率和形式的分析。记录到STN神经元自发放电后稳定10min，然后通过颈外静脉在2min内分别向对照组大鼠注射生理盐水(0.5mL/kg)，向实验组大鼠注射米安色林溶液(4mg/mL，0.5mL/kg)，待生理盐水或药物注射完后再观察STN神经元的放电活动，时间20min。注射生理盐水或药物后，STN神经元放电形式的变化采用平均放电间隔(mean interspike interval, mean ISI)、众数(mode)、不对称指数(asymmetry index)和变异系数(coefficient of variation)进行分析[7]。整个实验过程中监测大鼠的心电变化和直肠温度[维持在(37±0.5)℃]。电生理学记录完毕后，通过玻璃微电极电泳滂胺天蓝，标记最后一个记录位点(-20μA，15min)。大鼠深度麻醉后，经左心室灌注生理盐水150mL，随后用40g/L多聚甲醛150mL灌注固定。取脑后固定4h，再置于200g/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，以确定记录点的位置。
1.3 统计学处理 实验结果以±s示，对照组和实验组STN神经元注射前后放电频率和放电形式参数的差异用SPSS13.0软件分别进行配对t检验；对照组注射生理盐水后和实验组注射米安色林后放电频率和放电形式参数的差异采用独立样本t检验；注射前后的各类放电形式的比例的差异分别采用χ2检验，P<0.05为显著性差异的标准。
2 结果
实验观察和分析了对照组大鼠的10个STN神经元和实验组大鼠的34个STN神经元在分别给予生理盐水和米安色林后的电活动的变化。结果显示：对照组大鼠STN神经元在注射生理盐水前后的放电频率分别为1.44-18.76Hz[(8.60±5.08)Hz, n=10]和0.74-19.38Hz[(8.17±5.75)Hz, n=10]，注射后放电频率没有显著变化。实验组大鼠STN神经元在注射米安色林前后放电频率分别为0.70-22.53Hz[(7.77±5.28)Hz, n=34]和1.38-24.27Hz[(9.12±5.28)Hz, n=34]，给药后大鼠STN神经元放电频率显著增高(P<0.05，表1、图1)。经检验，对照组大鼠STN神经元注射生理盐水后和实验组大鼠STN神经元注射米安色林后放电频率无显著性差异。
表1 对照组和实验组大鼠STN神经元在注射生理盐水和5?HT2受体拮抗剂米安色林前后放电频率和放电形式的参数的比较（略）
Table 1 Firing rate and firing pattern parameters of neurons recorded in the STN before and after injection of normal saline and 5?HT2 receptor antagonist, mianserin, in control and experimental groups, respectively
*P<0.05 vs. pre?injection
对照组大鼠STN神经元在给予生理盐水前表现为3种放电形式：规则放电神经元2个(20%)，不规则放电神经元7个(70%)，爆发式放电神经元1个(10%)。注射生理盐水后，神经元放电形式的类型和比例均没有改变(表2)。实验组大鼠神经元在给予米安色林前也表现为3种放电形式：规则放电神经元6个(17.6%)，不规则放电神经元24个(70.6%)，爆发式放电神经元4个(11.8%)。给予米安色林后，规则放电神经元7个(20.6%)，不规则放电神经元23个(17.6%)，爆发式放电神经元4个(11.8%)。经卡方检验，给药前后放电形式的类型和比例均没有显著性差异(表2)。经检验，对照组大鼠给予生理盐水前和实验组大鼠给予米安色林前的各类放电形式的比例没有显著性差异，对照组大鼠给予生理盐水后和实验组大鼠给予米安色林后的各类放电形式的比例也没有显著性差异(表2)。
图1 注射生理盐水和5?HT2受体拮抗剂米安色林对大鼠STN神经元放电频率的影响（略）
Fig.1 The rate histograms showing the different effects on the firing rate of subthalamic neurons after injection of normal saline or 5?HT2 receptor antagonist, mianserin (2mg/kg, i.v.), in the rats Normal saline did not change the firing rate of the neuron (A), whereas mianserin significantly increased the firing rate of the neuron (B). The arrows indicate the onset of the injection
表2 对照组和实验组大鼠STN神经元在注射生理盐水和5?HT2受体拮抗剂米安色林前后各类放电形式的比例的比较（略）
Table 2 Comparison of percentage of different firing patterns of neurons recorded in the STN before and after injection of normal saline and 5?HT2 receptor antagonist, mianserin, in control and experimental groups, respectively
3 讨论
实验所观察的神经元均位于STN内。大鼠静脉注射5?HT2受体拮抗剂米安色林后，STN神经元的放电频率显著增高，而没有放电形式的改变。对照组大鼠STN神经元注射生理盐水后和实验组大鼠STN神经元注射米安色林后放电频率和放电形式参数无显著性差异，这可能是由于两组动物来自于不同的总体所造成的。米安色林对STN神经元活动的影响是通过直接和间接途径实现的。分子生物学研究证实STN内有高浓度5?HT2C受体mRNA分布, 免疫组化研究也发现在STN有5?HT2C和5?HT1B受体的表达[8]。激动STN的5?HT2受体可以增强神经元的电活动，而受体的阻断产生抑制作用[5]。因此，米安色林通过阻断5?HT2受体来降低STN神经元的电活动。然而，STN接受脑内许多核团的传入投射，这些传入投射在STN神经元的活动中起重要作用。兴奋性传入主要来自感觉?运动区皮质、丘脑束旁核和中脑脚桥核；抑制性传入则来自苍白球(类似于灵长类苍白球外侧段)和腹侧苍白球[1?2]。前额叶皮质由锥体投射神经元和γ?氨基丁酸(γ?aminobutyric acid, GABA)能中间神经元组成。GABA能中间神经元的轴突末梢与锥体投射神经元形成突触，通过GABAA受体强有力的抑制锥体投射神经元的兴奋性传出[9]。研究证实GABA能中间神经元表达5?HT2受体，该受体的阻断抑制了中间神经元的活动，使锥体投射神经元去抑制，锥体投射神经元的兴奋性传出增加进而引起STN神经元活动增强[9]。丘脑束旁核和中脑脚桥核也发出兴奋性纤维影响STN神经元的活动。但是，目前在这2个核团尚未发现有5?HT2受体的存在[2]。同样，STN接受来自苍白球的抑制性GABA能投射，苍白球神经元有5?HT1B受体的存在，而没有5?HT2受体的表达[10]。腹侧苍白球有抑制性GABA纤维投射到STN，并且腹侧苍白球GABA能神经元表达5?HT2受体，注射米安色林阻断5?HT2受体使GABA能神经元的抑制性传出减少，增加了STN神经元的活动。另外，黑质致密部的多巴胺能神经元有5?HT2受体表达，体循环给予5?HT2B/C拮抗剂SB?200646A使多巴胺能神经元活动显著增强[11]。黑质致密部的多巴胺能神经元发出纤维投射到STN。同时，STN神经元也有多巴胺受体的存在，多巴胺通过多巴胺?1受体加强STN的活动[1,12]。这样，米安色林首先阻断多巴胺能神经元的5?HT2受体使多巴胺能神经元兴奋，引起多巴胺能神经元的传出增多，通过STN神经元的多巴胺?1受体增强神经元的活动。在体情况下神经元的活动受多种因素的影响，神经元表现为兴奋或抑制取决于兴奋性传入和抑制性传入的总和。因此，静脉注射5?HT2受体拮抗剂米安色林引起兴奋性传入增加和抑制性传入减少，导致大鼠STN神经元活动增强。
【】
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