生理学报 1999年第6期第51卷

河北医科大学基础医学研究所病理生理学研究室；石家庄；050017李清君**;李文斌;曾静波;王弘刚

关键词：一氧化氮；突触传递；垂直眼球运动神经元；Forel′s field H

摘要：本研究探讨内源性一氧化氮(NO)对猫中脑^。间脑结合部Forel′s field H(FFH)区神经元与下斜肌(inferior oblique, IO)眼球运动神经元(oculomotoneurons, OMNs)之间兴奋性突触传递的影响。首先电刺激FFH内侧区, 在IO OMNs池内诱发兴奋性单突触电场电位,然后观察颈动脉注入NO合酶抑制剂N-硝基-L-精氨酸(L-NNA)后这一电位的变化。结果表明, 应用L-NNA 后2～3 min, 这一突触后电位的振幅开始逐渐减小,6～10 min时减小至最低水平, 而后缓慢恢复。预先给予NO前体L-精氨酸(L-Arg)可抵消L-NNA的上述效应, 但L-Arg本身并不引起这一电位出现变化。这些结果提示: 生理情况下, 动眼神经核内存在着NO的基础释放, NO对FFH 神经元与OMNs之间的突触传递过程具有促进作用。

中脑^。间脑结合部旁正中区在垂直眼球运动的发生上起重要作用。在猫脑内, 与这一区域相对应的神经结构是Forel′s field H(FFH)的背内侧部^［1］。业已证实,FFH内的一些神经元与垂直眼球运动神经元(oculomotoneurons, OMNs)之间存在着兴奋性单突触联系, 通过此联系启动垂直眼球运动^［2］。这一突触传递受哪些因素的影响有待进一步研究。近年来,一氧化氮(NO)对神经突触传递的影响已受到广泛关注, 但研究结果并不一致。NO合酶(NOS)抑制剂可以抑制海马脑区突触传递的长时程增强, 并可抑制小脑突触传递的长时程抑制^［3～5］;在大脑皮层、脊髓、中脑及交感神经节内, NOS抑制剂可以使突触后电位变小, 表明NO 对这些区域的突触传递具有促进作用^［6～8］;而在蓝斑, NOS 抑制剂则可使突触后电位增大, 表明NO 对这一区域的突触传递起抑制作用^［9］。由此可见, NO对不同部位的突触传递过程具有不同的影响。此外,上述研究均在离体脑片上进行, 在体情况下NO的影响如何尚需进一步研究。本研究采用整体实验动物, 观察NOS抑制剂N-硝基-L-精氨酸(L-NNA),及NO前体L-精氨酸(L-Arg), 对FFH电刺激诱发眼球下斜肌(inferior oblique, IO) OMNs兴奋所产生的突触后电位的影响,以探讨整体情况下内源性NO对这一突触传递过程的调节作用。

1材料和方法

1.1实验动物与分组实验选用健康猫36只, 雄雌不拘,体重3.1～4.0 kg。 实验动物分4组。 组1: 猫12只, 颈动脉注入L-NNA, 10 mg/kg。 组2: 猫6只, 颈动脉注入去甲基肾上腺素(NE),0.1 mg/kg。 组3: 猫8只, 颈动脉注入L-Arg, 100 mg/kg。 组4: 猫10只, 颈动脉注入L-Arg (100 mg/kg)10 min后, 再注入L-NNA (10 mg/kg)。 分别观察上述药物对电刺激FFH区在IO OMNs 池诱发的突触后电位的影响。

1.2一般手术操作动物在乙醚麻醉下行气管插管, 进行人工呼吸。 分离左侧股动脉并插管, 连接水银检压计以备观察血压。 分离左侧颈动脉, 插管以备给药。 分离并切断两侧减压神经。将猫固定于脑立体定位仪上(江湾Ⅰ型C)。 采用眼眶入路, 摘除眼球。 分离出支配IO的动眼神经分支, 并固定于钩状Ag-AgCl 刺激电极上, 以备逆行刺激。去除部分顶枕颅骨后, 将其下的顶枕叶皮层及皮层下脑组织切除, 暴露出双侧丘脑和上丘的背面, 以备插入电极。 完成上述手术后停止乙醚麻醉, 改用水合氯醛麻醉(30～40 mg /kg, ip)。

1.3突触后电位记录玻璃管微电极, 充以2 mol/L NaCl 溶液, 阻抗1～2 MΩ, 用于记录IO OMNs 产生的突触后电位。 在猫脑立体定位图谱指引下, 将此电极通过暴露的上丘背面向动眼神经核插入, 通过观察刺激IO神经诱发的IO OMNs 的逆行兴奋,将电极定位于IO OMN池的中心区域。 将一同心圆金属针型刺激电极通过暴露的丘脑背面插入中脑^。间脑结合部的FFH内侧区,通过刺激该区域诱发IO OMNs 产生突触后电位, 以能诱发出最大电位区域为最佳刺激区, 将电极定位于该区域内。 实验结束后做组织学连续切片证实电极位置。刺激信号为单一矩形波脉冲, 时程0.1 ms, 强度40 μA。 诱发的电位信号经放大器放大后通过示波器重叠照相(3～7次)进行记录。

1.4实验过程获得稳定的突触后电位后, 将实验用药(于实验当时溶于3 ml 生理盐水中)经左侧颈动脉缓慢注入,1 min注完。 观察各种药物对电刺激FFH 区在IO OMNs池诱发的兴奋性突触后电位的影响。 观察时间为1 h。 为了排除颈动脉注入3 ml 溶液造成的脑血流改变对突触后电位产生影响的可能性,部分动物在给药前颈动脉内注入3 ml 生理盐水作为对照。

1.5实验药品L-NNA 为Sigma公司产品。 L-Arg为第二军医大学药学系合成药研究室研制产品。 NE为上海制药厂产品。

1.6统计学处理全部数据经统计学处理, 用平均数±标准差(x±s)表示, 给药前后数据进行t 检验。

2结果

刺激同侧FFH内侧区, 可在IO OMNs池诱发一电场电位。 这一电场电位通常为一负性慢波, 潜伏期在0.8～1.2 ms, 时程3～5 ms(图1, control)。 业已证实, 这一电位为FFH区神经元的兴奋经单突触传递引起的IO OMNs的兴奋性突触后电位的细胞外对照物(counterpart)^［2］,表明FFH神经元与IO OMNs之间存在兴奋性单突触联系。

图1刺激FFH诱发的IO OMN池内兴奋性单突触电场电位以及在L-NNA作用下该电位变化的原始记录

Fig.1An original record showing the excitatory monosynaptic field potential in the pool of IO OMNs induced by stimulation of FFH and the effect of L-NNA

2.1 l-NNA效应

注入 l-NNA后2～3 min,这一兴奋性单突触电场电位的振幅开始减小, 6～10 min时减小至最低水平,平均降低72%。之后开始缓慢恢复,至注药后1 h,突触后电位尚未能完全恢复(图1, 2)。

注入 l-NNA后,动物血压急剧上升, 3～4 min时可达21～23 kPa,之后维持于此水平达1 h以上(图2)。

图2应用L-NNA后, 刺激FFH诱发的IO OMN池兴奋性单突触电场电位以及血压的变化

Fig.2Changes in the amplitude of the excitatory monosynaptic field potential in the pool of IO OMNs induced by stimulation of FFH and in the blood pressure after administration of L-NNA

The arrow indicates the onset of administration of L-NNA.^*P＜0.05,compared with control group.

2.2NE效应

为排除注入L-NNA后出现的上述电位变化是由于血压变化所引起的可能性, 观察了颈动脉注入NE后突触后电位及血压的变化。 当注入NE使血压升至与注入L-NNA所至相同高度时,突触后电位的振幅未发生显著改变(P＞0.05, 图3)。

图4L-Arg对刺激FFH诱发的IO OMN池兴奋性

单突触电场电位的影响

fig.4Effects of L-Arg on the excitatory monosynaptic field potential in the pool of IO OMNs induced by stimulation of FFH

A. An original record. B. Changes in the amplitude of the potential after administration of L-Arg alone. The arrow indicates the onset of administration of L-Arg.

2.3.2L-Arg对L-NNA效应的影响颈动脉注入L-Arg 10 min后, 再注入L-NNA, 单独应用L-NNA所引起的突触后电位振幅减小的现象未再出现(图5);同时, L-NNA亦未再引起动物血压明显升高。 表明L-NNA的效应可被预先给予L-Arg所对消。

图5预先给予L-Arg 10 min后再给予L-NNA,对刺激FFH诱发的IO OMN池兴奋性单突触电场电位的影响

Fig.5Effects of L-NNA on the excitatory monosynaptic field potential in the pool of IO OMNs induced by stimulation of FFH 10 min after preconditioning with L-Arg

A. An original record. B. Changes in the amplitude. The arrow indicates the onset of the administration of L-NNA.

3讨论

关于NO对突触传递影响的研究, 多采用在离体脑片上记录突触后电位的方法^［6～9