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靜脈給予Secretin對大鼠孤束核內擴胃相關神經元自發放電的影響

來源:《中華醫學研究雜志》 作者:陳衛 2008-7-4
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摘要: 【摘要】 目的 探討靜脈給予Secretin對大鼠孤束核內擴胃相關神經元自發放電的影響。方法 實驗采用大鼠大腦定位及金屬微電極技術記錄了41只麻醉的Wistar大鼠孤束核內與擴張胃運動相關神經元的放電情況,并通過大鼠的頸靜脈給予不同劑量的Secretin及抗血清,觀察Secretin對該類細胞電活動的影響。結果 在41只大鼠孤......


【摘要】  目的 探討靜脈給予Secretin對大鼠孤束核內擴胃相關神經元自發放電的影響。方法 實驗采用大鼠大腦定位及金屬微電極技術記錄了41只麻醉的Wistar大鼠孤束核內與擴張胃運動相關神經元的放電情況,并通過大鼠的頸靜脈給予不同劑量的Secretin及抗血清,觀察Secretin對該類細胞電活動的影響。結果 在41只大鼠孤束核中,共記錄到對擴胃有反應的神經元36個,27個呈興奮,占75%,9個呈抑制,占25%。頸靜脈注射Secretin能使孤束核內對水囊擴張胃呈興奮的神經元自發放電減少,呈抑制反應的神經元自發放電增多。結論 外周的Secretin是通過影響胃腸相關神經元電活動來調節胃腸運動的,這種影響呈一定量-效關系,而承擔這一信息傳遞的可能就是膈下迷走神經。

【關鍵詞】  secretin 孤束核 擴胃相關神經元 自發放電


    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)是由位于十二指腸和空腸上段黏膜中的S細胞分泌,由27個氨基酸組成的具有螺旋結構的堿性多肽,具有調節胰腺外分泌、抑制胃酸分泌和胃運動等多種生理功能[1]。在Secretin調控胃腸道運動功能的研究方面,人們很早就注意到Secretin的功能發揮和迷走神經的活動有密切關系。然而,長期以來大多研究都集中在迷走神經的傳出沖動對Secretin分泌的調節,直到近幾年,人們發現迷走神經的傳入沖動與Secretin生物學效應的密切關系。國外有資料顯示:靜脈注入Secretin數天后能使孤束核(NTS)內的fos基因表達顯著增加,切斷膈下迷走神經7天后,上述反應消失[2]。我們也觀察到Secretin能抑制擴胃引起的膈下迷走神經傳入沖動的增加[3]。這些研究提示外周的Secretin可通過改變迷走神經傳入沖動而發揮作用,并且對中樞神經核團產生影響。但是外周Secretin對迷走神經傳入相關的孤束核內胃腸相關神經元活動有何直接影響,則知之甚少。我們在前期研究的基礎上,采用金屬微電極在孤束核內記錄到與胃運動相關的神經元放電,并觀察不同劑量的Secretin對胃運動相關神經元的影響,以期進一步了解外周Secretin對中樞核團內胃腸相關神經元電活動的作用情況。

  1  材料與方法

    1.1  實驗動物  健康成年Wistar大鼠41只(由重慶醫科大學動物實驗中心提供),體重250~300g,雌雄不拘。實驗前禁食24h,自由飲水。

    1.2  實驗試劑及器材  Secretin由美國羅徹斯特大學醫學中心消化和肝病中心饋贈,用0.2%BSA溶液配置成1μg/ml的標準液、0.2%BSA溶液備用。大鼠大腦立體定位儀(日本成茂公司),2~3MΩ鎢絲微電極(Freserick Haer & Co.美國),RJG-4022二道生理記錄儀(日本光電公司),BI-2000圖像分析系統。

    1.3  實驗方法  大鼠以20%烏拉坦腹腔注射麻醉(20% Urethane,6ml/kg稱重),頸部正中切開,氣管插管,備人工呼吸用。一側頸靜脈插管輸液,備注射藥物用。(1)大鼠擴胃水囊的安置:腹部劍突下皮膚正中切口,于胃大彎膜部作切口,將擴張用的水囊經胃大彎切口置入胃體部,實驗時向水囊內注水3ml(1ml/s)擴張胃作為對胃壁機械感受器的刺激。(2)暴露大鼠延髓以及閂部(obex)點,然后將大鼠頭部固定在定位儀上,按照Paxinos-Watson圖譜在孤束核區(坐標:以Obex為零點,前后0~0.5mm;旁開0~1.0mm;深度0~0.9mm)用鎢絲微電極引導細胞單位放電,經DAB-1100直方圖儀作脈沖計數直方圖處理后用RJG-4022二道生理記錄儀記錄,記錄的直方圖用BI-2000圖像分析系統計算面積,獲得的數據進行統計分析。

    整個實驗中動物肛溫保持在38℃左右,并持續監測心電。手術操作完成后,各項指標在穩定20min后進行記錄。

    1.4  統計學處理  采用SAS統計軟件作處理。實驗數據用均數±標準差(x±s)表示,實驗采用多因素方差分析作統計分析。以P<0.05為差異有顯著性。

    2  結果

    2.1  孤束核內擴胃相關神經元  實驗共觀察41只大白鼠,用二道生理記錄儀記錄到放電細胞197個,其中對水囊擴張胃體有反應的神經元有36個,對擴胃反應呈興奮的神經元有27個占75%,對擴胃反應呈抑制的有9個占25%,其余均為與擴胃無關或者無法判斷的類屬的細胞。實驗中只對放電良好的36個擴胃有反應的神經元進行了處理,其中27個神經元對擴胃放電呈抑制反應,9個呈興奮反應。如圖1。

    圖1  孤束核內兩種對擴胃反應不同的神經元放電

    Fig 1  different electrical discharge of two kinds of neurone by distending stomachus in NTS2.2  Secretin對孤束核內擴胃興奮神經元自發放電的影響  分別按0.04μg/kg(小劑量組)、0.08μg/kg(中劑量組)、0.16μg/kg(大劑量組)取Secretin標準液后用0.2%的BSA配制成0.3ml溶液,由頸靜脈緩慢注射(t=2min)(n=7), 對照組注射0.2%的BSA 0.3ml(n=6),結果顯示:該類神經元的自發放電減少(P<0.05),這種減少趨勢約持續5~20min,然后逐漸恢復,小劑量組神經元放電從給藥前的掃描面積37.18±2.87減少到29.34±5.43(P<0.05),而中劑量組和大劑量組的神經元放電掃描面積分別從給藥前的37.09±3.57減少到24.58±2.31和38.76±2.13減少到20.16±3.49(P<0.05),小劑量組對神經元放電的影響明顯小于中劑量組和大劑量組(P>0.05),說明Secretin抑制該類神經元放電并具有一定劑量依賴性,如圖2、3。

    2.3  外周Secretin對孤束核內擴胃抑制神經元自發放電的影響  本實驗共觀察了9個對水囊擴張胃體反應呈抑制的神經元對大劑量Secretin,的影響。結果顯示:外周的Secretin能促進擴胃抑制神經元的自發放電。在0~10min內,神經元的自發放電逐漸增加(P<0.05),放電直方圖面積由33.66±2.39增加到46.15±13.16,大約10~20min內神經元放電保持穩定,20min過后神經元放電開始下降。觀察30min后,神經元放電基本恢復到對照水平(P>0.05)。如圖4、5。

  3  討論

    眾所周知,膈下迷走神經是支配胃腸道的主要神經,胃腸感受器信號主要通過膈下迷走神經中約75%的感覺傳入纖維上傳至中樞神經系統。而膈下迷走神經與孤束核有著密切聯系, Crawley等[4]用損傷迷走神經、孤束核、中腦和室旁核的方法, 證明迷走神經可將胃腸道傳入信息傳到NTS,而后再與腦內的其他結構聯系,調節胃腸道的分泌和運動功能。然而以往眾多研究集中在證實膈下迷走神經傳出沖動對胃腸道運動的調節上,而本實驗通過微電極和水囊擴胃的方法在孤束核內觀察到兩類與胃腸運動相關的神經元在靜脈給予Secretin后,對胃擴張運動反應呈興奮表現的神經元自發放電減少,并有一定的量-效和時-效關系,而對胃擴張運動反應呈抑制表現的神經元自發放電增加,且呈一定時-效關系,這表明外周的Secretin有可能通過影響迷走神經的傳入沖動或者直接作用于中樞胃腸相關神經元來調節胃腸的運動,并且這種作用是抑制性的。 圖5  大劑量Secretin對孤束核中擴胃相關神經元自發放電的影響 由于Secretin是由27個氨基酸殘基組成的堿性多肽,較難通過血-腦屏障,這種外周的Secretin影響中樞神經元放電的途徑可能有以下幾種:(1)Secretin可能作用于胃腸道內機械感受器,使感受器對擴張刺激減小,從而使迷走神經傳入沖動改變進而引起中樞胃腸相關神經元放電變化,達到調節胃腸運動的目的。周呂[5]等向離體的胃肌條水浴槽中加入Secretin后發現Secretin能直接抑制大鼠胃Cajal細胞的活動,從而通過抑制胃腸平滑肌的慢波電位來抑制平滑肌的運動。 我們前期研究也觀察到Secretin能抑制擴胃引起的膈下迷走神經傳入沖動的增加[2]。(2)Secretin還可能作用于迷走神經干或迷走神經干上的結狀神經節,實驗證實動脈灌注Secretin能使結狀神經節內對5-HT有反應的神經元放電增加,而且結狀神經節內有Secretin受體mRNA的表達[6],盡管如此也有學者認為大腦的最后區(AP)是缺乏血-腦屏障的,外周Secretin有可能穿過最后區進入腦內,而且該機制還有可能是外周的Secretin治療孤獨癥的通道,有資料證實,靜脈注射Secretin,能使AP、NTS、CeA (中央核杏仁體)等核團中c-fos的表達顯著增加[7],這顯然不是只依靠迷走神經的傳入所能產生的效應,有學者認為大腦的最后區(AP)是缺乏血-腦屏障的,外周Secretin有可能穿過最后區進入腦內,而且該機制還有可能是外周的Secretin治療孤獨癥的通道,至于外周的Secretin究竟是通過何種途徑作用于中樞神經元的,還有待進一步研究證實。

 

【參考文獻】
  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 陸杰,趙瑛,黃仲蓀.促胰液素抑制胃擴張引起的膈下迷走神經傳入放電的電生理研究.重慶醫科大學學報,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 周呂,王禮建,袁勃.促胰液素通過Cajal間質細胞促進胃平滑肌舒張.基礎醫學與臨床,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.


作者單位:400016 重慶,重慶醫科大學生理教研室


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