关于苍白球注射5HT对氟哌啶醇所致大鼠僵直症状影响

【摘要】 目的 探讨苍白球注射5羟色胺（5HT）对氟哌啶醇导致的大鼠僵直症状的调节作用。方法大鼠单侧苍白球埋置套管，恢复3 d后腹腔注射氟哌啶醇（1 mg/kg），苍白球内微量注射不同浓度的5HT，以大鼠张力障碍性体态偏转角度评分作为指标，观察5HT对氟哌啶醇导致的僵直症状的影响。结果 单侧苍白球微量注射5HT可引起模型大鼠头部对侧偏转，5HT浓度在10 nmol/L～100 μmol/L范围内，大鼠体态偏转评分呈现以10 μmol/L为最高分浓度的钟形量效关系。结论 5HT可能通过影响苍白球神经元兴奋性来调节氟哌啶醇所致的大鼠僵直症状。
【关键词】 血清素；苍白球；氟哌啶醇；张力障碍；大鼠
［ABSTRACT］ Objective To investigate the effects of 5HT on globus pallidus of rats with haloperidolinduced catalepsy. Methods A guide cannula was implanted into either side of globus pallidus of rats. Following at least three days of recovery， the rats then received systemic administration of haloperidol (1 mg/kg， i.p) and unilaterally intrapallidal microinjection of various concentrations of 5HT or vehicles， respectively. The anguli of dystonic posturing were recorded and scored. Results In rats with haloperidolinduced catalepsy， intrapallidal microinjection of 5HT caused contralateral dystonic posturing. Within the range of 10 nmol/L-100 μmol/L， 5HT induced a bellshaped concentrationdependent contralateral dystonic posturing with the strongest effect at 10 μmol/L. Conclusion 5HT may be regulated to the haloperidolinduced catalepsy through affecting the excitability of globus pallidus neurons.
　　［KEY WORDS］ Serotonin; Globus pallidus; Haloperidol; Dystonic disorders; Rats
　　大量研究表明，苍白球在整合基底神经核运动信号以及调节基底神经核输出核团的功能中发挥重要作用，并与许多运动障碍性疾病密切相关。电生理实验表明，5羟色胺（5HT）能够影响苍白球神经元的放电频率[1，2]。一系列研究结果显示，5HT参与某些神经退行性疾病如帕金森病的病理生理过程[3]。本实验采用氟哌啶醇致大鼠帕金森病僵直模型，探讨5HT对整体僵直大鼠运动行为的影响。
　　1　　 材料与方法
　　1.1　　 材料
　　1.1.1　　 动物　　 实验选用健康成年雄性Wistar大鼠，体质量280～310 g，由青岛市药品检验所动物中心提供。大鼠在室温（24±1）℃，50%～55%湿度，12 h/12 h昼夜循环光照的环境下饲养，自由进水和饮食。于实验前适应实验室环境1周。每只动物仅使用一次。
　　1.1.2　　 药品　　 5HT、氟哌啶醇购自美国Sigma公司。均在使用前新鲜配制，5HT用无菌生理盐水、氟哌啶醇用DMSO配制。
　　1.2　　 方法
　　1.2.1　　 苍白球套管埋置术　　 将大鼠以水合氯醛（400 mg/kg）行腹腔注射麻醉，俯卧位固定在脑立体定位仪上，充分暴露颅骨表面，用三棱针在颅骨表面苍白球投射区域钻孔，然后将一根长12 mm、内径0.3 mm、外径0.4 mm的不锈钢套管垂直置入一侧苍白球上方，参照大鼠脑图谱，坐标为：前囟后1 mm，矢状缝旁开3 mm，颅骨表面下3.4 mm。用502胶和自凝造牙粉将套管固定于颅骨表面，并置入长12.5 mm的不锈钢内芯防止套管堵塞。术后腹腔注射10万单位青霉素钠预防感染。
　　1.2.2　　 行为学测试　　 套管埋置术后大鼠恢复至少3 d进行行为学实验。腹腔注射氟哌啶醇（1.0 mg/kg），30 min后，用连接有1 μL微量注射器的注射针头（长15.5 mm）经过套管进入苍白球内，均匀缓慢注射0.5 μL不同浓度的5HT或无菌生理盐水，2 min内注射完毕，留针1 min。以鼻尖、背部中点和尾根部三点为标志，根据头部背部直线与背部尾部直线所呈夹角评分。夹角0°为0分，&<30°为1分，30°～59°为2分，60°～89°为3分，≥90°为4分，分值的正、负号分别代表注射对侧和注射同侧偏转[4]。每10 min记录一次，共记录60 min。
　　1.2.3　　 组织学检查　　 大鼠行为学实验结束后，以80 g/L水合氯醛（500 mg/kg）腹腔注射深麻醉，经左心室相继灌注生理盐水200 mL、40 g/L多聚甲醛200 mL。大脑取出后冷冻30 min，用冰冻切片机将大脑切成20 μm 厚的脑片，在显微镜下观察注射点的位置。只有注射点位置正确的大鼠，其数据才被用于统计分析。
　　1.2.4　　 统计学分析　　 实验数据用中位数表示，采用SPSS 13.0及PPMS 1.5[5]统计学软件以MannWhitney U检验进行统计分析。
　　2　　 结果
　　腹腔注射氟哌啶醇（1.0 mg/kg）后30 min，大鼠呈僵直体态，运动明显减少。单侧苍白球微量注射不同浓度5HT或无菌生理盐水后结果显示，在60 min的观察时间内，生理盐水对照组（n=6）的偏转评分围绕0分上下波动，在各时间点的中位数也多为0分，只有在第40分钟为0.5分。在浓度从10 nmol/L到100 μmol/L范围内，5HT引起大鼠头部向注射侧对侧偏转，并呈钟形的量效依赖关系。在10 μmol/L（n=6）浓度，偏转评分中位数分值最高，在观察的60 min内有50 min分值在2.5分以上，与生理盐水对照组相比，差异有显著意义（u=4.000，P&<0.01）。更高浓度的5HT（100 μmol/L，n=6）评分值略低，观察的前50 min分值均为2分，与生理盐水对照组相比较，差异有极显著意义（u=4.000，P&<0.01）。低浓度的5HT（10 nmol/L～1 μmol/L）偏转评分值随浓度的降低呈降低趋势，与生理盐水对照组相比较，差异均有显著意义（u=4.000～8.500，P&<0.01）。见图1。
　　3　　 讨 论
　　现代生理学研究已知，基底神经核内存在两条调节运动行为的通路，即直接通路和间接通路。直接通路起源于纹状体内一群受多巴胺D1受体调节的γ氨基丁酸（GABA）能神经元，而间接通路起源于纹状体内另一群受多巴胺D2受体调节的GABA能神经元[6]。多巴胺D2受体阻断剂氟哌啶醇能够阻断纹状体内的多巴胺D2受体，从而阻断间接通路，导致大鼠张力障碍性姿态即僵直和运动减少症状，被认为是一种可靠的帕金森病症状模型。苍白球作为基底神经核的中继核团，主要接受来自纹状体的抑制性GABA能纤维投射和来自丘脑底核的兴奋性谷氨酸能纤维投射，并且苍白球发出GABA能投射纤维支配基底神经核的其他核团。苍白球还接受来自中缝核群（主要是中缝背核）的5HT能神经纤维支配。在苍白球内可检测到较高的5HT水平[7]。刺激中缝核群可引起苍白球内5HT水平的增高[8]，而用5，7双羟色胺损毁中缝核群的5HT能神经元后，基底神经核内各核团的5HT水平均显著降低[9]。放射性自显影、免疫组织化学及电生理学研究显示，苍白球表达有多种5HT受体亚型，包括5HT1A、5HT1B、5HT1D、5HT2、5HT3、5HT4和5HT7等[2]。
　　大量实验证实，偏转或者旋转行为的病理生理基础是两侧基底神经核输出活动的不对称性改变。在给大鼠注射氟哌啶醇后，纹状体内多巴胺D2受体被阻断，从而使纹状体苍白球的抑制性GABA能神经冲动增多，苍白球受抑制而兴奋性降低，继而苍白球丘脑底核的投射纤维GABA释放减少，丘脑底核去抑制而投射到基底神经核输出核团的纤维末梢兴奋性谷氨酸释放增多，导致基底神经核输出核团如脚间核和黑质网状带兴奋性增强，使丘脑和大脑皮质运动区受抑制，导致运动减少和僵直症状。本实验结果显示，单侧苍白球注射5HT能够引起大鼠对侧偏转行为，说明5HT可以兴奋同侧丘脑皮质运动环路，引起同侧运动增强，导致身体对侧偏转。由上述运动环路我们推测，注射5HT通过对苍白球神经元起兴奋作用而调节氟哌啶醇导致的僵直症状。以往电生理学研究结果显示，5HT通过 5HT1B、5HT4和5HT7等受体亚型可以兴奋苍白球神经元[1，2]，与我们的实验结果推断相吻合。

本实验还显示，在氟哌啶醇导致的僵直大鼠，5HT的调节作用呈浓度依赖性。5HT在10 μmol/L时偏转评分最高，在10 nmol/L～100 μmol/L范围内呈钟形量效关系。这种量效关系可能与苍白球表达多种5HT受体亚型有关。在对大脑皮质的研究中有报道显示，5HT对神经元的兴奋性呈双相调节，低浓度（3～10 μmol/L）时能增强神经元兴奋性，而较高的5HT浓度（30～100 μmol/L）则降低神经元兴奋性，这两种相反的作用能被不同的5HT受体亚型阻断剂阻断[10]。说明不同浓度的5HT能够兴奋不同的5HT受体亚型。有研究表明，5HT可以通过激活突触后膜5HT1A受体抑制苍白球神经元的兴奋性，使其放电频率降低。而激活苍白球内5HT1B受体能抑制苍白球内多种神经递质的释放，如GABA、谷氨酸、乙酰胆碱以及5HT本身等。激活5HT1B受体可以通过抑制纹状体苍白球神经末梢的GABA释放提高苍白球神经元的兴奋性，而5HT1B的激活同样可以抑制丘脑底核苍白球神经纤维末梢的谷氨酸释放，从而降低苍白球兴奋性。最近有研究报道，5HT可以通过激活苍白球突触后5HT4和5HT7受体兴奋苍白球神经元[2]。由此我们推断，外源性5HT对氟哌啶醇僵直大鼠产生的对侧张力障碍性体态呈浓度依赖性量效关系，可能是多种5HT受体亚型作用的综合结果。而且5HT对苍白球神经元兴奋作用占优势。
　　综上所述，在氟哌啶醇所致的僵直模型大鼠，5HT可能通过兴奋苍白球神经元诱发大鼠对侧偏转行为。这可能为帕金森病的僵直和运动减少症状的产生提供实验依据。

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