目的:丘脑底核(subthalamic nucleus,STN)是BG的主要核团之一,也是唯一的兴奋性核团,其神经元电活动的变化在调节皮层运动神经元兴奋性中起着重要的作用。Apelin最初从牛胃分泌物中提取而来,含有77个氨基酸的apelin前体肽裂解生成apelin-13、apelin-17和apelin-36等活性肽,以apelin-13活性较强。Apelin受体APJ属于G蛋白耦联受体家族。Apelin作为生物活性肽在中枢及外周发挥广泛而重要的作用。有报道,apelin在下丘脑等核团调节神经元自发放电活动,并进而参与相关生理功能调控。形态学研究揭示STN有APJ表达,但是apelin对STN神经元自发放电的调节及其对大鼠运动行为的影响尚不清楚。为此,本研究拟采用免疫组织化学、在体单细胞电生理记录及行为测试等手段探讨STN apelin的电生理效应及其对机体运动行为的调控。方法:1.利用免疫荧光标记技术观察apelin和APJ在STN的表达。2.通过多管微电极在体细胞外电生理记录技术,观察大鼠STN外源性及内源性apelin对神经元自发放电的影响。3.采用提升躯体摇摆实验、旷场实验及氟哌啶醇诱导的僵直实验等行为学测试研究STN apelin对大鼠运动功能的影响。结果:1.免疫荧光染色结果显示STN既表达有apelin,又表达APJ,提示apelin可能以自分泌或旁分泌的方式调控神经元电活动。***给予不同浓度外源性apelin-13对神经元自发放电的影响三管微电极在体细胞外电生理实验共记录到129个大鼠STN神经元自发放电,放电频率范围为0.73~33.44 Hz,平均放电频率为5.52±0.53 Hz。(1)10μM apelin-13对神经元自发放电的影响。在记录到的45个STN神经元中,有26个在微压力给予10μM apelin-13后,放电频率从4.38±0.81 Hz明显增加到8.07±1.24 Hz(t=-5.511,P=0.000),平均增加120.43±17.23%,与生理盐水组(加药前:10.18±2.78 Hz;生理盐水:10.29±3.01 Hz;平均改变:-0.19±5.41%;n=6)相比,兴奋效应显著(z=-3.718,P=0.000)。然而,在另外13个神经元中,放电频率从10.12±2.68 Hz下降到2.07±0.57 Hz(t=2.835,P=0.016),平均下降71.99±6.61%,与生理盐水组相比,降低效应显著(z=3.378,P=0.000)。Apelin-13对其余6个STN神经元的自发放电频率没有明显影响。(2)1μM apelin-13对神经元自发放电的影响。应用1μM apelin-13使17个STN神经元中的8个的自发放电频率由3.46±1.01 Hz增加到6.82±1.32 Hz(t=-3.406,P=0.011),平均增加164.04±45.75%。1μM apelin-13使17个STN神经元中的另外2个神经元的自发放电频率由12.52±3.54 Hz降至7.00±0.24 Hz(t=1.461,P=0.382),平均下降38.63±19.25%。在剩下的7个STN神经元中,1μM apelin-13没有明显改变放电频率。(3)0.1 m M apelin-13对神经元自发放电的影响。在记录到的13个STN神经元,微压力注射0.1 m M apelin-13后,其中6个神经元的自发放电频率由7.70±3.13 Hz增加至10.94±3.65 Hz(t=-3.906,P=0.011),平均增加105.06±44.46%。另外3个神经元的自发放电频率降低,平均降低67.35±18.51%。(4)1 m M apelin-13对神经元自发放电的影响。在记录到的12个STN神经元中,1 m M apelin-13可增加其中8个神经元的自发放电频率,平均增加114.67±17.80%,但在该浓度未记录到抑制作用。在1μM~1 m M浓度范围内,apelin-13诱发的细胞反应率分别为58.82%(10/17),86.67%(39/45),69.23%(9/13),66.67%(8/12)。根据对不同浓度apelin-13有反应的细胞百分数可以看出,10μM apelin-13的阳性反应细胞比例最高。上述实验结果提示STN给予外源性apelin-13对神经元自发放电发挥兴奋和抑制的双重效应,以兴奋效应为主。***内源性apelin对神经元自发放电的影响形态学研究显示STN神经元表达apelin及APJ。为了进一步观察STN内源性apelin是否参与调控神经元自发放电,本实验直接给予apelin受体阻断剂ML221以阻断内源性apelin的作用,观察对神经元自发放电的
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