丘脑底核注射5-HT对氟哌啶醇所致大鼠僵直症状影响

王　华　郭　莉　刘红霞　马中女

滨州医学院基础医学院生理学教研室　烟台　264003



丘脑底核注射5-HT对氟哌啶醇所致大鼠僵直症状影响

王华郭莉刘红霞马中女

滨州医学院基础医学院生理学教研室烟台264003

【摘要】目的探讨大鼠丘脑底核内注射5-羟色胺(5-HT)对氟哌啶醇所致的僵直行为的调节作用。方法大鼠双侧丘脑底核埋置套管。恢复3 d后腹腔注射氟哌啶醇(0.25 mg/kg)，丘脑底核内微量注射的0.1 mmol/L 5-HT(0.3 μL/侧)，通过大鼠趴杆实验，观察丘脑底核5-HT对氟哌啶醇所致的僵直症状的影响。结果双侧丘脑底核微量注射5-HT能够明显缓解氟哌啶醇导致的僵直症状，起到了较好的抗僵直作用。结论5-HT可能通过影响丘脑底核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】5-羟色胺；丘脑底核；氟哌啶醇；僵直

丘脑底核是基底神经节间接环路中的重要中继核团，在正常机体运动功能调节及运动障碍性疾病如帕金森病中发挥着重要作用。有报道，黑质?纹状体多巴胺能神经元缺失导致丘脑底核活动增强，表现为神经元放电频率明显升高，爆发式放电增多[1～3]，丘脑底核发出过多的谷氨酸能传出冲动，从而增强基底神经节对丘脑及大脑皮层的抑制效应，最终导致机体运动减少或运动能力丧失[4]。现代神经解剖学和生理学研究显示，丘脑底核接受来自中缝核群(主要是中缝背核)的5-HT能神经纤维的投射。电生理研究表明5-HT能够调节丘脑底核神经元的兴奋性[5～7]。大量研究证实，5-HT参与帕金森病的病理生理过程[8，9]。本研究采用腹腔注射氟哌啶醇制备大鼠帕金森病僵直模型，探讨5-HT对僵直大鼠运动行为的影响。

1材料与方法

1.1实验动物实验选用雄性健康成年Wistar大鼠，体质量为200～300 g，由青岛市药检所动物中心提供。将大鼠置于室温(22±1)℃，湿度为50～55%，12/12 h昼夜循环光照的环境下饲养，自由进水和进食，并于实验前适应实验室环境1周。

1.2药品5-HT(美国Sigma公司)，用去离子水溶解，之后用无菌生理盐水配成10 mM贮存液，分装后冻存于-20℃备用，使用时用无菌生理盐水稀释为0.1 mM。氟哌啶醇(美国Sigma公司)，用DMSO配制成0.25 mg/mL溶液备用。

1.3方法

1.3.1套管埋置术取体质量为250～310 g的雄性Wistar大鼠，腹腔注射8%水合氯醛(400 mg/kg)麻醉后，取俯卧位，用耳杆将大鼠固定于脑立体定位仪上，沿头部正中线切口，剥离骨膜，使前后囟位于同一水平面。参照Paxinos和Watson大鼠脑图谱，在颅骨表面丘脑底核投影区域用三棱针钻孔，清除脑膜，将长12.0 mm，内径0.3 mm，外径0.4 mm的自制不锈钢套管埋置入双侧丘脑底核上方，坐标为前囟后3.8 mm，旁开2.5 mm，颅骨表面下3.4 mm。然后将套管用502胶和自凝造牙粉固定，并将不锈钢内芯插入以防套管阻塞。术后连续3天腹腔注射青霉素(80万U，qd)，以防术后感染。

1.3.2僵直行为测试 大鼠经过上述双侧套管埋置术后，第4天进行僵直行为测试。为减轻昼夜节律对大鼠行为的影响，本僵直行为实验选择在12：00-17：00之间进行。为使其适应实验环境，将实验动物在测试前提前置于实验室至少30 min。对大鼠进行腹腔注射氟哌啶醇(0.25 mg/kg)，以制备帕金森病僵直模型，60 min后分别向两侧丘脑底核内进行微量注射。拔出内芯，并将与1 μL微量注射器相连的注射针插入套管中。注射针头超出套管上缘4.3 mm。将无菌生理盐水(n=7)和5-HT(0.1 mM,n=10)通过注射针缓慢均匀的注射到丘脑底核，丘脑底核内注射量为每侧0.3 μL，2 min内注射完毕，注射完毕后留针1 min。

僵直程度用趴杆实验进行评价，即将大鼠双前肢轻置于1根距实验台高9 cm、水平放置的圆柱状金属杆上，记录大鼠两前肢在金属杆上保持静止不动的时间(僵直潜伏期)，当大鼠的前肢在金属杆上移动或爬下即停止计时，最大僵直潜伏期定为300 s，每10 min记录1次，共记录60 min。

2结果

氟哌啶醇为多巴胺D2受体阻断剂，目前认为大鼠腹腔注射氟哌啶醇(0.25 mg/kg)是一种可靠的帕金森病僵直症状模型，此方法能引起肌肉僵直，运动减少等相对稳定的僵直状态。单纯向大鼠腹腔注射相应剂量的溶剂DMSO不能产生任何僵直及运动减少症状。利用趴杆实验对僵直症状进行测试，并以僵直时间为指标对僵直程度进行评价。

如图1所示，在无菌生理盐水对照组(n=7)，注射氟哌啶醇60 min后通过埋植的套管向大鼠双侧丘脑底核微量注射无菌生理盐水(0.3 μL/侧)，随后观察60 min，其中平均僵直时间的最大值为(257.86±21.71)s，出现在第30 min，而最小值出现在第50 min，为(205.71±30.84)s，60 min的总僵直时间为(1 375.43±100.57)s。在5-HT组(n=10)，第10 min的平均僵直时间最大，为(219.50±33.89)s，而最小值为118.20±32.08 s，出现在第30 min，总僵直时间为(903.80±116.80)s。与生理盐水组相比，双侧丘脑底核注射5-HT(0.3 μL/侧)后大鼠的平均僵直时间明显缩短(P<0.05)，氟哌啶醇导致的僵直症状明显缓解，而且5-HT的抗僵直作用从第20 min开始，在第30 min【Saline(257.86±21.71)s；5-HT(118.20±22.10)s,P<0.01】和第60 min【Saline(257.86±21.71)s；5-HT(118.20 ±22.10)s,P<0.01】作用显著，差异有统计学意义。

3讨论

基底神经节是大脑皮层下一群重要的神经核团，主要包括纹状体、苍白球(分为外侧部和内侧部)、丘脑底核和黑质(分为致密带和网状带)。它们与大脑皮层和丘脑之间形成神经回路，即直接通路和间接通路，对机体的随意运动发挥重要的调控作用。直接通路起源于纹状体的一群GABA能神经元，其传出纤维直接与苍白球内侧部和黑质网状带神经元形成抑制性突触联系，解除这些抑制性投射神经元的抑制效应，从而提高丘脑和大脑皮层的兴奋性。间接通路则起源于纹状体的另一群GABA能神经元，经过苍白球外侧部的中继，由丘脑底核的谷氨酸能投射纤维与苍白球内侧部和黑质网状带的GABA能神经元形成兴奋性突触联系，易化这些核团的兴奋性，从而对丘脑和大脑皮层起抑制效应。正常情况下，这两条通路的活动在大脑皮层调控下处于复杂的平衡状态，可保证机体具有正常的随意运动功能，若这种平衡状态被打破则会引起多种运动功能障碍性疾病，如帕金森病。纹状体接收来自中脑黑质致密带的DA能纤维投射，构成黑质-纹状体投射系统。纹状体神经元主要分成两种类型，他们的细胞膜上分别有D1和D2受体，其纤维分别投射苍白球内侧部和外侧部，因此黑质-纹状体多巴胺能纤维末梢释放的DA通过激活D1受体可增强直接通路的活动，而通过D2受体则抑制间接通路的作用，最终使丘脑-皮层投射系统活动增强，从而易化大脑皮层的活动，使运动增多。

氟哌啶醇为多巴胺D2受体的阻断剂，大鼠腹腔注射氟哌啶醇后，阻断了纹状体内多巴胺与多巴胺D2受体的结合，从而使纹状体-苍白球外侧部的抑制性GABA能神经冲动发放增多，抑制苍白球神经元而使其兴奋性降低，继而苍白球外侧部向丘脑底核的投射纤维释放抑制性GABA减少，丘脑底核投射到基底神经节输出核团如苍白球内侧部和黑质网状带的纤维末梢释放兴奋性谷氨酸增多而使输出核团兴奋性增强，抑制了丘脑和大脑皮层运动区，引起了运动减少和僵直症状。

趴杆实验结果显示双侧丘脑底核微量注射5-HT能够明显缓解氟哌啶醇所致的大鼠僵直行为，使大鼠的僵直时间缩短。我们的电生理学研究结果显示，给予外源性5-HT主要对丘脑底核神经元产生兴奋和抑制两种效应，其中以兴奋效应为主。丘脑底核内谷氨酸能神经元发出的传出纤维除了到达苍白球内侧部和黑质网状带外，还支配黑质致密带，从而调节多巴胺的释放。据此我们推测，外源性5-HT对氟哌啶醇僵直大鼠产生的抗僵直作用可能通过增加丘脑底核神经元活动，使丘脑底核对黑质致密带多巴胺能神经元的兴奋作用增强，导致使多巴胺释放增多而缩短了僵直时间。与我们的实验结果相似的是，Belforte 等(2004)证实向丘脑底核局部注射5-HT 2B/C和5-HT 3受体激动剂可使正常大鼠产生对侧旋转行为，可能与丘脑底核-黑质通路有关[10]。

综上所述，在氟哌啶醇所致的僵直模型大鼠，5-HT可能通过兴奋丘脑底核神经元而产生抗僵直作用。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。

参考文献

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Effect of 5-HT on subthalamic nucleus of rats with haloperidol-induced catalepsy

WANG HuaGUO LiLIU HongxiaMA Zhongnyu

Department of Physiology,School of Basic Medical Sciences,Binzhou Medical University,Yantai264003, P.R.China

【Abstract】ObjectiveTo investigate the effects of 5-HT on subthalamic nucleus of rats with haloperidol-induced catalepsy.MethodsA cannula was implanted into each side of subthalamic nucleus of rats.Three days after that,the rats were received systemic administration of haloperidol (0.25 mg/kg, i.p) and bilateral microinjection in subthalamic nucleus of 5-HT (0.1mmol/L) and vehicles,respectively.The bar test was scored.ResultsBilateral microinjection of 5-HT in subthalamic nuclei could significantly alleviate catalepsy symptoms induced by haloperidol in rats.Conclusions5-HT may regulate the haloperidol-induced catalepsy through affecting the excitability of the neurons of subthalamic nucleus.

【Keywords】5-hydroxytryptamine,subthalamic nucleus,Haloperidol,catalepsy

(收稿日期：2015-12-05)

【中图分类号】R338

【文献标志码】A

【文章编号】1001-9510(2016)02-0100-03

基金项目：烟台市科学技术发展计划(2015ZH085)

王华, E-mail:150031552@qq.com