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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。2.STN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。3.STN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影响。在记录到的36个STN神经元中,微压力给予ML221（10μM）使其中13个神经元的自发放电频率由7.66±1.27 Hz降至2.97±0.92 Hz（t=5.311,P=0.000）,平均下降64.31±5.50%。而在另外12个STN神经元中,10μM ML221使自发放电频率从3.08±1.03 Hz增加到4.98±1.46 Hz（t=-3.249,P=0.008）,平均增加71.54±10.49%。在其余的11个神经元,ML221对神经元自发放电频率没有明显影响。上述实验结果提示STN内源性apelin亦对神经元自发放电发挥双向效应。4.外源性和内源性apelin对同一STN神经元自发放电的影响上述电生理实验显示不管外源性还是内源性apelin,均对STN神经元自发放电发挥双向效应。进一步实验在三管玻璃微电极的两个给药管分别加入apelin-13和ML221,观察外源性和内源性apelin对同一STN神经元自发放电的效应是否一致。实验结果显示,在记录到的13个STN神经元中,有8个神经元在微压力给予apelin-13后自发放电频率升高,其中2个神经元在微压力给予ML221后放电频率也升高（apelin-13:由1.25±0.50 Hz升高至2.29±0.29 Hz,平均升高129.15±114.86%;ML221:由1.71±0.05 Hz升高至3.64±1.50 Hz,平均升高114.69±93.10%）;ML221对另外2个神经元发挥抑制效应（apelin-13:由7.27±3.19 Hz升高至9.30±4.22 Hz,平均升高26.90±2.49%;ML221:由7.29±3.51 Hz降低至5.01±3.39 Hz,平均降低39.66±17.44%）;其余4个神经元微压力注射ML221后自发放电频率没有显著变化（apelin-13:由2.49±1.45 Hz升高至7.29±5.28 Hz,平均升高134.58±37.97%;ML221:由1.87±0.79 Hz变化至2.20±0.75 Hz,平均变化31.02±17.31%）。有2个神经元在微压力给予apelin-13后自发放电频率降低,其中1个神经元再次给予ML221后放电频率升高,另一个则没有显著变化。剩余的3个神经元中,其中1个神经元微压力注射apelin-13后放电频率没有发生变化,而ML221则可升高其放电频率;另2个神经元在注射apelin-13和ML221后均没有观察到放电频率的变化。上述结果提示,外源性和内源性apelin对同一STN神经元自发放电的效应不完全一致。5.STN微量注射apelin对大鼠运动行为的影响（1）在提升躯体摇摆实验中,接受单侧生理盐水给药的大鼠没有表现出明显的摇摆倾向（48.33±7.03%,n=6）。将10μM apelin-13单侧微量注射到STN后,在6只大鼠中诱发明显的对侧摇摆（75.00±3.42%,n=6,z=2.622,P=0.009）,而在另外4只大鼠中,STN内单侧微量注射apelin-13可诱发同侧摇摆（92.50±4.79%,n=4,z=-2.343,P=0.024）。此外,单侧微量注射ML221诱发同侧摇摆率为80.00±11.55%（n=4,z=-2.582,P=0.010）,对侧摇摆率为60.00±10.00%（n=3,z=-0.809,P=0.548）。另外,在6只受试大鼠中,10μM apelin-13与ML221的联合应用并未诱导任何明显的对侧或同侧摇摆（分别与apelin-13诱导的对侧和同侧摇摆组相比,z=-2.463,P=0.004和z=-2.574,P=0.000）。（2）在旷场实验中,双侧STN微量给药各组的总行程有显著差异(F（3,35）=4.835,P=0.006)。在10只大鼠中,与对照组动物相比,apelin-13组动物的总运动距离没有显著变化（对照组:3984.93±393.77 cm;apelin-13:3206.73±496.86 cm;P=0.311）。而微量注射ML221后,运动距离发生显著改变（ML221:5765.30±624.89 cm,n=12,P=0.019）。联合给予apelin-13和ML221与apelin-13处理组相比,运动距离也没有发生显著变化（apelin-13+ML221:3659.79±546.64 cm,P=1.00）。（3）在氟哌啶醇诱导的僵直实验中,单侧STN微量注射生理盐水不会引起大鼠的任何姿势不对称行为（n=4）。在氟哌啶醇存在的情况下,单侧STN给予apelin-13在6只大鼠诱导显著的对侧偏转行为,而在其他4只大鼠中诱导显著的同侧偏转行为。接下来,单侧STN仅微量注射ML221可分别诱发大鼠同侧偏转为主（n=4）和对侧偏转为主行为（n=3）。最后,联合给予apelin-13和ML221无明显的偏转行为（n=6）。结论:以上形态学、电生理学和功能学实验结果表明,STN神经元表达apelin及APJ;外源性和内源性apelin均可双向调节STN神经元自发放电频率,以兴奋效应为主;apelin可通过改变STN神经元放电,进而参与大鼠运动行为的调控。本实验结果为进一步探讨STN内apelin及其受体系统可能作为运动相关疾病的潜在靶点提供了一定的理论和实验依据。