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目的通过电刺激家兔腹侧脑桥观察呼吸的变化,并观察腹侧脑桥内显微注射N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体激动剂L.谷氨酸钠(L-glutamate)和拮抗剂2-氨基-5-磷酸戊酸(AP-5)及α2肾上腺素受体激动剂去甲肾上腺素(NE)对急性缺氧引起的呼吸作用的影响,探讨NMDA受体和α2肾上腺素受体在低氧后呼吸频率下降中的作用;并进一步应用免疫组织化学的方法,研究腹侧脑桥NMDA受体活化后的细胞内信号传递过程中酪氨酸蛋白激酶途径的作用。 方法1、电生理学实验:(1)电刺激:实验在56只健康成年家兔上进行,电刺激频率100Hz,强度20~50μA及强度50~80μA,波宽0.3ms,串长3s。刺激后注射L-glutamate,观察膈种经放电积分幅值、呼气时间和吸气时间的变化。(2)微量注射:健康成年家兔45只,随机分成5组,选取有效结果30只:A组(n=6):注射生理盐水;B组(n=6):注射L-glutamate:C组(n=6):注射AP-5;D组(n=6):注射NE;E组:不注射(n=6)。分离膈神经,记录膈神经放电,所有家兔注射药物前记录常氧状态下的放电作为F组(n=30)。暴露脑干背侧面人字缝部;观察和分析腹侧脑桥微量注射NMDA受体激动剂L-glutamate和拮抗剂AP-5及a2肾上腺素受体激动剂NE后,在急性缺氧状态下膈神经放电积分幅值、呼气时间和呼吸频率的变化。
2、免疫组织化学实验:健康成年家兔24只,随机分成4组:A组(n=6):注射生理盐水;B组(n=6):注射L-glutamate;C组(n=6):注射AP-5:D组(n=6):不注射。A、B、C组动物急性缺氧后快速处死,D组动物直接
处死,迅速取出脑干,以10%福尔马林PBS溶液浸泡固定脑组织,石蜡包埋后进行切片,应用免疫组织化学方法SP法研究和分析各组家兔腹侧脑桥神经元细胞的酪氨酸磷酸化的Src酪氨酸蛋白激酶的表达情况。 结果电生理学实验结果显示:(1)以100Hz,30μA刺激腹侧脑桥呼气时间延长(P<0.01),膈神经放电积分幅值以及吸气时间没有明显改变;以100Hz,80μA刺激腹侧脑桥呼气时间明显延长(P<0.001),膈神经放电积分幅值以及吸气时间没有明显改变。腹侧脑桥注射L-glutamate后,呼气时间延长(P<0.01),膈神经放电积分幅值以及吸气时间没有明显变化;(2)注射L-glutamate后动物缺氧后的呼吸频率减慢、呼气时间延长(P<0.01)和膈神经放电积分幅值没有显著变化;(3)注射AP-5后动物缺氧后的呼吸频率增快、呼气时间缩短(P<0.01)和膈神经放电积分幅值没有明显改变;(4)注射NE后动物缺氧后的呼吸频率减慢、后期呼气时间延长(P<0.01)和膈神经放电积分幅值没有显著变化。
免疫组织化学实验显示:(1)各组动物的腹侧脑桥切片上中均有酪氨酸磷酸化的Src酪氨酸激酶免疫反应阳性的细胞表达;(2)B组表达最强,依次是A组和C组,D组阳性反应最弱;(3)统计分析显示各组之间的两两比较均有显著性差异(P<0.01)
结论本次实验结果显示在腹侧脑桥上既有NMDA受体也有α2肾上腺素受体。在成年麻醉的家兔,急性低氧后呼吸频率的短暂下降依赖于腹侧脑桥的NMDA和α2肾上腺素受体,即两种受体在急性缺氧后的呼吸频率下降中都发挥了作用。
免疫组织化学结果表明,腹侧脑桥神经元上NMDA受体活化后的细胞内信号传导过程中,通过酪氨酸激酶途径发挥作用,表明了酪氨酸激酶途径在缺氧信号传导中有重要意义。对于腹侧脑桥神经元上的NMDA受体活化后是否还有其它信号途径介导缺氧信号在中枢神经系统传导,尚有待于进一步的研究证实。
意义本研究对脑桥在低氧通气反应中可能的介导受体,及受体兴奋后的细胞内信号传导途径中酪氨酸蛋白激酶途径的作用,提供了新的实验依据,有了进一步的认识,为急性缺氧信号的传导通路和传导机制的进一步研究提供了思路,并将对酪氨酸激酶途径在机体的急性缺氧的呼吸调节中所起的作用进行深入的研究提供实验基础。