LHA-隔核Orexin-A神经/功能通路构成及对胃传入信息和胃动力调控研究

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hestry
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研究目的:  Orexin-A 是近年来发现的一种含 33 个氨基酸的下丘脑多肽,主要通过其受体OX1R发挥作用。中枢Orexin环路的功能活动较复杂,参与多种生物过程的调控,包括觉醒、摄食、运动以及学习记忆等。Orexin-A分布较局限,主要分布于中枢下丘脑的外侧区(lateral hypothalamic area,LHA)和穹窿周区,但Orexin的受体分布较为广泛,其遍布于除了小脑以外的整个大脑,且下丘脑这些Orexin神经元与其它核团间形成广泛的纤维联系。虽然有较多文献显示Orexin参与摄食、睡眠/觉醒、焦虑等功能调控,但少有文献报道中枢Orexin信号通路对胃肠动力的影响。LHA内传出纤维广泛投射到整个皮层包括海马、杏仁核、基底节、丘脑、中脑和脑桥、脑干和脊髓,以及下丘脑的其他核团。LHA调控摄食的重要脑区,参与能量平衡、认知、骨骼肌运动、自主神经以及内分泌功能的调控,特别是与摄食调控有关。LHA损毁可导致摄食行为的完全抑制,而电刺激该区域则能促进摄食,这表明LHA是促摄食中枢。此外,在LHA有多种促食欲神经肽神经元的表达。Orexin-A可能参与和LHA相关的生理功能的调控。隔核属于边缘系统中的核团,参与学习记忆、情绪反应以及生殖行为的调控,也参与内脏活动包括心血管和胃肠道的调控。隔核是联系高位认知中枢和低位执行系统的枢纽。隔核神经元可接受来自于边缘系统如海马、嗅球、杏仁核、扣带回等各部位的神经纤维,同时发出神经纤维传至下丘脑和脑干,在情绪相关行为、内脏功能活动以及激素释放等方面发挥着重要作用。  因此,本文将开展以下工作:  ①观察Orexin-A及其受体OX1R在外侧隔核和LHA的表达;阐明LHA至外侧隔核Orexin-A神经通路的构成;  ②探讨外侧隔核Orexin-A和电刺激LHA对外侧隔核内胃牵张(gastric distention,GD)敏感神经元放电活动的影响,阐明LHA至外侧隔核Orexin-A功能通路的构成;  ③探讨外侧隔核Orexin-A和电刺激LHA对胃运动的影响,为完善胃运动的中枢调控机制提供参考。  研究方法:  1. 采用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)、蛋白质免疫印迹(Western blot,WB)和荧光免疫组化技术,观察Orexin-A与其受体OX1R在外侧隔核的表达;采用荧光金(Fluorogold,FG)逆行追踪结合荧光免疫组化技术,观察LHA至外侧隔核Orexin-A神经通路的构成。  2. 采用微量注射、电刺激、细胞外放电记录技术,观察外侧隔核注射Orexin-A和OX1R拮抗剂SB-334867,以及电刺激LHA对外侧隔核GD敏感神经元放电活动的影响。  3. 采用电刺激、电损毁、在体胃运动记录技术,观察外侧隔核注射Orexin-A和OX1R拮抗剂 SB-334867,以及电刺激 LHA、电损毁外侧隔核对大鼠胃运动的影响;采用real-time PCR和WB方法,观察电刺激LHA对外侧隔核Orexin-A及其受体OX1R mRNA和蛋白表达水平的影响。  结果:  1. PCR 实验结果发现大鼠外侧隔核有 Orexin-A 及其受体 OX1R mRNA 的表达;Western blot 实验结果显示在大鼠外侧隔核有prepro-Orexin及其受体OX1R蛋白的表达;荧光免疫组织化学实验结果表明大鼠外侧隔核有Orexin-A及OX1R免疫阳性神经元表达。  2. LHA 发出纤维投射至外侧隔核,并呈同侧投射优势;LHA 有 Orexin-A 免疫阳性神经元向外侧隔核的纤维投射。  3. 在外侧隔核共记录到208个神经元自发性放电,其中162个(162/208,77.88%)对胃牵张刺激有反应,鉴定为GD神经元。在162个GD神经元中,93个(93/162, 57.41%)在胃牵张刺激后放电频率由 5.16 ± 1.05Hz 增加到 7.68 ± 1.64Hz (P<0.01),平均增加48.84 ±10.69%,潜伏期为11.98±2.88s,持续时间为66.87 ±9.59s,确定为GD-E神经元;69个(69/162,42.59%)GD神经元放电频率下降,确定为GD-I神经元,放电频率从5.23±1.12Hz降低到3.04±0.96Hz(P<0.01),下降幅度为 38.96±11.22%,潜伏期为 12.55±3.47s,大约持续 62.98±11.47s。说明外侧隔核可接受来自于胃肠道的信号传入。  4. 外侧隔核微量注射Orexin-A后,在93个GD-E神经元中,其中61个(61/93, 65.59%)GD-E 神经元兴奋,其放电频率从 5.23±1.12 Hz 升高到 8.17±2.14 Hz (P<0.01),平均增加 56.21±12.33%,潜伏期约为 30.87±9.54s,持续时间为144.54±33.48s;22个(22/93,23.66%)GD-E神经元被抑制,10个(10/93,10.75%)神经元无明显变化。外侧隔核内预先注射 Orexin-A 受体拮抗剂 SB-334867, Orexin-A对GD-E神经元的兴奋作用完全消失。外侧隔核注射生理盐水或SB-334867 对 GD-E 神经元的放电活动无明显影响(P>0.05)。外侧隔核微量注射Orexin-A,69 个 GD-I 神经元中有 38 个(38/69,55.07%)放电频率显著增加(5.04±1.21 Hz vs. 7.96±2.09Hz,P<0.01),平均增加57.94±15.07%,潜伏期约28.46±8.22s,持续时间约136.77±29.67s;20个(20/69,28.99%)GD-E神经元抑制,11个(11/69,15.94%)无明显变化。外侧隔核内预先注射Orexin-A受体拮抗剂SB-334867,Orexin-A对GD-I神经元的兴奋作用可完全被阻断。外侧隔核注射生理盐水或 SB-334867 对 GD-I 神经元的放电活动无明显影响(P>0.05)。说明外侧隔核 Orexin-A 参与胃牵张传入信息的调控,该过程可能通过OX1R信号通路实现。  5. 在外侧隔核记录到的61个Orexin-A兴奋的GD-E神经元中,电刺激LHA后,有48个(48/61,78.69%)兴奋,放电频率从5.05±0.88Hz升高到9.17±2.09 Hz(P<0.01),平均增加81.58±17.96%,持续时间为155.12±36.59s;有8个(8/61,13.11%)GD-E神经元抑制,5个(5/61,8.20%)无明显变化。外侧隔核内预先注射Orexin-A受体拮抗剂SB-334867,电刺激 LHA引起的外侧隔核内Orexin-A兴奋的GD-E神经元的兴奋效应明显降低(P<0.05);外侧隔核内单独注射生理盐水或SB-334867对神经元放电频率无明显影响(P>0.05)。在外侧隔核记录到的38个Orexin-A兴奋的GD-I神经元中,电刺激LHA后,有24个(24/38,63.16%)兴奋,放电频率从5.11±1.14Hz增加到10.42±1.87Hz(P<0.01),平均增加103.91±20.88%,持续时间为 149.65±30.74s;4个(4/38,10.52%) GD-I神经元抑制,而10个(10/38,26.32%)无显著改变。外侧隔核内预先注射Orexin-A受体拮抗剂SB-334867,电刺激LHA引起的外侧隔核内Orexin-A兴奋的GD-I神经元兴奋效应明显下降(P<0.05)。外侧隔核内单独注射生理盐水或SB-334867,该神经元放电频率无明显变化(P>0.05)。  6. 外侧隔核微量注射不同剂量Orexin-A(0.1g/L、1.0g/L或10g/L Orexin-A)大约5min后,与NS组比较,大鼠胃收缩幅度和频率显著增加,并呈现明显的剂量依赖关系(P<0.05-0.01);低、中、高剂量的Orexin-A可分别使胃收缩幅度和频率变化率的增加持续时间为:5-10min、10-15min和10-20min。单独注射OX1R拮抗剂SB-334867 或NS 对胃收缩幅度和为收缩频率均无显著影响(P>0.05,表10,图15);注射Orexin-A+SB-334867混合液后,Orexin-A对大鼠胃运动的促进作用可被完全阻断(P<0.05)。  7. 与假刺激组(SS)比较,电刺激LHA后大约3min,大鼠胃运动幅度和频率均显著增加(P<0.05-0.01),电刺激后±13 min胃运动收缩幅度和频率达到高峰。与NS+ES 组比较,SB-334867+ES 组大鼠胃收缩幅度和为收缩频率均显著下降(P<0.05-0.01),但与SB-334867+SS组比较,胃收缩幅度和为收缩频率仍有显著增加(P<0.05-0.01),即外侧隔核注射OX1R拮抗剂SB-334867可部分阻断电刺激LHA引起的大鼠胃运动兴奋作用。外侧隔核单独注射SB-334867或NS,大鼠胃收缩幅度和收缩频率均无明显改变(P>0.05)。  8. 与假损毁(SL)组比较,电损毁外侧隔核(EL),大鼠胃收缩张力显著下降(P<0.05),提示,外侧隔核可能参与大鼠胃运动调控。电刺激LHA可显著增加大鼠胃运动幅度和胃运动频率(SL+ES vs. SL+SS,P<0.05-0.01)。但与外侧隔核假损毁后再电刺激LHA组比较,外侧隔核电损毁后电刺激LHA大鼠胃运动幅度和胃运动频率均明显降低(EL+ES vs. SL+ES比较,P<0.05)。与EL+SS组比较,EL+ES组大鼠的胃运动幅度和胃运动频率均明显增加(P<0.05-0.01),据此推测,LHA可能除了通过外侧隔核神经通路参与胃运动的调控,还可能存在其它神经通路参与胃运动调控。  9. Real-time PCR、Western blot结果显示,电刺激LHA,外侧隔核Orexin-A、OX1R mRNA表达水平以及prepro-Orexin、OX1R蛋白表达水平均无显著改变(P>0.05)。  结论:  1. 外侧隔核有Orexin-A及其受体OX1R的表达,外侧隔核可接受来自胃的传入信息并参与胃运动调控;提示,外侧隔核可能是Orexin作用位点之一;  2. 外侧隔核 Orexin-A 参与胃牵张传入信息和胃运动功能调控,该调控可能通过OX1R信号通路实现;  3. LHA-隔核存在 Orexin 神经和功能通路,该通路参与胃传入信息和胃动力调控。  意义:  1. 寻找胃运动功能调控新途径,阐明LHA至隔核的胃运动调控的神经及功能通路,为临床治疗诸如肥胖症等代谢性疾病提供新的思路或方法。  2. 为进一步探讨LHA除外侧隔核神经通路外,是否存在其它参与胃运动调控的神经通路提供新的思路。
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