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文档简介

1、生理学报 Acta Physiologica Sinica, April 25, 2006, 58 (2): 177-182177研究论文急性低血压对前庭神经内侧核区谷氨酸和牛磺酸含量的影响于海玲1,安 英2,邴艳华2,金清华2,崔 勋2,金元哲2,*延边大学医学院1药理学教研室;2生理学教研室,延吉133000摘 要:本实验用脑部微量透析法和高效液相色谱法观察急性失血诱发大鼠低血压时前庭神经内侧核(medial vestibularnucleus, MVN)内氨基酸类神经递质谷氨酸(glutamate, Glu)和牛磺酸(taurine, Tau)含量的变化,以了解MVN内这些氨基酸类递质是

2、否参与血压的调节。实验观察到,正常血压大鼠MVN内Glu和Tau浓度在透析探针植入90 min后趋于稳定,此时Glu的平均含量为(18.96±0.27) pmol/8 l透析液,Tau的平均含量为(7.73±0.05) pmol/8 l透析液。动脉抽血1.5 ml诱发急性低血压时,同侧MVN区Glu含量增加(P<0.05),Tau含量减少(P<0.05)。用利多卡因(lidocaine)短时阻断前庭传入及用化学方法永久破坏单侧前庭器官后,动脉抽血1.5 ml使血压降低30%,同侧MVN内氨基酸类神经递质无明显改变。结果提示,急性失血引起的低血压可通过前庭器官影响

3、MVN的活动,该区内氨基酸类递质可能参与这一活动的调节。关键词:前庭内侧核;谷氨酸;牛磺酸;低血压中图分类号:Q463; R338.2Changes of glutamate and taurine released in the medial vestibular nucleusfollowing acute hypotensionYU Hai-ling1, AN Ying2, BING Yan-hua2, JIN Qing-hua2, CUI Xun2, JIN Yuan-Zhe2,*1Department of Pharmacology; 2Department of Physiolog

4、y, College of Medicine, Yanbian University, Yanji 133000, ChinaAbstract: In order to understand whether some special amino acids in the medial vestibular nucleus (MVN) of rats are involved in theregulation of blood pressure, we used microdialysis technique and high performance liquid chromatography

5、(HPLC) to measure thechanges of glutamate and taurine in this central area. Acute hypotension was induced by hemorrhage from the femoral artery. It wasobserved that the basal release of glutamate and taurine in the MVN was stable about 90 min after the beginning of microdialysis. Thebasal release of

6、 glutamate was (18.96±0.27) pmol/sample (8 l), and that of taurine was (7.73±0.05) pmol/sample (8 l). Glutamaterelease increased (P<0.05) and taurine release reduced (P<0.05) in the MVN in the hemorrhage-induced acute hypotensive rats.Nevertheless, these changes were not observed in

7、the hemorrhage-induced acute hypotensive rats which were pretreated by infusing 2%lidocaine into the middle ear or 100 mg arsanilic acid into the tympanic cavity. These results suggest that the hemorrhage-induced acutehypotention can influence the activity of the neurons in the MVN by the afferent i

8、mpulses from vestibular organ, and that some specialamino acid transmitters in the MVN are involved in this process.Key words: medial vestibular nucleus; glutamate; taurine; hypotension利用汽车、船舶、飞行器等运行工具的旅行,常常伴有刺激前庭器官引起的恶心、呕吐、眩晕、心动过速等自主神经系统的反应。前庭系统是机体对空间位置和运动状态的重要感受、调节系统。目前人们对前庭-眼动反射、前庭-脊髓反射研究较多,Recei

9、ved 2005-09-14 Accepted 2006-01-10但对前庭-内脏反射则知之甚少,而此种反射与运动病的出现关系密切。前庭内侧核是前庭-交感反射的重要中继站。刺激前庭器官可以影响呼吸、血压、心率等内脏活动,反过来,血压的变化也可影响前庭系统的功能。研究表明,急性低血压使前This work was supported by the Funds for Distinguished Young Scholars of Jilin Province (No.20040109).*Corresponding author. Tel: +86-433-2660586; E-mail: y-

10、z-jin178 生理学报 Acta Physiologica Sinica, April 25, 2006, 58(2): 177-182庭传入神经的冲动发放增加,也可引起前庭神经核型神经元自发性放电活动增加,减少型神经元自发性放电活动,且可以增加前庭神经核c-Fos蛋白的表达1,2。现多数学者认为氨基酸类递质可作为前庭神经的传入神经递质3,参与各种前庭神经反射活动。已证明前庭-眼球反射时前庭传入神经中有兴奋性递质(Glu、Asp)、抑制性递质(Gly、GABA)的存在4。但此类递质是否参与前庭-内脏反射的研究报道甚少,其具体作用机制也不清楚。在急性低血压时,前庭神经通过释放何种递质改变前庭

11、神经核的功能,尚未见报道。本实验用脑部微量透析法和高效液相色谱法观察动脉抽血诱发急性低血压时前庭神经内侧核(medial vestibular nucleus, MVN)内兴奋性氨基酸类神经递质Glu和抑制性氨基酸类神经递质牛磺酸(taurine, Tau)含量变化,以了解MVN的这些氨基酸类递质是否参与血压的调节。1 材料与方法1.1 实验动物及手术方法 实验选用Wistar雄性大鼠45只(250±50)g,由延边大学医学院实验动物科提供。大鼠用水合氯醛(300 mg/kg)腹腔注射麻醉,行气管插管,自主呼吸。经左侧股动脉插入动脉导管(SP-31聚乙烯导管),用于血压监测和抽血诱发

12、低血压。用微型电动钻去除顶骨人字缝后1/2处至枕骨大孔处的颅骨,剪开硬脑膜,用吸痰器吸除部分小脑,暴露前庭区。动物头部固定于立体脑定位仪上,参照Paxinos和Waston大鼠脑图谱将自制的透析管插入前庭内侧核(最后区向前2.93.0mm,正中线旁开0.70.8 mm,深度1.51.6 mm)。透析管参照Jin等方法5制作,其流入管为JT-10-100,流出管为JT-10-80,Teflon Tube (日本Eicom公司); 作用透析膜为醋酸纤维膜,有效长度1.0mm,外径200 m (日本Terumo公司)。1.2 实验分组 动物随机分成4组,基础释放量测定组(n=10),对照组(n=10

13、),单侧前庭器官传入短时阻断组(n=10),单侧前庭器官损伤组(n=15)。常规手术后,经透析导管用改良林格液(mmol/L:NaCl 147, KCl 4, CaCl2 2.3; pH 6.5)以微量灌流泵(ESP-64,日本Eicom公司)灌流90 min后,再经样本收集器收集样本,-80冷冻, 以备进行氨基酸含量分析。实验结束后,动物过量麻醉处死,取脑固定于4%多聚甲醛溶液后,做50 m连续冰冻切片,中性红染色,光镜下进行组织学鉴定,定位不准确者不计入分析。1.3 单侧前庭器官传入短时阻断模型制备 水合氯醛(300 mg/kg)腹腔注射麻醉后,大鼠取仰卧位,正中切开颈部皮肤,沿胸骨舌骨肌

14、左侧肌间沟进行剥离,暴露左侧鼓泡,用微型电动钻在鼓泡上钻一小孔,将管径为0.5 mm的聚乙烯导管插入中耳,导管的另一端连接充满利多卡因的注射器,用牙托水泥固定导管。将2%利多卡因(天津药业焦作有限公司,批号:0402131) 1.2 ml在10 min内分5次(首次0.4 ml,以后4次各0.2 ml)匀速推入中耳内。1.4 单侧前庭器官损伤(unilateral labyrinthectomy,UL)模型制备 水合氯醛(300 mg/kg)腹腔注射麻醉,大鼠取右侧卧位,将对氨基苯胂酸盐(Sigma公司产品,用0.3 mol/L碳酸钠溶液配成100 mg/ml)溶液从外耳穿透鼓膜注入左侧中耳6

15、,7。模型制成后2周用于实验。1.5 诱发急性低血压 经股动脉抽取1.5 ml血液,以血压下降30%左右为标准。10 min后,将抽出的血液回输,此时动物血压可恢复到抽血前水平。1.6 微量透析及样本收集 用微量灌流泵向大鼠MVN区经透析管以1.5 l/min速度灌流改良林格液90 min后,再经样本收集器(EFC-82,日本Eicom公司)收集样本,每管收集10 min,收集量为15l。1.7 氨基酸含量分析 参照Jin等方法5,8配制衍生剂1溶液和衍生剂2溶液(配方如下:衍生剂1溶液:27 mg ophthaladehyde (OPA)溶于1 ml无水乙醇,加9 ml 0.1 mol/L

16、K2CO3缓冲溶液;衍生剂2溶液:2.5 ml 衍生剂1溶液加5 l 2-巯基乙醇溶液)。取收集好的样本12 l和4 mmol/L的OPA溶液(将衍生剂2溶液用0.1 mol/L K2CO3缓冲溶液稀释5倍) 3 l在室温下反应2.5 min,抽取反应液10 l,经手动进样器(SI-300,日本Eicom公司)注入到生物活性物质微量分析系统。以0.5 ml/min通过高效液相分离柱(SC-5ODS,日本Eicom公司)和电化学检测器(ECD-300,日本Eicom公司)测定样本中Glu和Tau的含量。1.8 统计学处理 数据处理采用SPSS 11.5统计软件,以利多卡因灌注或抽血前MVN区Gl

17、u和Tau释放量的平均值作为基础值,取每例样本的Glu和Tau含量与基础值的百分比。所有数据均用means±SEM表示,统计学处理采用单因素方差分析和团体比较于海玲等: 急性低血压对前庭神经内侧核区谷氨酸和牛磺酸含量的影响179t检验,显著性差异水平定为P<0.05。2 结果2.1 阻断单侧外周前庭器官单侧前庭器官传入短时阻断模型制备时,用利多卡因灌注鼓室,动物随即出现左右眼球位置失衡(同侧下斜而对侧上斜)等前庭功能失平衡症状。单侧前庭器官损伤模型制备时,鼓室内注射对氨基苯胂酸盐溶液6 h后动物开始出现头偏位、眼震颤和水平旋转等姿势反射失常症状。眼球震颤24 h达高峰,120

18、h基本消失;头偏位逐渐加重,120 h后稳定于高峰状态;躯体水平旋转在出现后逐渐增加,96 h达高峰,此后逐渐减少,168 h后基本消失。2.2 确定核团定位根据Paxinos和Waston 大鼠脑图谱,对核团微量透析部位进行了组织学鉴定(图1)。图 1. 透析探针插入后留下的脑组织损伤部位标记Fig.1. Marking of brain tissue damage remained after microdialysisprobe inserted into the left-lateral MVN. illustratingmicrodialysis membrane inserted

19、location. 4V, the fourth ventricle;PrH, prepositus hypoglossal nucleus; mlf, medial longitudinalfasciculus. Neutral red staining. Scale bar, 1 mm.2.3 麻醉大鼠MVN区透析液中Glu和Tau的含量透析探针植入MVN区090 min内的透析液中Glu和Tau的含量波动较大,约90 min后趋于稳定,此时Glu的平均含量为(18.96±0.27) pmol/8 l,Tau的平均含量为(7.73±0.05) pmol/8 l (图2)

20、。实验均在透析探针植入MVN内90 min后开始收集透析液。2.4 诱发急性低血压时大鼠MVN区透析液中Glu和Tau含量的变化对照组大鼠基础血压平均为123.88 mmHg,股图 2. 透析探针植入大鼠MVN区130 min内Glu和Tau的基础释放量变化Fig.2. Change of basal release of glutamate and taurine in the MVNafter the dialysis probe inserted 0130 min.动脉抽血1.5 ml使血压约下降30%诱发急性低血压时(图3),Glu含量明显增加,由基础值100%增加到117.42 %

21、(P<0.01),而Tau含量明显降低,由基础值100%下降到90.15% (P<0.05)。重新回输血液使血压恢复对照状态时,MVN区Glu和Tau含量也在1020 min内基本恢复到引起血压变化前水平。图 3. 股动脉抽血1.5 ml前后的血压记录Fig.3. Blood pressure recorded before and after the femoral arteryhemorrhage (1.5 ml).左侧中耳内灌注2%利多卡因大鼠,前庭传入阻断侧MVN区Glu含量明显降低,由基础值的100%下将到92.13% (P<0.01),Tau含量升高,由基础值的1

22、00%上升到105.58% (P<0.05)。以后在诱发急性低血压时可见同侧MVN区Glu含量回升(105.52%),Tau含量回降(103.94%),与基础值相比无显著性差异(P>0.05)。但Glu含量仍低于对照组诱发急性低血压时MVN区的Glu含量(117.42%),Tau含量仍高于对照组(90.15%),与对照组诱发急性低血压时MVN区Tau含量相比具有显著性差异(P<0.01)。单侧前庭器官损伤大鼠诱发急性低血压时可见损伤侧MVN内Glu (106.3%)和Tau (101.18%)含量无明显变化,与抽血前(100%)相比无显著性差异(P>0.05),但与对照

23、组诱发急性低血压时MVN区的180 生理学报 Acta Physiologica Sinica, April 25, 2006, 58(2): 177-182Glu (117.42%)和Tau (90.15%)含量相比具有显著性差异(P<0.05, P<0.01)(图4、5)。图 4. 急性低血压对大鼠MVN区透析液中Glu和Tau含量的影响Fig.4. Effects of acute hypotension on glutamate (A) and taurine(B) content in the dialysate of MVN in rats. *P<0.05, *

24、P<0.01 vsbasal level; #P<0.05, # #P<0.01 vs control group.3 讨论本实验利用微透析和高效液相色谱-电化学检测法测定了MVN区氨基酸类递质的含量,在开始的一段时间内有所波动,但是90 min以后趋于稳定。Jin等8也报道,在透析探针植入90 min以后氨基酸的含量趋于稳定。另外在实验中,中耳注入利多卡因后动物随即出现左右眼球位置失常(同侧下对侧上)等前庭功能失平衡症状。单侧鼓室内注射对氨基苯胂酸盐6 h后,动物也开始出现头偏位、眼震颤和水平旋转等姿势图 5. 大鼠MVN区透析液中Glu和Tau含量变化的高效液相色谱图Fi

25、g.5. Typical HPLC-ECD chromatogram of the change ofglutamate and taurine content in the dialysate of MVN in rats. A:Control group. a, before hemorrhage; b, after hemorrhage. B:Lidocaine perfusion group. a, basal level; b, after lidocaine perfusion;c, after hemorrhage. C: Unilateral labyrinthectomy g

26、roup. a, beforehemorrhage; b, after hemorrhage.于海玲等: 急性低血压对前庭神经内侧核区谷氨酸和牛磺酸含量的影响181反射失平衡症状,与前人的工作相符6。前庭神经核接受前庭感受器的传入神经冲动,并与延髓腹外侧区、迷走神经背核、孤束核等自主神经核团形成广泛的纤维联系,影响自主神经功能活动9。有文献报道,急性低血压可使前庭神经的传入冲动增加,使前庭神经核内c-Fos蛋白表达增多,亦可使前庭内侧核型神经元自发性放电活动增加,减少型神经元放电活动。破坏一侧外周前庭器官后可使上述反应减少或消失1,2。表明急性低血压可能通过影响前庭感受器的活动,经前庭神经到达

27、前庭神经核影响自主神经中枢活动,参与血压的调节过程。Glu和Tau是哺乳动物中枢神经系统中重要的氨基酸类神经递质,其中Glu作为兴奋性递质可引起相应神经细胞兴奋,Tau则作为抑制性递质抑制突触后神经元的活动。免疫组化研究表明,前庭神经节内存在Glu免疫反应阳性神经元,并且在前庭神经核内有其免疫反应阳性神经末梢分布10。已有报道Glu参与前庭-眼球反射等前庭反射。电刺激前庭神经时前庭神经核内Glu浓度明显增加,但不影响Asp、Gly、-氨基丁酸等其它氨基酸类递质4。Park等报道3,急性低血压可引起前庭神经放电活动增加,此效应可被前庭神经核内微量注射Glu NMDA型受体阻断剂所逆转。本实验结果

28、表明,急性低血压可使前庭内侧核区Glu含量明显增加,但是在单侧外周前庭器官传入阻断后诱发急性低血压时,阻断侧Glu含量则无明显变化。说明在急性低血压时Glu可能作为前庭传入神经末梢的神经递质,通过影响前庭神经核的活动参与对血压的调节过程。此外也有人报道,给侧脑室和下丘脑前部减压区微量注射Tau可产生剂量依赖性血压降低。而兴奋压力感受器时,大鼠下丘脑等脑区Tau含量又增加11,说明Tau在中枢可能参与血压的调节。Tau是中枢神经系统中最丰富的游离氨基酸之一,其含量仅次于Glu。Tau对Glu诱发的去极化现象有抑制作用,且有抗钙超载的作用。细胞内钙离子浓度是维持细胞正常生理功能的物质基础,也是多种

29、受体激动后信息传递的中心环节。Tau能在一定程度上拮抗Glu引起的钙离子内流,以抵抗细胞内钙离子浓度的升高。推测Tau可能通过抑制Glu的活性来减轻Glu的神经毒性作用12,13。我们的实验表明,急性低血压可使前庭内侧核内Tau含量明显降低,单侧前庭器官传入阻断时阻断侧Tau含量则无明显变化。根据以上结果,作者认为急性低血压增加前庭神经传入冲动过程中, Glu作为兴奋性神经递质使前庭神经核兴奋性增高,而Tau作为抑制性神经递质其释放量减少使其兴奋性增高。这样可以使前庭神经核的兴奋性进一步增加,加强了前庭器官对血压的调节作用。所以在阻断一侧外周前庭器官后,其向前庭神经核传入的兴奋性冲动减少,故急

30、性低血压诱导的Glu和Tau的变化减少。参 考 文 献1Kim MS, Hyo Kim J, Kry D, Ae Choi M, Ok Choi D, GonCho B, Jin YZ, Ho Lee S, Park BR. Effects of acute hypoten-sion on expression of cFos-like protein in the vestibular nu-clei of rats. Brain Res 2003; 962(1-2): 111-121.2Park BR, Kim MS, Kim JH, Jin YZ. Effects of acute hy

31、-potension on neuronal activity in the medial vestibular nucleiof rats. Neuroreport 2001; 12(17): 3821-3824.3Park BR, Kim MS, Yee GH, Moon MJ, Kim JH, Jin YZ,Kim YS. Changes in vestibular nerve activity following acutehypotension in rats. Korean J Physiol pharmacol 2003; 7(4):85-89.4Inoue S, Yamanak

32、a T, Kita T, Nakashima T, Hosoi H.Glutamate release in the rat medial vestibular nucleus follow-ing unilateral labyrinthectomy using in vivo microdialysis.Brain Res 2003; 991(1-2): 78-83.5Jin QH, Kunitake T, Chu CP, Qiu DL, Kato K, Ishizuka Y,Kannan H. Possible involvement of nitric oxide in the cen

33、tralsalt-loading-induced cardiovascular responses in consciousrats. Brain Res 2003; 963: 224-231.6Kim MS, Ae Choi M, Ok Choi D, Lee MY, Kim KY, RheeJK, Jin YZ, Park BR. Asymmetric activation of extracellularsignal-regulated kinase 1/2 in rat vestibular nuclei by unilat-eral labyrinthectomy. Brain Res 2004; 1011: 238-242.7SunJR(孙久荣), Ye YM. Altered behaviour and expressionof Fos in rats born in hypergravity and their re-adaptation tothe normal gravity. Acta Physiol Sin (生理学报) 2001; 53(1): 61-65 (Chinese, English abstract).8Jin QH, Ueda Y, Ishizuka Y, Kunitake T, Kannan H.

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