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编号:10505388
大鼠神经系统内γ-氨基丁酸B受体1亚型的定位分布
http://www.100md.com 《解剖学报》 2000年第0期
     作者:王智明 李云庆

    单位:第四军医大学基础部解剖学教研室,梁銶琚脑研究中心,西安710032

    关键词:γ-氨酸丁酸;γ-氨酸丁酸B受体1亚型;神经系统;免疫细胞化学;大鼠

    解剖学报00zk17

    【摘要】目的 观察γ-氨基丁酸B受体1亚型(GABABR1)在大 鼠神经系统的分布。方法 GABABR1特异性抗体的免疫细胞化学染色 。 结果 GABABR1样阳性神经元主要分布于大脑皮质V层、Calleja岛、尾壳 核、隔海马核、海马、杏仁基外侧核、内侧缰核、丘脑前背侧核、丘脑内侧背核、外侧膝状 体背侧核、视前核群、视上核、室旁核外侧大细胞部、前连合核、正中隆起、弓状核、黑质致密部、腹侧背盖区、脚间核 、E-W核、三叉神经中脑核、蓝斑、斜方体核、三叉神经脊束核尾侧亚核Ⅰ和Ⅱ层、迷走神 经背核、小脑Purkinje细胞层、脊髓Ⅰ~Ⅲ、Ⅸ和Ⅹ层、外侧脊核、Onuf核、背根节等。 脑内主要的胆碱能和单胺能神经元几乎均呈GABABR1样阳性。结论 GABABR1样阳性结构广泛分布于大鼠神经系统,为GABA发挥抑制效应提供了作用位点。
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    【中图分类号】R322.81 【文献标识码】A 【文章编号】0529-0000(2001)-增-64

    LOCALIZATION OF GABAB RECEPTOR 1 SUBTYPE IN THE RAT NERVOUS SYSTEM

    WANG Zhi-ming,LI Yun-qing*

    (Department of Anatomy and KK Leung Brain Research Centre,the Fourth M ilitary Medical University,Xi'an 710032,China)

    【Abstract】Objective To observe the distribution of GABA B receptor subtype 1(GABABR1)in the rat nervous system. Method[ WT 5”BZ Immunocytochemical staining technique by using specific antibody agains t GABABR1 was used. Results Intensely and densely staine d GABABR1-l ike immunoreactive neurons were observed in the V layer of cerebral cortex,is lands of Calleja,caudate putamen,septohippocampal nucleus,hippocampus,basolatera l amygdaloid nucleus,medial habenular nucleus,anterodorsal thalamic nucleus,medi odorsal thalamic nucleus,dorsal lateral geniculate nucleus,preoptic nuclei,supraoptic nucleus,lateral magnocellular part of paraventricular nucleus,anterior commisural nucle us,median eminence,arcuate nucleus,pars compacta of substantia nigra,ventral teg mental area,interpeduncular nucleus,Edinger-Westphal nucleus,mesencephalic trig emi nal nucleus,locus coeruleus,nucleus of the trapezoid body,superficial layers of t he caudalis subnucleus of the spinal trigeminal nucleus,dorsal motor nucleus of vagus,Purkinje cell layer of cerebellar cortex,laminaeⅠ-Ⅲ,Ⅸ and Ⅹ of spin al gray matter,lateral spinal nucleus,Onuf's nucleus and spinal dorsal root gang lion.Specially,in the cholinergic and monoaminergic nuclei of the brain. Conclusion These results indicate that GABABR1-like immunoreact iv e structures are widely located in the rat brain,GABA might exert its principal inhibitory effects through these GABABR.
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    【Key words】γ-aminobutyric acid(GABA);GABAB receptor 1 subtype;Nervous system;Immunocytochemistry;Rat γ-氨基丁酸(GABA)是神经系统内主要的抑制性神经递质,它在多种生理 活动和 病理过程中扮演着重要的角色。GABA的作用由不同的3种受体亚型(GABAAR、GABABR和GA BACR)介导[1~3]。GABABR属于代谢型受体超家族,它介导慢的、持续较长的 抑 制效应,与脑内多种重要的生理活动和病理变化有关[2]。GABABR存在于一些兴 奋性和抑制性神经元的突触前、后部位[4]。GABABR1亚型有两个剪接变异体:GA BABR1a和GABABR1b。Margeta-Mitrovic等[5]用免疫组织化学技术对GABABR 在大鼠CNS内的分布进行了定位;Liang等[6]用非放射性原位杂交组织化学技术研 究了GABABR1a和1b亚型的mRNA在大鼠脑内的分布。由于受体蛋白的合成部位与功 能部位存在差异,故本研究用GABABR1亚型的特异性抗体,对此受体蛋白在大鼠脑内的分 布进行了观察,以便精确定位GABA的作用部位。
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    材料和方法

    成年SD大鼠8只,体重200~250g。戊巴比妥钠经腹腔麻醉下开胸,经左心室插管至升主动脉 , 先用生理盐水冲净血液,再用含4%多聚甲醛和0.2%苦味酸的0.1mol/L磷酸盐缓冲液(PB,p H7 .4)灌注固定。灌毕立即取脑,置入上述新鲜固定液中后固定4~6h(4℃)。再移入含30%蔗 糖 的PB中(4℃)至沉底。将脑连续冠状(4只)、水平(2只)、矢状(2只)冰冻切片,片厚30μm, 切片隔2张取1张,分3套收集于0.01mol/L PBS(pH 7.4)中。将第1套切片用于免疫细胞化 学的 ABC法染色,入豚鼠抗GABABR1亚型的血清(1 mg/L;产品编号 AB1531,Chemicon)中孵育4 8h(4℃)。二氨基联苯胺和H2O2呈色。用正常豚鼠血清代替一抗,随后用与上述染色程 序 相同的步骤孵育第2组切片,进行对照染色,结果为阴性。第3套切片用于Nissl染色,以便 对照、观察和定位阳性结构。核团定位参照Paxinos和Watson的《大鼠脑立体定位图谱》 [7]。
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    结 果

    GABABR1样阳性结构在大鼠脑内分布广泛。GABABR1样阳性反应产物不仅见于胞体和突起 的膜上,而且见于胞浆,阳性纤维较短,行经弯曲,阳性终末呈点状。

    密集且浓染的GABABR1样阳性神经元胞体或纤维主要见于大脑皮质V层锥体细胞(图1)、Cal leja岛、外侧隔核背侧部、终纹床核、杏仁基外侧核(图2)、尾壳核(图3)、斜角带核垂直部 腹侧(图4)、内侧缰核、海马CA3区(图5)、丘脑前背侧核、丘脑内侧背核、外侧膝状体背侧 核、视前核群、视上核(图6)、室旁核外侧大细胞部(图7)、弓状核、E-W核、小脑分子层和 P urkinje细胞层(图8)、三叉神经中脑核(图9)、腹侧被盖区及黑质致密部(图10)、蓝斑(图11 )、斜方体核及上橄榄复合体(图12)、中缝核群(图13),舌下神经前置核、迷走神经脊核( 图 14)、三叉神经脊束核尾侧亚核浅层(Ⅰ、Ⅱ层)(图15)、脊髓Ⅰ~Ⅲ、Ⅸ(图16)和Ⅹ层、外 侧颈核、外侧脊核、Onuf核(图16)、中间带外侧细胞柱、骶髓副交感节前神经元(图16)及脊 髓背根节细胞(图17)等。
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    中等密度的阳性胞体或纤维见于主嗅球小球层、海马CA2区(图5)、隔伞核、杏仁中央核(图2 )、丘脑室旁核、下丘脑的大部分核团、中脑导水管周围灰质(图9)、脚周核、动眼神经核、 外 侧臂旁核、Barrington核、黑质外侧部(图10)、中缝大核、中缝苍白核(图13)、面神经核、 舌下神经核(图14)、脊髓V~Ⅷ层(图16)等。

    稀疏的阳性神经元胞体和纤维见于副嗅球、前嗅核、齿状回、苍白球(图3)、脚内核、内侧 隔核、丘脑大部分核团、下丘脑外侧区、红核、黑质网状部(图10)、Darkschewitsch核、孤 束核(图14)和小细胞网状核等。GABABR1样阳性胞体、纤维和终末的分布详见附表。

    讨 论

    本研究的结果显示GABABR1广泛分布于神经系统,为GABA发挥其抑制效应提供了形态学 依据。GABABR主要分布在突触前末稍,但也分布于突触后膜,甚至分布在非突触部位。电 生 理学的研究证实多数GABA能神经元属于中间神经元,但部分区域也有GABA能投射神经元,它 们 的终末对与其形成联系的神经元发挥抑制性突触后调控作用;GABA能终末与突触前终末形成 轴-轴突触,产生突触前抑制作用;有的GABA能神经元也接受GABA能中间神经元的支配,GA BA能神经元还能通过其自身受体实现反馈调节[2,8]
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    延髓和脊髓背角内也有许多GABA能中间神经元和下行抑制系统来的GABA能纤维和终末,参与 构成伤害性信息调控的局部微环路。生理学的研究证实,全身、局部或鞘内注射GABABR的 选择性激动剂baclofen有明显的镇痛效应[9]。脊髓背角浅层有密集浓染的GABAB R1阳性胞体和纤维,为GABA实现局部调控提供了作用部位。在脊髓背角GABABR主要分布于 外周细纤维传入的终止区,新生鼠以辣椒素处理后,GABABR明显减少[10]。GABA BR的激动剂baclofen可以选择性抑制背角神经元对伤害性刺激信息的反应,说明GABABR 可能主要介导细纤维传入的突触前抑制效应,其机制被认为可能是GABABR被激活后,通过 G蛋白阻滞钙通道,降低钙离子内流,减少兴奋性递质释放,起到了突触前抑制作用[2 ,10];也可通过G蛋白激活细胞内蛋白激酶系统产生磷酸化作用而增加钾电导使钾外流 增加,产生突触后抑制效应[2]
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    脑干的网状结构和中缝核群有大量的GABA能神经元,有些是中间神经元,对此区域内5-HT 能神 经元的活动有调控作用[11];有些是投射神经元,直接投射到延髓尾段和脊髓,参 与 面口部和躯体感觉与运动的调制。本文结果显示在富含单胺能神经元的黑质致密部、腹侧被 盖区、蓝斑 及中缝核簇,GABABR1阳性结构都呈密集分布,不仅提示了GABABR1与单胺能神经元的共 存关系,同时也为机能学研究结果提供了形态学依据。

    本结果与以往放射标记baclofen的亲合实验结果[12]、封闭GABAAR结合位点放射 标 记GABA的亲合实验结果[13]、免疫组织化学[5]和原位杂交组织化学研究 结果[6]基本一致。仅在部分区域存在差异,如丘脑前内侧核、丘脑腹内侧核、丘 脑后核、内侧膝状体核、下丘脑外侧区、室旁核前小细胞部和孤束核等。此外,在海马CA3 区 和上橄榄复合体,我们观察到密集的GABABR1样阳性胞体和纤维,这也与他人的结果不同 。存 在差异的原因可能是我们所用的是针对GABABR1的特异性抗体,仅是对GABABR1的分布进 行定位。而他人的研究结果是针对GABABR或GABABR1(1a和1b)及其mRNA。
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    附表GABABR1免疫反应神经元在大鼠神经系统内的分布

    Table Distribution of GABABR1-like immunoreactive neurons in the rat ne rvous system 观察区域

    阳性神经元相对密度

    观察区域

    阳性神经元相对密度

    observed regions

    relative density of positive neurons*

    observed regions
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    relative density of positive neurons*

    嗅球(olfactory)

    ++

    红核 (red nucleus)

    +

    Calleja岛(islands of Calleja)

    ++++

    黑质(substantia nigra)

    + ++

    额叶(frontal lobus)
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    +++

    腹侧被盖区

    ++++

    顶叶(parietal lobus)

    +++

    ventral tegmental area

    岛叶(insular lobus)

    +++

    脚间核

    ++++

    颞叶(temporal lobus)

    ++
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    interpeduncular nucleus

    斜角带核

    +++

    中脑导水管周围灰质

    +++

    nucleus of the diagonal band

    midbrain periaqueductal gray

    终纹床核

    ++++

    E-W核

    ++++
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    bed nucleus of the stria terminalis

    Edinger-Westphal nucleus

    隔核(septal nucleus)

    +++

    动眼神经核

    +++

    隔海马核

    ++++

    oculomotor nucleus

    septohippocampal nucleus

    滑车神经核
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    ++

    隔伞核

    +++

    trochlear nucleus

    septofimbrial nucleus

    中脑中缝核簇

    ++++

    穹窿下器(subfornical organ)

    ++++

    mesencephalic raphe nuclei

    Meynert基底核
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    +++

    三叉神经中脑核

    ++++

    nucleus basalis(Meynert)

    mesencephalic trigeminal nucleus

    尾壳核(caudate putamen)

    ++++

    桥核(pontine nuclei)

    ++++

    苍白球(globus pallidus)

    +
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    蓝斑(locus coeruleus)

    ++++

    杏仁内侧核

    +++

    脑桥中缝核簇

    +++

    medial amygdaloid nucleus

    pontine raphe nuclei

    杏仁基外侧核

    ++++

    臂旁核

    +++
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    basolateral amygdaloid nucleus

    parabrachial nucleus

    杏仁中央核

    +++

    三叉神经运动核

    +++

    central amygdaloid nucleus

    motor trigeminal nucleus

    海马CA1~CA4区

    +++

    上橄榄复合体
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    ++++

    field CA1-CA4 of hippocampus

    superior olivary complex

    齿状回(dentate gyrus)

    +

    斜方体核

    ++++

    内侧缰核(medial habenular nucleus)

    ++++

    nucleus of the trapezoid body
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    外侧缰核(lateral habenular nucleus)

    +++

    Barrington核

    +++

    丘脑前核群

    +++

    Barrington's nucleus

    anterior nuclei of thalamus

    小脑皮质(cerebellar cortex)

    丘脑室旁核

    +++
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    分子层(molecular layer)

    ++++

    paraventricular nucleus

    Purkinje细胞层

    ++++

    丘脑网状核(reticular thalamic nucleus)

    ++

    Purkinje c ell layer

    丘脑中央内侧核

    +++

    颗粒细胞层(granule cell layer)
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    ++

    centromedial thalamic nucleus

    小脑核(cerebellar nuclei)

    +++

    丘脑中央外侧核

    ++

    三叉神经脊束核

    +++

    centrolateral thalamic nucleus

    spinal trigeminal nucleus

    丘脑腹侧核群
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    ++

    展神经核

    ++

    ventral nuclei of thalamus

    abducens nucleus

    丘脑后核(posterior thalamic nucleus)

    ++

    丘脑束旁核

    ++

    面神经核

    +++

    parafascicular thalamic nucleus
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    facial nucleus

    内侧膝状体核

    ++

    蜗神经核

    ++++

    medial geniculate nucleus

    cochlear nucleus

    外侧膝状体核

    +++

    疑核(ambiguus nucleus)

    +++

    lateral geniculate nucleus
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    孤束核

    ++

    视前区(preoptic area)

    +++

    nucleus of the solitary tract

    内侧视前核

    ++++

    延髓中缝核簇

    ++++

    medial preoptic nucleus

    oblongatal raphe nuclei
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    视交叉上核

    ++++

    迷走神经运动背核

    ++++

    suprachiasmatic nucleus

    dorsal motor nucleus of vagus

    下丘脑前区

    +++

    舌下神经核

    ++

    anterior hypothalamic area
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    hypoglossal nucleus

    下丘脑外侧区

    ++

    下橄榄核

    ++++

    lateral hypothalamic area

    inferior olivary nuclei

    下丘脑室周核

    ++++

    外侧网状核

    +++

    periventricular hypothalamic nucleus
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    lateral reticular nucleus

    视上核(supraoptic nucleus)

    ++++

    楔束核(cuneate nucleus)

    ++

    下丘脑室旁核

    薄束核(gracile nucleus)

    +++

    paraventricular hypothalamic nucleus

    巨细胞网状核α部
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    ++++

    前小细胞部

    +++

    pars α gigantocellular reticul ar

    nucleus

    anterior parvocellular part

    最后区(area postrema)

    ++++

    腹侧部(ventral part)

    +++

    脊髓(spinal cord)
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    外侧大细胞部

    ++++

    Ⅰ~Ⅳ层(lamina Ⅰ-Ⅳ)

    ++++

    lateral magnocellular part

    Ⅴ~Ⅷ层(lamina Ⅴ-Ⅷ)

    +++

    内侧小细胞部

    +++

    Ⅸ、Ⅹ层(lamina Ⅸ,Ⅹ)

    ++++

, 百拇医药     medial parvocellular part

    外侧脊核

    ++++

    后部(posterior part)

    ++

    lateral spinal nucleus

    正中隆起(median eminence)

    ++++

    中间外侧细胞柱

    ++++

    灰结节(tuber cinereum)
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    +++

    intermediolateral cell column

    下丘脑腹内侧核

    +++

    骶髓副交感核

    ++++

    ventromedial hypothalamic nucleus

    sacral parasympathetic nucleus

    弓状核(arcuate nucleus)

    ++++

    背根神经节
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    ++++

    乳头体(mammillary)

    +++

    dorsal root ganglion

    相对密度为200μm2内的阳性神经元数(The relative de nsity was counted from the numbers of the positive neurons in the area of 200μm 2(++++:>20;+++:11 ~20;++:6~10;+;1~5).
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    GABABR1样阳性神经元在大脑皮质(图1)、杏仁核簇(图2)、尾壳核(CPu)和苍白球(GP)( 图3 )、斜角带核垂直部(图4)、海马(图5)、视上核(SO)(图6)、下丘脑(图7)、小脑(图8)、中脑 导水管周围灰质(PAG)和三叉神经中脑核(Vme)(图9)、黑质和腹侧被盖区(VTA)(图10)、蓝斑 (LC)(图11)、上橄榄核(SOl)和斜方体核(Tz)(图12)、中缝大核(NRM)和中缝苍白核(RPa)(图 13)、孤束核(NTS)、迷走神经背核(X)和舌下神经核(XⅡ)(图14)、三叉神经脊束核尾侧 亚核(图 15)、骶髓前角(VH)、Onuf核(Of)和骶髓副交感核(PSN)(图16)及背根神经节(图17)内的分 布。

    4V.第四脑室 I~Ⅲ.三叉神经脊束核尾侧亚核I~Ⅲ层 Ⅳ~Ⅵ.大脑皮质第Ⅳ~Ⅵ层 AHy .下丘 脑前区 BL.杏仁基底外侧核 CA1~4.安门角CA1~4区 CC.延髓中央管 Ce.中央杏仁核 cp.大脑 脚 DG.齿状回 ec.外囊 GL.小脑皮质粒颗层 ic.内囊 ML.小脑皮质分子层 ox.视交叉 PaMC.下丘脑室 旁核大细胞部 PaPC.下丘脑室旁核小细胞部 PC.小脑皮质 Purkinje细胞层 py.锥体束 SNc.黑质致密部 SNl.黑质外侧部 SNr.黑质网状部 t.三叉脊束 VDBD.斜角 带核垂直部背侧 VDBV.斜角带核垂直部腹侧 WM.小脑白质
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    标尺分别为30μm(图9,17)、50μm(图1,6~8,11,13,15)、90μm(图2~4,10,14,16)和 100μm(图5,12)

    Distribution of GABABR1-LI neurons in the cerebral cortex(Fig.1),amygdaloid n uc lei(Fig.2),caudate putamen(CPu)and globus pallidus(GP)(Fig.3),nucleus of the ver tical limb of the diagonal band(Fig.4),hippocampus(Fig.5),supraoptic nucleus(SO) (Fig.6),hypothalamus (Fig.7),cerebellum(Fig.8),midbrain periaqueductal gray(PAG) a nd mesencephalic trigeminal nucleus(Vme)(Fig.9),substantia nigra and ventral teg mental area (VTA)(Fig.10),locus coeruleus(LC)(Fig.11),superior olivary nucleus(S Ol)and nucleus of the trapezoid body (Tz)(Fig.12),raphe magnus nucleus(NRM)and r aphe pallidus nucleus(RPa)(Fig.13),nucleus of solitary tract(NTS),dorsal motor n ucleus of vagus(X)and hypoglossal nucleus(Xll)(Fig.14),spinal trigeminal nucleus c audalis(Fig.15),ventral horn of the sacral cord(VH),Onuf's nucleus(Of) and sacra l parasympathetic nucleus(PSN)(Fig.16)and dorsal root ganglion(Fig.17).
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    4V,4th ventricle,I-Ⅲ,laminae I-Ⅲ of the spinal trigeminal nucleus caudalis. Ⅳ -Ⅵ,Ⅳ-Ⅵ cortical layers.AHy,anterior hypothalamic area BL,basolateral amygd alo id nucleus CA1-4,fields CA1-4 of Ammon horn cc,central canal,Ce,central am ygd aloid nucleus cp,cerebral peduncle DG,dentate gyrus ec,external capsule GL, glo merular layer of the cerebellum ox,optic chiasm PaMC,paraventricular hypothala mi c nucleus magnocellular part PaPC,paraventricular hypothalamic nucleus parvoc el lular part PC,Purkinje cell layer of the cerebllum py,pyramidal tract SNc,sub st antia nigra compact part SN1,substantia nigra lateral part SNr,substantia nigra reticular part t,spinal trigeminal tract VDBD,nucleus of the vertical limb of t he diagonal band dorsal part VDBV,nucleus of the vertical limb of the diagonal band ventral part WM,white matter
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    Bars are 30 μm(Figs.9,17),50μm(Figs.1,6-8,11,13,15),90μm(Figs.2-4,10,14,16) and 100μm(Figs.5,12),respectively.

    【基金项目】国家自然科学基金资助项目(39800044)、高等院校骨干教师 资助项目

    【作者简介】王智明(1970— ),男(汉族),河南省汤阴县人,讲师,博 士研究生

    参考文献

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    【收稿日期】2000-07-04 【修回日期】2000-08-15, http://www.100md.com