辣椒素对大鼠延髓腹外侧头端区神经元电活动的影响
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河北医科大学基础医学研究所生理室；石家庄；050017 薛保建；何瑞荣
关键词：辣椒素；RVLM神经元自发放电；辣椒素受体；钌红
摘要：
在35只切断两侧缓冲神经的麻醉大鼠,应用细胞外记录的电生理学方法, 观察颈总动脉注射辣椒素(capsaicin)对延髓腹外侧头端区(RVLM)巨细胞旁外侧核(PGL)自发电活动的影响。 所得结果如下: (1)颈动脉注射辣椒素(10 μmol, 0.1 ml), MAP由10.74±0.13升至12.56±0.21 kPa (P<0.001); HR由374±4增至395±5 bpm (P<0.001); 30 个PGL神经元自发放电单位的放电频率由12.6±0.7增至20.9±1.1 spikes/s (P<0.001)。 (2)在10个放电单位, 应用辣椒素受体阻断剂钌红(ruthenium red; 200 mmol, 0.1 ml)后, 明显抑制辣椒素的上述效应。 以上结果提示, 辣椒素可能通过激活RVLM神经元上的辣椒素受体, 进而兴奋PGL 神经元。
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辣椒素(capsaicin)是辣椒中的主要辛辣成分, 对其心血管效应已有不少研究。 早期的研究发现, 静脉注射辣椒素可导致多种动物血压降低, 心率减慢。 第四脑室或小脑延髓池注射辣椒素, 则引起血压升高[1]; 在猫延髓腹外侧化学敏感区表面给予辣椒素, 也引起相似效应[2]。 延髓腹外侧头端区(RVLM)是调节血管张力和维持动脉血压的关键部位。 据Seller等报道, RVLM区微量注射辣椒素时, 血压升高, 心率加快, 交感神经兴奋[3]。 延髓腹外侧尾端区(CVLM)注射辣椒素, 则引起相反效应[4]。 以上资料表明, 辣椒素对延髓心血管中枢神经元有调变作用。 然而, 有关辣椒素对RVLM区巨细胞旁外侧核(nucleus paragiganto～cellularis lateralis, PGL)神经元电活动的影响, 尚未见诸报道。 本研究采用电生理学方法, 观察一侧颈动脉注射辣椒素对PGL神经元自发放电的影响, 以论证其作用部位。
, 百拇医药 实验动物为Sprague-Dawley大鼠(280～320 g), 雌雄不拘, 氨基甲酸乙酯(1 g/kg)腹腔麻醉。 颈部正中切口, 行气管插管, 自主呼吸。 切断双侧主动脉神经及窦神经, 以静注新福林升压后不再导致心率反射性下降为切除完全的标志。 一侧颈总动脉插管备作给药, 左侧股动脉插管连以压力换能器(MPU-0.5), 输入载波放大器(AP-620G)监测动脉血压(BP), 由血压搏动信号触发心率计(AT-600G)记录心率(HR)。 神经元的单位放电按我们实验室报道的方法[5]进行,RVLM区立体定位如下:中线旁开1.5～2.0 mm,耳杆连线后2.6～3.3 mm, 延髓表面向腹侧1.5～2.0 mm。 生物电信号经微电极放大器(MEZ-7200, Nihon Kohden)输入生物电放大器(AB-621G), 由多道生理记录仪(RM-6000)热阵式记录装置(WS-682G; 频响范围为0～2.8 kHz)同步记录BP、HR 和神经元放电活动(electroneurogram, ENG)。 手术操作完成后60 min, 待各项指标稳定, 开始插入微电极, 寻找自发放电单位, 记录到自发放电单位5 min后再施用药物。 实验分两组: (1)一侧颈动脉注射辣椒素(10 μmol, 0.1 ml), 观察平均动脉压(MAP)、HR和ENG 的变化; (2) 在观察颈动脉注射辣椒素(10 μmol, 0.1 ml)引起的 MAP、 HR和ENG变化恢复到对照水平后, 注射辣椒素受体阻断剂钌红(ruthenium red, RR; 200 mmol, 0.1 ml), 5 min 后再重复观察辣椒素的效应。 每组实验均给予溶剂生理盐水作对照。 实验末, 微电极通以负向电流(60 μA/ min)使滂胺天蓝染料泳出。 实验结束后, 在深度麻醉下取脑, 固定于10%福尔马林液中, 7～10 d后作冰冻切片, 参照Paxinos和Watson大鼠脑立体定位图谱行组织学定位, 将微电极尖端定位不在预定脑区的资料摒弃。 氨基甲酸乙酯、钌红、辣椒素均为Sigma产品, 所有药品溶于生理盐水, 于实验当时配制。 实验数据输入计算机进行统计学处理, 全部数据用均数±标准误(x±Sx)表示, 给药前后行配对t检验, 组间差异行t检验。
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图1 微电极尖端定位图
Fig.1 Localization of microelectrode tips in RVLM
Numbers indicate caudal to interaural line in mm. Coronal sections of medulla are modified from Paxinos and Watson. IO: inferior olive; NA: necleus ambiguus; PY: pyramidal tract; RM: nucleus raphe magnus; RO: nucleus raphe obscurus; RP: nucleus raphe pallidus; Closed circle: units responsive to endothelin; Triangle: units not located in the nucleus paragigantocellularis lateralis (PGL).
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1. 颈动脉注射辣椒素的效应
颈动脉内注射生理盐水0.1 ml, MAP、 HR和ENG均无明显变化。 颈动脉注射辣椒素(10 μmol, 0.1 ml), MAP由10.74±0.13升至12.56±0.21 kPa (P<0.001); HR由374±4增
表1 颈动脉注射辣椒素(10 μmol, 0.1 ml)引起的麻醉大鼠MAP、HR和RVLM区神经元放电活动的变化
Table 1 Changes of MAP、HR and ENG of RVLM neurons in anesthetized rats following intracarotid injection of capsaicin (10 μmol, 0.1 ml)
n
, http://www.100md.com MAP /kPa
HR /bpm
ENG /spikes。s-
Control
30
10.74±0.13
374±4
12.6±0.7
Capsaicin
30
12.56±0.21***
395±5***
, http://www.100md.com
20.9±1.1***
***P<0.001 vs control.至395±5 bpm (P<0.001); 30 个PGL神经元自发放电单位的放电频率由12.6±0.7增至20.9±1.1 spikes/s (P<0.001)(表1)。
各项指标均在3 s 内开始变化, 持续5 min左右。
2. RR对辣椒素效应的阻抑作用
在10 个放电单位中, 颈动脉注射辣椒素(10 μmol, 0.1 ml)后, MAP由10.76±0.42升至13.14±0.38 kPa (P<0.001); HR由372±3增至397±8 bpm (P<0.001); 神经元的自发放电频率由13.6±1.0增至21.8±1.5 spikes/s (P<0.001); 待各项指标恢复到对照水平后, 再注射RR (200 mmol, 0.1 ml)时, MAP、HR和ENG均无明显变化; 5 min后再注射辣椒素(10 μmol, 0.1 ml), MAP由对照升至11.78±0.26 kPa (P<0.01); HR升至383±2 bpm (P<0.05), 放电频率增至16.7±1.2 spikes/s (P<.0.01), 上述参数与单独注射辣椒素所引起各参数变化相比有显著差异(P<0.05, P<0.001)(图2, 表2)。
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图2 钌红对颈动脉注射辣椒素效应的影响
Fig.2 Effects of intracarotid injection of capsaicin on BP, HR and ENG of PGL neurons before and after ruthenium red (RR) administration
A: capsaicin before RR; B: capsaicin after RR. ↓: injection of capsaicin; : injection of RR.
表2 钌红预处理对颈动脉注射辣椒素所致MAP、HR 和ENG变化的影响
Table 2 Effects of pretreatment with ruthenium red on responses of MAP, HR and ENG of RVLM neurons to intracarotid injection of capsaicin
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n
MAP /kPa
HR/bpm
ENG/spikes。s-1
Control
10
10.76±0.42
372±3
13.6±1.0
Capsaicin
10
13.14±0.38***
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397±8***
21.8±1.5***
RR+Capsaicin
10
11.78±0.26**###
383±2*#
16.7±1.2**###
*P<0.05, **P<0.01 ***P<0.001 vs control; #P<0.05 ###P<0.001 vs capsaicin.
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本研究观察到, 颈动脉注射辣椒素可使麻醉大鼠RVLM区神经元自发放电活动增加, 血压上升, 心率加快; 香草酸受体(辣椒素受体, vanilloid receptor, VR)阻断剂RR 明显抑制辣椒素的作用, 表明辣椒素可通过激活VR, 进而兴奋RVLM内的交感兴奋神经元。
已知延髓腹外侧中枢化学敏感区激活可引起血压、 心率和血管张力变化, 它分为M、 L、 S三个区域, PGL是S区的主要结构(Hilton, 1981)。 辣椒素是较强的化学刺激物。 S区表面给予辣椒素引起血压升高, 交感神经活动增强, 表明辣椒素激活了S区PGL神经元[2], 本实验结果与之一致。
业已证明, 辣椒素是通过特异地激活VR, 继而开放非选择性阳离子通道而发挥作用, Capsazepine(CPZ)和RR是VR 的阻断剂[6,7]。 许多资料表明, VR存在于感觉神经元胞体及其外周突和中枢突[8]。 Jancso报道, 有辣椒素敏感的神经末梢终止于延髓腹外侧的化学敏感区[1]。 新近的放射自显影研究显示, 人和多种动物的脑干内多个核团存在VR, 如孤束核等, 但RVLM区是否存在此类受体尚未见报道[9,10]。 Seller等实验观察到, 椎动脉内注射或RVLM微量注射辣椒素, 引起猫血压明显升高, 交感神经活动增强, CPZ和RR可明显抑制这一效应[3]。 根据本实验结果, 似可认为RVLM区存在VR, 颈动脉注射辣椒素所引起的RVLM区神经元自发放电增加, 可能是通过激活RVLM区神经元上VR而发挥作用的。
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应该指出的是: (1) 由于本实验通过颈动脉给药,辣椒素的中枢作用部位可能不仅局限于RVLM区的PGL, 且对其他的中枢核团亦可能有作用。 因而,我们实验室已对此用免疫组化法作进一步观察, 发现颈动脉内注射辣椒素得以激活PGL、 LC、 AP和NTS(生理学报, 待发表)。 (2) 本实验是在切断双侧缓冲神经的条件下进行的, 得以排除辣椒素对动脉压力感受器和化学感受器反射的影响。 至于颈动脉内注射的辣椒素是否可循环至外周作用于外周辣椒素敏感神经, 进而反射性引起PGL神经元放电变化, 有待于进一步研究。
联系作者. Phn:何瑞荣 86-311-604-4121-5566; Fax: 86-311-604-8177; E-mail: syho@sjz.col.com.cn
作者单位：河北医科大学基础医学研究所生理室, 石家庄 050017
参考文献
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[1] Quest JA, Dias-Souza J, Norman WP, et al. Central nervous system site of action of capsaicin-induced car～dio～vas～cular changes in the cat. J Pharmcol Exp Ther, 1984, 228: 719～724.
[2] Jancso G, Such G. Evidence for a capsaicin-sensitive vasomotor mechanism in the ventral medullary chemo～sen～sitive area of the cat. Naunyn-Schmiedeberg′s Arch Pharmacol, 1985, 329: 56～62.
[3] Seller H, Czachurski J, Zanzinger J. Activation of chemosensitive neurons in the ventrolateral medulla by ca～p～saicin in cats. Neurosci Lett, 1997, 226: 195～198.
, 百拇医药
[4] Koulchitsky SV, Azev OA, Gourine AV, et al. Capsaicin-sensitive area in the ventral surface of the rat medulla. Neurosci Lett, 1994, 182: 129～132.
[5] Chen S (陈 爽), He RR (何瑞荣). Effect of intracarotid injection of adenosine on the activity of RVLM neurons in barodenervated rats. Acta Physiol Sin (生理学报), 1998, 50 (6): 629～635.
[6] Bevan S, Szolcsanyi J. Sensory neuron-sepcific action of capsaicin: mechanisms and applications. Trends Pharmacol Sci, 1990, 11: 330～333.
, 百拇医药
[7] Amann R, Maggi CA. Ruthenium red as a capsaicin antagonist. Life Sci, 1991, 49: 849～856.
[8] Acs G, Palkovits M, Blumberg PM. Comparison of [3H]resiniferatoxin binding by the vanilloid (capsaicin) re～ceptor in dorsal root ganglia, spinal cord, dosal vagal complex, sciatic and vagal nerve and urinary bladder of the rat. Life Sci, 1994, 55: 1017～1026.
[9] Szallasi A. Autoradiographic visualization and pharmacological characterization of vanilloid (capsaicin) receptors in several species including man. Acta Physiol Scand, 1995, 155 (Suppl 629): 1～68.
, 百拇医药
[10] Szallasi A, Nilsson S, Farkasszallasi T, et al. Vanilloid (capsaicin) receptors in the rat: distribution in the brain, regional differences in the spinal cord, axonal transport to the periphery, and depelation by systemic vanilloid treatment. Brain Res, 1995, 703: 175～183.
1999-02-14收稿
1999-04-05修回, http://www.100md.com