当前位置: 首页 > 期刊 > 《解剖学报》 > 1999年第1期
编号:10258665
大鼠脑干向面口部运动核的P物质能和脑啡肽能投射*
http://www.100md.com 《解剖学报》 1999年第1期
     作者:李云庆 王智明 施际武

    单位:李云庆 王智明 施际武 第四军医大学解剖学教研室,梁銶琚脑研究中心,西安 710032

    关键词:脑干面口部运动核;运动前神经元;P物质;脑啡肽;大鼠

    解剖学报990103

    【摘要】 目的 观察大鼠脑干面口部运动核(三叉神经运动核、面神经核和舌下神经核)内P物质(SP)和亮氨酸脑啡肽(L-ENK)样阳性终末的中枢起源。 方法 荧光金(FG)逆行追踪与SP样和L-ENK样免疫荧光组织化学染色相结合的双重标记技术。 结果 将FG分别注入三叉神经运动核、面神经核或舌下神经核后,FG逆标神经元主要位于臂旁核簇、三叉上核、三叉神经感觉主核、脑桥和延髓网状结构、巨细胞网状核α部和延髓中缝核簇。上述结构内的部分FG逆标神经元呈SP样或L-ENK样阳性,这些双标神经元主要位于臂旁外侧核、延髓中缝核簇和巨细胞网状核α部。 结论 含SP和L-ENK并向脑干面口部运动核投射的运动前神经元可能在面口部复杂而精细的运动调控中发挥重要作用。
, 百拇医药
    SUBSTANCE P-ERGIC AND ENKEPHALINERGIC PROJECTIONS

    FROM THE BRAINSTEM TO THE BRAINSTEM OROFACIAL

    MOTOR NUCLEI IN THE RAT

    Li Yunqing,Wang Zhiming,Shi Jiwu

    (Department of Anatomy and K.K.Leung Brain Research Centre,The Fourth Military Medical University,Xi'an)

    【Abstract】 Objective To study the central origins of substance P-ergic and enkephalinergic projections from the brainstem to the brainstem orofacial motor nuclei in the rat.Methods The double-labeling method by combination of Fluro-Gold(FG) retrograde tracing with immunohistochemical staining for substance P(SP) and leucine-enkephalin (L-ENK) was used in the present study.Results After injection of FG into the trigeminal motor nucleus,facial nucleus,or hypoglossal nucleus,respectively,FG retrogradely labeled neurons were found mainly in the parabrachial nuclei,supratrigeminal nucleus,trigeminal principal sensory nucleus,pontine and medullary reticular formation,medullary raphe nuclei and gigantocellular reticular nucleus pars α.Among FG retrogradely labeled neurons in those structures as mentioned above,some of the FG labeled neurons also showed SP- or- L-ENK-like immunoreactivities.SP/FG and L-ENK/FG double-labeled neurons were mainly encountered in the lateral parabrachial nucleus,medullary raphe nuclei and gigantocellular reticular nucleus pars α,which are important structures of the premotor neuron pool.Conclusion SPergic and L-ENKergic projections originated mainly from brainstem premotor neuron pool might have regulatory and control effects on orofacial motoneurons in the brainstem orofacial motor nuclei,which innervate orofacial muscles to carry out complex orofacial movements.
, 百拇医药
    【Key words】 Brainstem orofacial motor nuclei;Premotor neuron;Substance P;Enkephalin;Rat

    脑干的三叉神经运动核(Vm)、面神经核(Ⅶ)和舌下神经核(ⅩⅡ)的运动神经元主要支配面口部的咀嚼肌、表情肌和舌肌,与面口部的一系列复杂而精细的功能活动,如咀嚼、表情和发音等有密切的关系。这些运动神经元的机能活动主要由直接接受大脑运动皮质下行投射的脑干运动前神经元(premotor neuron)调腔[1~3]。脑干运动前神经元主要位于臂旁核簇、三叉上核、中缝核簇和脑干网状结构[4~6],猫运动前神经元所含的神经活性物质已有了一些报道[7,8],而在大鼠,仅有5-羟色胺(5-HT)能和去甲肾上腺素能运动前神经元的研究结果[9~11]。大鼠的脑干面口部运动核内均有密集的SP样和ENK样阳性终末,SP对运动神经元具有兴奋性作用[12],但这些SP样和亮氨酸脑啡肽(L-ENK)样阳性终末的来源及其与在猫的研究结果有何异同,则未见文献报道。本研究用荧光金(FG)逆行追踪与免疫荧光组织化学染色相结合的双标技术,对大鼠脑干向面口部运动核的SP能和L-ENK能投射进行了观察。
, 百拇医药
    材料和方法

    雄性SD大鼠30只,体重200~250g。戊巴比妥钠麻醉(40mg/kg,腹腔麻醉)后,将0.1μl的2%FG用尖端粘接微玻管的微量注射器经压力分别注入Vm(10只)、Ⅶ(10只)或ⅩⅡ(10只),注射时间20min,注毕留针20min。动物存活48h后再次麻醉,将10μl的1%秋水仙素注入侧脑室。动物再存活12~24h后,用过量戊巴比妥钠深麻,开胸,插管至升主动脉,先以100ml的生理盐水冲去血液,再用500ml含4%多聚甲醛和0.05%苦味酸的0.1mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.4)灌注固定1h。注毕立即取脑,用上述新鲜固定液后固定4~6h(4℃),再移入30%蔗糖中至沉底(4℃)。冠状冻切脑干,片厚30μm,切片隔3张取1张,分4套收集于0.01mol/L PBS(pH7.4)中,每套切片约60~70张。将每只动物的第1套切片裱于载片,干燥后荧光显微镜观察,选注射区分别位于Vm(5只)、Ⅶ(5只)和ⅩⅡ(5只)的切片,行免疫荧光组织化学染色,具体步骤如下:(1)每只动物的第2、3套切片分别入兔抗SP血清(1∶5 000,INC)、兔抗L-ENK血清(1∶3 000,INC),室温孵育18~24h;(2)Biotin标记的羊抗兔IgG血清(1∶200,Vector),室温孵育4h;(3)Avidin结合的Texas Red(1∶1 000,Vector),室温孵育2h。抗体和复合物的稀释均用含0.3%Triton X-100和5%正常驴血清的PBS。裱片、避光干燥、封片。在荧光显微镜下观察、计数并摄片。选择激发波长为350~380nm和发射波长为530~590nm的滤色片观察黄色或黄白色的FG标记神经元,激发波长为590nm和发射波长为≥615nm的滤色片观察红色的Texax Red标记的免疫荧光染色阳性神经元。第4套切片用Nissl染色,以便对照观察。
, http://www.100md.com
    结 果

    在将FG分别注入Vm、Ⅵ或ⅩⅡ的30只大鼠中,有15只动物的FG注射区局限于Vm、Ⅶ或ⅩⅡ。在这些动物,FG逆标神经元主要见于脑桥和延髓网状结构外侧部及其外侧的一些结构,如臂旁外侧核(LPB)、臂旁内侧核(MPB)、K-F核、三叉上核(Sup V)和三叉间区(JuxV)。在中脑网状结构、延髓网状结构内侧部的巨细胞网状核α部(Rgcα)、大细胞网状核和旁巨细胞外侧网状核、延髓中缝核簇的中缝大核(NRM)、中缝苍白核(RPa)和中缝隐核(ROb)、三叉神经感觉主核(Vp)和三叉神经脊束核也能见到一些FG逆标神经元。少量FG逆标神经元还见于Cajal中介核、Darkschewitsch核、E-W核、中脑导水管周围灰质(PAG)、中缝背核(DR)、中缝正中核(MnR)、外侧丘系核、蓝斑下区、背外侧被盖核(DLTg)和延髓外侧网状核(LRt)。除上述区域外,将FG注入Vm后,FG逆行标记神经元还见于同侧的三叉神经中脑核(VMe);将FG注入Ⅶ后,FG逆行标记神经元见于顶盖前区、动眼神经核和红核;将FG注入ⅩⅡ后,FG逆行标记神经元还见于孤束核(NTS)。除VMe外,FG逆行标记神经元均为双侧性分布,但位于注射区同侧的FG逆行标记神经元明显多于对侧。上述结构内的FG逆行标记神经元多呈中型(16~34μm)棱形、三角形和多极形,偶见大型(≥35μm)多极形神经元和小型(≤15μm)梭形及圆形神经元。
, 百拇医药
    SP样和L-ENK样阳性神经元主要见于LPB、MPB、DLTg、NRM、Rgcα、RPa、ROb和NTS。另外,PAG、DR、MnR、蓝斑下区、SupV、延髓网状结构外侧部和外侧网状核(LRt)内也能见到一些散在性分布的SP样或L-ENK样阳性神经元。上述结构内的SP样阳性神经元多于L-ENK样阳性神经元。阳性神经元多呈中型梭形、三角形和多极形,偶见大型多极形神经元和小型梭形及圆形神经元。

    SP/FG双标神经元主要见于LPB、NRM、RPa(图1,1′)、ROb(图2,2′)和Racα,L-ENK/FG双标神经元也主要见于LPB(图3,3′),NRM、ROb(图4,4′)、RPa和Rgcα,这些核团内SP/FG及L-ENK/FG双标神经元的数量和它们占这些核团内双标神经元总数的百分比详见表1~3。而在MPB、DLTg、NTS、蓝斑下区、延髓网状结构外侧部和LRt内,仅偶见SP/FG或L-ENK/FG双标神经元。SP/FG双标神经元多于L-ENK/FG双标神经元,它们也主要分布于注射区同侧。
, http://www.100md.com
    表1 脑干向Vm投射并含SP或L-ENK的运动前神经元

    Table 1 FG-labeled neurons with SP-LI or L-ENK-LI in the brainstem premotor neuron

    poolafter FG injection into the Vm 大鼠

    rat

    臂旁外侧核

    LPB

    中缝大核

    NRM

    中缝隐核

    ROb
, http://www.100md.com
    中缝苍白核

    RPa

    巨细胞网状核α部

    Rgcα

    合计

    total

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG
, http://www.100md.com
    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    R2

    25

    20

    56

    37

    86

    35

    41
, 百拇医药
    25

    14

    8

    222

    125

    R5

    28

    19

    62

    43

    88

    29

    50

    27
, http://www.100md.com
    12

    7

    240

    125

    R6

    24

    21

    47

    32

    79

    23

    38

    19

    10
, http://www.100md.com
    5

    198

    100

    R7

    32

    24

    66

    41

    92

    26

    56

    21

    15

    7
, 百拇医药
    261

    119

    R9

    26

    18

    45

    30

    75

    21

    42

    18

    12

    6

    200
, http://www.100md.com
    93

    合计(total)

    135

    102

    276

    183

    420

    134

    227

    110

    63

    33

    1121
, 百拇医药
    562

    %

    12.1

    18.1

    24.6

    32.6

    37.5

    23.8

    20.2

    19.6

    5.6

    5.9

    100.0
, 百拇医药
    100.0

    表2 脑干向Ⅶ投射并含SP或L-ENK的运动前神经元

    Table 2 FG-labeled neurons with SP-LI or L-ENK-LI in the brainstem premotor neuron pool

    after FG injection into the Ⅶ

    大鼠

    rat

    臂旁外侧核

    LPB

    中缝大核

    NRM
, 百拇医药
    中缝隐核

    ROb

    中缝苍白核

    RPa

    巨细胞网状核α部

    Rgcα

    合计

    total

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG
, http://www.100md.com
    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    R11

    18

    14

    35

    26

    58
, 百拇医药
    32

    30

    18

    12

    5

    153

    95

    R14

    22

    18

    38

    31

    52

    29
, http://www.100md.com
    29

    20

    13

    6

    154

    104

    R15

    17

    14

    27

    19

    46

    21

    26
, 百拇医药
    15

    11

    6

    127

    75

    R18

    24

    17

    44

    27

    57

    28

    34

    21
, http://www.100md.com
    14

    7

    173

    100

    R20

    21

    12

    30

    23

    48

    28

    25

    14

    15
, 百拇医药
    7

    139

    84

    合计(total)

    102

    75

    174

    126

    261

    138

    144

    88

    65
, 百拇医药
    31

    7 461

    458

    %

    13.7

    16.4

    23.3

    27.5

    35.0

    30.1

    19.3

    19.2

    8.7
, 百拇医药
    6.8

    100.0

    100.0

    表3 脑干向ⅩⅡ投射并含SP或L-ENK的运动前神经元

    Table 3 FG-labeled neurons with SP-LI or L-ENK-LI in the brainstem premotor neuron

    pool after FG injection into the ⅩⅡ 大鼠

    rat

    臂旁外侧核

    LPB

    中缝大核
, 百拇医药
    NRM

    中缝隐核

    ROb

    中缝苍白核

    RPa

    巨细胞网状核α部

    Rgcα

    合计

    total

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG
, 百拇医药
    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    SP/FG

    L-ENK/FG

    R22

    16

    12

    31

    16
, 百拇医药
    74

    29

    39

    21

    22

    13

    182

    91

    R23

    26

    13

    38

    19

    86
, 百拇医药
    31

    43

    25

    19

    11

    212

    99

    R25

    15

    10

    21

    10

    65

    21
, 百拇医药
    26

    19

    17

    9

    144

    69

    R26

    24

    15

    33

    16

    71

    24

    28
, 百拇医药
    17

    17

    10

    173

    82

    R28

    20

    11

    24

    12

    69

    20

    24

    16
, 百拇医药
    16

    7

    153

    66

    合计(total)

    101

    61

    147

    73

    365

    125

    160

    98
, http://www.100md.com
    91

    50

    864

    407

    %

    11.7

    15.0

    17.0

    17.9

    42.3

    30.7

    18.5

    24.1
, 百拇医药
    10.5

    12.3

    100.0

    100.0

    讨 论

    本研究观察到将FG分别注入Vm、Ⅶ或ⅩⅡ后,部分FG逆行标记神经元同时呈SP样或L-ENK样阳性,向Vm、Ⅶ或ⅩⅡ发出SP能或L-ENK能投射的运动前神经元主要位于臂旁外侧核、中缝大核、中缝苍白核、中缝隐核和巨细胞网状核α部,说明Vm、Ⅶ或ⅩⅡ内的SP样和L-ENK样阳性终末主要来源于这些结构。在这些结构中,中缝隐核向脑干面口部运动核发出的SP能和L-ENK能投射略多于其他核团。此外,在臂旁内侧核、背外侧被盖核、蓝斑下区、孤束核、延髓网状结构外侧部和外侧网状核内,也偶见SP/FG和L-ENK/FG双标神经元。应当指出的是,为了保证FG的注射区尽量局限在脑干面口部运动核内,本研究仅将很少量的FG注入到面口部运动核,致使FG的注射区很难覆盖冠状面上运动核的各部和吻尾向上的全长,故本研究所观察到的FG逆行标记和SP/FG或L-ENK/FG双标神经元的数量可能少于体内的真实数量。
, 百拇医药
    将FG注入Vm、Ⅶ或ⅩⅡ后,本研究观察到的FG逆行标记神经元主要分布于脑干网状结构、臂旁核簇、K-F核、三叉上核、三叉间区、三叉神经感觉主核、延髓中缝核簇和三叉神经脊束核,这种分布与以往研究观察到的脑干面口部运动前神经元的分布基本一致[1,2,4~11]。Fort等[7]曾观察到向猫的Vm发出SP能或ENK能投射的神经元主要位于E-W核和延髓中缝核簇或延髓网状结构内侧部、背外侧被盖核和延髓中缝核簇;向Ⅶ发出SP能或ENK能投射的神经元主要位于E-W核和延髓中缝核簇或顶盖前区、旁巨细胞外侧网状核和延髓中缝核簇[8];而本研究则观察到大鼠中脑吻侧几乎不向脑干面口部运动核发出SP能和L-ENK能投射;猫的臂旁核簇和延髓网状结构外侧部及外侧网状核向面口部运动核也仅发出少量SP能和L-ENK能投射。这些区别可能主要是由于动物种属不同,同时也从另一个侧面反映了进行本研究的必要性。Vm周围的结构,如三叉上核、三叉间区和三叉神经感觉主核以及三叉神经脊束核也是面口部运动核的运动前神经元所在地[4~6],这些部位向面口部运动核投射的部分运动前神经元含抑制性神经活性物质GABA和甘氨酸[13,14]
, 百拇医药
    以往对SP和ENK对运动神经元的作用研究较少。White[12]观察到兴奋性氨基酸谷氨酸和门冬氨酸对腰髓运动神经元起兴奋性反应,5-TH和SP可以强化兴奋性氨基酸的兴奋作用,且5-HT和SP对运动神经元的兴奋性强化作用基本相似。脑干面口部运动核支配咀嚼肌、表情肌和舌肌。对这些肌群的活动有直接调控作用。我们以往的研究观察到大鼠脑干面口部运动核从脑干运动前神经元接受5-HT能、GABA能和甘氨酸能传入投射[9,13,14],5-HT、SP和L-ENK样及GABA和甘氨酸样阳性轴突终末分别主要与脑干面口部运动神经元形成非对称性及对称性突触联系[15],本研究又观察到向脑干面口部运动核投射的部分脑干运动前神经元含SP和L-ENK,这些兴奋性或抑制性神经活性物质对脑干面口部运动神经元的机能活动和面口部肌群间的协调,可能发挥重要的调节作用。

    感谢张淼丽技师、原悦萍同志在图片制作过程中的帮助。
, 百拇医药
    图1,1′ 将FG注入Vm后FG 逆行标记神经元(图1)和SP样阳性神经元(图1′)在中缝苍白核(RPa)内的分布 图1~4标尺示65μm 图2,2′ 将FG注入ⅩⅡ后FG逆行标记神经元(图2)和SP样阳性神经元(图2′)在中缝隐核(ROb)内的分布 图3,3′ 将FG注入Ⅶ后FG逆行标记神经元(图3)和L-ENK样阳性神经元(图3′)在臂旁外侧核(LPB)内的分布 图4,4′ 将FG注入Ⅹ Ⅱ后FG逆行标记神经元(图4)和L-ENK样阳性神经元(图4′)在ROb内的分布三角示FG逆行标记神经元,箭头示SP样或L-ENK样阳性神经元,双三角示FG逆行标记并呈SP样或L-ENK样阳性的双标神经元

    Fig.1,1′ Neurons in the nucleus raphe pallidus(RPa)labeled with FG injected into the Vm(Fig.1) and SP-like immunoreactive (SP-LI) neurons in the RPa(Fig.1′). Fig.2,2′ Neurons in the nucleus raphe obscurus(ROb)labeled with FG injected into the ⅩⅡ(Fig.2) and SP-LI neurons in the ROb(Fig.2). Fig.3,3′ Neurons in the lateral parabrachial nucleus(LPB)labeled with FG injected into the Ⅶ(Fig.3) and L-ENK neurons in the LPB(Fig.3′). Fig,4,4′ Neurons in the ROb labeled with FG injected into the ⅩⅡ(Fig.4) and L-ENK-LI neurons in the ROb(Fig.4′). Triangles indicate FG retrogradely labeled neurons;arrows indicate SP- or L-ENK-LI neurons;double-triangles indicate FG retrogradely labeled neurons also showing SP- or L-ENK-like immunoreactivities.Bar in Fig.4′ is 65 μm and also for Figs.1,1′;2,2′;3,3′and 4.
, http://www.100md.com
    * 国家杰出青年科学基金资助课题(No.39625011)

    △ Department of Anatomy,The Fourth Military Medical University,Xi'an 710032,China

    参考文献

    [1]Nozaki S,Iriki A,Nakamura Y.Trigeminal premotor neurons in the bubar parvicellular reticular formation participating in induction of rhythmical activity of trigeminal motoneurons by repetitive stimulation of the cerebral cortex in the guinea pig.J Neurophysiol,1993,69(3):595
, 百拇医药
    [2]Katoch M,Taira M,Katakura N,et al.Cortically induced effects on trigeminal motoneurons after transection of the brain stem at the pontobulbar junction of the cat.Neurosci Lett,1982,33(2):144

    [3]Zhang G,Sasamoto K.Projections of two separate cortical areas for rhythmical jaw movements in the rat.Brain Res Bull,1990,24(2):221

    [4]Travers JB,Norgren R.Afferent projections to the oral motor nuclei in the rat.J Comp Neurol,1983,220(2):280
, 百拇医药
    [5]Li YQ,Takada M,Mizuno N.Premotor neurons projecting simultaneously to two orofacial motor nuclei by sending their branched axons.A study with a fluorescent retrograde double-labeling technique in the rat.Neurosic Lett,1993,152(1):29

    [6]Li YQ,Takada M,Kaneko T,et al.Premotor neurons for trigeminal motor nucleus neurons innervating the jaw-closing and jaw-opening muscles:different distribution in the lower brainstem of the rat.J Comp Neurol,1995,356(4):563
, 百拇医药
    [7]Fort P,Luppi PH,Sakai K,et al.Nuclei of origin of monoaminergic,peptidergic,an cholinergic afferents to the cat trigeminal motor nucleus:A double-labeling study with cholera-toxin as a retrograde tracer.J Comp Neurol,1990,301(2):262

    [8]Fort P.Sakai K,Luppi PH,et al.Monoaminergic,peptidergic,and cholinergic afferents to the facial nucleus as evidenced by a double immunostaining method with unconjugated cholera toxin as a retrograde tracer.J Comp Neurol,1989,283(2):285
, http://www.100md.com
    [9]Li YQ,Takada M,Mizuno N.The sites of origin of serotoninergic afferent fibers in the trigeminal motor,facial,and hypoglossal nuclei in the rat.Neurosci Res,1993,17(2):307

    [10]Manaker S,Tischler LJ.Origin of serotoninergic afferents to the hypoglossal nucleus in the rat.J Comp Neurol,1993,334(3):466

    [11]Grzanna R,Chee WK,Akeyson EW.Noradrenergic projections to brainstem nuclei:evidence for differential projections from noradrenergic subgroups.J Comp Neurol,1987,263(1):76
, http://www.100md.com
    [12]White SR.A comparison of the effects of serotonin,substance P and thyrotropin-relasing hormone on excitability of rat spinal motoneurons in vivo.Brain Res,1985,335(1):63

    [13]Li YQ,Takada M,Kaneko T,et al.GABAergic and glycinergic neurons projecting to the trigeminal motor nucleus:A double labeling study in the rat.J Comp Neurol,1996,373(3):498

    [14]Li YQ,Takada M,Kaneko T,et al.Distribution of GABA ergic and glycinergic premotor neurons projecting to the facial and hypoglossal nuclei in the rat.J Comp Neurol,1997,378(2):283

    [15]李云庆,王智明,施际武.大鼠脑干面口部运动神经元与5-羟色胺样、P物质样、亮氨酸-脑啡肽样、γ-氨基丁酸和甘氨酸样阳性终末间的突触联系.解剖学报,1998,29(4)351

    收稿1997-08 修回1998-03, 百拇医药