電刺激VSA對IL-1β作用下兔POAH溫敏神經(jīng)元放電的影響

1、    電刺激VSA對IL-1作用下兔POAH溫敏神經(jīng)元放電的影響        摘要目的和方法：本實驗采用微電極細(xì)胞外記錄，在32只新西蘭兔下丘腦視前區(qū)（POAH）記錄溫敏神經(jīng)元單位放電，觀察電刺激腹中膈區(qū)（VSA）對致熱原IL-1作用下兔POAH溫敏神經(jīng)元放電的影響。結(jié)果：（1）側(cè)腦室注射白介素-1（IL-1）能使POAH熱敏神經(jīng)元放電減少，冷敏神經(jīng)元放電增加；而側(cè)腦室注射人工腦脊液（ACSF）對熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元的放電均無明顯影響。（2）電刺激VSA可反轉(zhuǎn)IL-1對

2、POAH熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元的上述作用。結(jié)論：VSA可能作為負(fù)調(diào)節(jié)中樞參與致熱原作用下的體溫調(diào)節(jié)。主題詞隔核； 視前區(qū)； 前下丘腦區(qū)； 體溫調(diào)節(jié)； 白細(xì)胞介素-1； 電生理學(xué)中分類號 R364.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號1000-4718(2000)04-0301-03 Effects of electrical stimulation of ventral septal area on discharge of pyrogen-treated thermosensitive neurons in preoptic anterior hypothalamus region of rabbits

3、DONG Jun, LI Chu-jie, LU Da-xiang, FU Yong-mei, YAN Liang(Department of Pathophysiology, Medical College of Jinan University, Guangzhou 510632, China)AbstractAIM and METHODS: To investigate the effect of electrical stimulation of ventral septal area (VSA) on discharge of pyrogen-treated thermosensit

4、ive neurons in preoptic anterior hypothalamus (POAH) region, the discharging rate of thermosensitive neurons in the POAH region of 32 New Zealand white rabbits were recorded by using extracellular microelectrode techinque. RESULTS: (1) Intraceretroventricularly (i c v) injection of interleukin-1(IL-

5、1) caused decrease of discharging rate of warm-sensitive neurons and increased in discharging rate of cold-sensitive neurons in POAH regions. (2) These effects could be reversed by electrical stimulation of VSA. CONCLUSION: VSA may play a central role of negative regulation in thermoregulation of py

6、rogen-treated animal.MeSHSeptal nuclei; Preoptic area; Anterior hypothalamic area; Body themperature regulation; Interleukin-1; Electrophysiology多年來,有關(guān)體溫反應(yīng)資料主要解決了體溫調(diào)節(jié)性升高的機(jī)制。但只闡明正調(diào)節(jié)的機(jī)制，未能解釋發(fā)熱發(fā)病學(xué)的全部主題。發(fā)熱時體溫上升并非無限制的，臨床上無論傳染病性或炎癥性發(fā)熱，體溫升高大多數(shù)不超過41（過熱除外），因為在體溫升高的同時，還啟動了限制發(fā)熱的機(jī)制，而把升溫控制在一定高度（熱限）。避免過高或持久的發(fā)熱損害生

7、命重要器官及免疫功能。故把發(fā)熱時的體溫升高調(diào)節(jié)（自穩(wěn)）于適宜水平，是發(fā)熱發(fā)病學(xué)的關(guān)鍵。國內(nèi)學(xué)者李楚杰根據(jù)本室十多年來的系列研究結(jié)果和國外有關(guān)資料，于1994年正式提出“發(fā)熱時體溫正調(diào)節(jié)和負(fù)調(diào)節(jié)”的新觀點。已有大量資料表明2，3：致熱物質(zhì)或其介質(zhì)主要作用于體溫正調(diào)節(jié)中樞，即視前區(qū)前下丘腦（preoptic anterior hypothalamus, POAH）；而內(nèi)生解熱物質(zhì)主要作用于體溫負(fù)調(diào)節(jié)中樞，即腹中膈區(qū)（ventral septal area, VSA）及中杏仁核。但POAH和VSA之間在發(fā)熱自穩(wěn)態(tài)中的功能聯(lián)系，國內(nèi)外文獻(xiàn)未見報道。本實驗采用微電極細(xì)胞外記錄技術(shù)，觀察電刺激VSA對內(nèi)生

8、致熱原IL-1作用下的POAH溫敏神經(jīng)元放電活動的影響，以從電生理角度探討發(fā)熱時正、負(fù)調(diào)節(jié)中樞的功能聯(lián)系，為建立發(fā)熱新理論提供實驗依據(jù)。材料和方法實驗用封閉群新西蘭兔，體重1.53.0 kg,雌雄不限。用25%氨基甲酸乙酯（1.0 g/kg.iv）麻醉，麻醉后做氣管切開并插管。然后將頭固定于立體定位儀上。按Sawyer兔腦定位譜，在A0、A5近中線處插直徑1.2 mm的變溫管近顱底，在A2.5中線旁開3mm植入直徑1.2mm的測溫探頭至前聯(lián)合水平，上述均用牙科水泥固定于顱骨表面；在對側(cè)A1-3中線旁開13mm處開2mm×3mm的骨窗，以便插入記錄電極；在A5、R1.0處插入同心圓金屬

9、電極至H1水平，以備電刺激用。在P4、5、R4.0、H6.5處埋管,以備側(cè)腦室給試劑用。實驗過程中室溫控制在2225，直腸溫度維持在3739。記錄電極為尖端直徑0.51m的玻璃微電極，電極電阻815m,內(nèi)充2%的膀胺天藍(lán)（pontamine sky blue）,其引導(dǎo)的單位放電，經(jīng)MEZ-8300（日本光電公司產(chǎn)品）微電極放大器放大的信號再輸入到SBR-I型二線示波器（汕頭超聲電子儀器廠產(chǎn)品）及磁帶機(jī)（日本JVC產(chǎn)品）做連續(xù)記錄。記錄結(jié)果經(jīng)示波器輸入到微機(jī)處理系統(tǒng)可得到脈沖序列密度直方。刺激電極為尖端外徑0.5mm的同心圓金屬電極，其引導(dǎo)的刺激電流由JJC-4型刺激器（上海國泰電訊器材廠出品）

10、、JSD-731G輸出隔離器（華南師院無線電廠）給出；電流強(qiáng)度為400A,頻率為50 Hz,波寬0.5 ms，持續(xù)時間30 s。在H40范圍內(nèi)引導(dǎo)出的神經(jīng)元放電，觀察放電穩(wěn)定10min后，用WC/09-05超級恒溫器（重慶試驗設(shè)備廠）進(jìn)行腦溫循環(huán)，在3242范圍內(nèi)兩次升降下丘腦溫度并記錄相應(yīng)腦溫下神經(jīng)元的放電頻率。判定神經(jīng)元溫度敏感性的標(biāo)準(zhǔn)是：溫度敏感系數(shù)0.8imp.s-1.-1者為熱敏；-0.6 imp.s-1.-1者為冷敏。確定神經(jīng)元的性質(zhì)后，側(cè)腦室注射人工腦脊液（artifical cerebrospinal fluid,ACSF）10 min后，側(cè)腦室給予等量 IL-110ng/L（

11、北京邦定生物公司產(chǎn)品），待神經(jīng)元放電頻率變化明顯時，電刺激VSA,觀察其對神經(jīng)元放電的影響，并進(jìn)行給試劑前后神經(jīng)元放電頻率的自身對照。對所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理。實驗結(jié)束后微電泳膀胺天藍(lán)標(biāo)記微電極及刺激電極尖端位置。斷頭取腦，用10%福爾馬林溶液固定35 d做冰凍切片，以檢查記錄電極和刺激電極的位置。不在目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)被排除。實驗數(shù)據(jù)用±s表示，均數(shù)差異顯著性用t檢驗判定。結(jié)果一、致熱原IL-1對POAH熱敏神經(jīng)元放電的影響在9例熱敏神經(jīng)元中，觀察側(cè)腦室注射IL-1后1、3和5 min，熱敏神經(jīng)元放電頻率(imp/s)由6.32±4.79分別減少到3.75±3.46

12、(P0.05)、1.68±1.98（P0.01）、1.56±1.47（P0.01）。而側(cè)腦室注射等量ACSF對熱敏神經(jīng)元放電頻率沒有顯著影響（P0.05)。見1。結(jié)果表明：側(cè)腦室注射IL-1可使POAH熱敏神經(jīng)元放電頻率減少。二、電刺激VSA對致熱原IL-1作用下POAH熱敏神經(jīng)元放電的影響在9例POAH熱敏神經(jīng)元中，側(cè)腦室注射IL-1使放電頻率明顯減少時,用400A電流刺激VSA，停刺激后1、3、5、10和15 min，熱敏神經(jīng)元放電頻率由1.56±1.47分別增加到8.99±13.04(P0.05)、17.94±17.34(P0.05)、2

13、7.31±20.38(P0.01)、10.86±11.67(P0.05)、5.12±4.75（P0.05）。見1。提示：電刺激VSA可反轉(zhuǎn)致熱原對POAH熱敏神經(jīng)元放電作用。三、致熱原IL-1對POAH冷敏神經(jīng)元放電的影響在6例POAH冷敏神經(jīng)元中，觀察到側(cè)腦室注射IL-1后1、3、5 min,冷敏神經(jīng)元放電頻率由5.41±3.43分別增加到8.95±6.60(P0.05)、15.44±11.47（P0.05）和16.19±10.28（P0.05），而側(cè)腦室注射等量ACSF對冷敏神經(jīng)元放電頻率的影響均無明顯差異（P0.05）

14、,見2。結(jié)果表明：側(cè)腦室注射IL-1可使POAH冷敏神經(jīng)元放電頻率增加。Fig 1Effects of electrical stimulation VSA on discharge activity ofpyrogen (IL-1)-treated warm-sensitive neurons in POAH (spike array density)A. spontaneous dischargeB.i.c.v. injection ACSFC.i.c.v injection IL-1D.electrical stimulation VSAE.recover spontaneous dis

15、charge 1電刺激VSA對內(nèi)生致熱原IL-1作用下熱敏神經(jīng)元放電的影響Fig 2Effects of electrical stimulation VSA on discharge activity ofpyrogen (IL-1)-treated cold-sensitive neurons in POAH (spike array density)A. spontaneous dischargeB.i.c.v. injection ACSFC.i.c.v injection IL-1D.electrical stimulation VSAE.recover spontaneous di

16、scharge 2電刺激VSA對內(nèi)生致熱原IL-1作用下POAH冷敏神經(jīng)元放電的影響四、電刺激VSA對致熱原IL-1作用下POAH冷敏神經(jīng)元放電的影響在6例冷敏神經(jīng)元中，側(cè)腦室注射IL-1使放電頻率明顯增加時，用400A電流刺激VSA，可抑制其放電。停止刺激后1、3、5、10和15 min，冷敏神經(jīng)元放電頻率由16.19±10.28分別減少到3.0±2.02(P0.05）、4.28±3.56(P0.05）、4.70±3.22（P0.05）、6.11±4.57(P0.01）、4.76±3.40（P0.05），見2。提示：電刺激VSA可反

17、轉(zhuǎn)IL-1對POAH冷敏神經(jīng)元放電頻率的作用。討論已有大量實驗資料表明2，3：內(nèi)生致熱原（IL-1、IL-1、TNF）或中樞發(fā)熱介質(zhì)（PGE、CAMP等）主要作用于POAH，而重要解熱物質(zhì)精氨酸血管加壓素（arginin vasopressin, AVP）則主要作用于VSA及中杏仁核等。對POAH與VSA之間的解剖結(jié)構(gòu)研究4發(fā)現(xiàn)：不僅兩部位都存在溫度敏感神經(jīng)元，而且兩中樞之間有廣泛纖維聯(lián)系。但有關(guān)發(fā)熱時兩中樞之間功能聯(lián)系研究，國內(nèi)外尚未見文獻(xiàn)報道。有電生理研究表明：電刺激中縫背核、杏仁核5及海馬6可引起貓POAH放電特性的改變，腹腔、側(cè)腦室注射-MSH及兔隔區(qū)注射AVP、AVP抗血清對POAH

18、放電特性均有影響7。提示這些核團(tuán)及神經(jīng)遞質(zhì)可能參與體溫調(diào)節(jié)，但這些研究并未涉及發(fā)熱時兩核團(tuán)之間的功能聯(lián)系。最近范書鐸8等靜脈注射中藥葛根素、生石膏，觀察對內(nèi)毒素作用下的貓POAH溫敏神經(jīng)元放電的影響。提示：二藥配伍在中樞神經(jīng)元水平對致熱原增強(qiáng)的產(chǎn)熱過程比單獨用藥有較強(qiáng)的抑制作用，此實驗亦未從兩中樞相互作用的角度來研究熱解作用。本實驗觀察到側(cè)腦室注射IL-1，可使兔POAH熱敏神經(jīng)元放電頻率減少，冷敏神經(jīng)元放電頻率增加，即產(chǎn)熱增加，散熱減少；此時電刺激VSA，可反轉(zhuǎn)致熱原上述作用，即抑制產(chǎn)熱，增加散熱。這些結(jié)果表明：VSA可能作為負(fù)調(diào)節(jié)中樞參與致熱原作用下的體溫調(diào)節(jié)。并從電生理角度初步驗證了“發(fā)

19、熱時體溫相對穩(wěn)定于新高度是正調(diào)節(jié)、負(fù)調(diào)節(jié)中樞相互作用，達(dá)到新的相對平衡的結(jié)果”的觀點?；痦椖?國家自然科學(xué)基金資助(No.39600061)；國務(wù)院僑辦科學(xué)基金資助(No. 93-95-8)；本文在全國炎癥、發(fā)熱、感染、低溫學(xué)術(shù)會議上宣讀，獲青年優(yōu)秀論文壹等獎董軍（暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理生理教研室，廣東 廣州 510632）李楚杰（暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理生理教研室，廣東 廣州 510632）陸大祥（暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理生理教研室，廣東 廣州 510632）付詠梅（暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理生理教研室，廣東 廣州 510632）顏亮（暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理生理教研室，廣東 廣州 510632）參考文獻(xiàn)1李楚杰. 發(fā)熱時體溫的正調(diào)節(jié)和負(fù)調(diào)節(jié) J. 中國病理生理雜志，1994,10(5):553557.2Shibata M, Blatteis C M. Differential effects of cytokines on