張勇，王媛，馬積昊，吳敏范

（1.遼寧省腫瘤醫(yī)院麻醉科，沈陽110042；2.沈陽醫(yī)學(xué)院附屬中心醫(yī)院內(nèi)科，沈陽110024；3.遼寧何氏醫(yī)學(xué)院2011級，沈陽110163；4.沈陽醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室，沈陽110034）

貓雙側(cè)扣帶回前部神經(jīng)元對電刺激內(nèi)臟大神經(jīng)的反應(yīng)

張勇1，王媛2，馬積昊3，吳敏范4

（1.遼寧省腫瘤醫(yī)院麻醉科，沈陽110042；2.沈陽醫(yī)學(xué)院附屬中心醫(yī)院內(nèi)科，沈陽110024；3.遼寧何氏醫(yī)學(xué)院2011級，沈陽110163；4.沈陽醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室，沈陽110034）

目的 研究貓雙側(cè)扣帶回前部（ACG）神經(jīng)元對電刺激內(nèi)臟大神經(jīng)（GSN）的反應(yīng)，為闡明雙側(cè)ACG在內(nèi)臟痛感受中的作用提供實驗依據(jù)。方法用在體胞內(nèi)電位記錄技術(shù)研究48只貓中791個對側(cè)與312個同側(cè)ACG神經(jīng)元對電刺激GSN的反應(yīng)。結(jié)果雙側(cè)ACG存有對電刺激GSN產(chǎn)生誘發(fā)反應(yīng)的GSN刺激相關(guān)神經(jīng)元（GSRNs）與不產(chǎn)生誘發(fā)反應(yīng)的非相關(guān)神經(jīng)元。雙側(cè)ACG GSRNs分為產(chǎn)生長潛伏期（≥50 ms）GSN誘發(fā)反應(yīng)的內(nèi)臟傷害感受神經(jīng)元（VNNs）與產(chǎn)生短潛伏期（＜50 ms）GSN誘發(fā)反應(yīng)的非內(nèi)臟傷害感受神經(jīng)元（NVNNs）；VNNs包括只產(chǎn)生長潛伏期GSN誘發(fā)反應(yīng)的特異性VNNs（SVNNs）與既產(chǎn)生長潛伏期GSN誘發(fā)反應(yīng)又產(chǎn)生短潛伏期GSN誘發(fā)反應(yīng)的非特異性VNNs（NSVNNs）兩種。GSN傷害性長潛伏期誘發(fā)反應(yīng)閾值為（0.5～0.6）mA；非傷害性短潛伏期誘發(fā)反應(yīng)閾值為（0.3～0.4）mA。雙側(cè)ACG VNNs、NVNNs的誘發(fā)反應(yīng)形式相同，包括興奮性、抑制性及興奮與抑制或抑制與興奮混合性反應(yīng)3類，以興奮性誘發(fā)反應(yīng)為主。與同側(cè)ACG相比，對側(cè)ACG GSRNs及NSVNNs占觀察神經(jīng)元的比例高（P＜0.01），而SVNNs占觀察神經(jīng)元的比例低（P＜0.01）。結(jié)論貓雙側(cè)ACG神經(jīng)元對電刺激GSN的反應(yīng)以興奮性反應(yīng)為主。GSN內(nèi)不同類型的傳入神經(jīng)纖維投射到雙側(cè)ACG的不同神經(jīng)元，但是，以投射到對側(cè)ACG為主；雙側(cè)ACG各類神經(jīng)元所占比例及反應(yīng)程度不同，為雙側(cè)腦的結(jié)構(gòu)和功能不對稱性提供新的實驗依據(jù)。

誘發(fā)反應(yīng)；細胞內(nèi)電位；內(nèi)臟痛；扣帶回前部

扣帶回前部（anterior cingulate gyrus，ACG）是痛覺的重要中樞，在痛覺情緒反應(yīng)的產(chǎn)生中起重要作用［1～3］。在痛覺的研究中，常用較強傷害性電刺激內(nèi)臟大神經(jīng)（greater splanchnic nerve，GSN）模擬內(nèi)臟痛［4］。有人報道，動物雙側(cè)大腦半球同源部位間的結(jié)構(gòu)、功能存在差異［5］。本課題組研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)ACG內(nèi)臟傷害感受神經(jīng)元（visceral nociceptive neurons，VNNs）、非內(nèi)臟傷害感受神經(jīng)元（non-visceral nociceptive neurons，NVNNs）的自發(fā)生物電活動無顯著差異［4］。但是，雙側(cè)ACG神經(jīng)元對電刺激GSN的反應(yīng)是否存有差異尚未見報道。因此，本實驗應(yīng)用在體胞內(nèi)電位記錄技術(shù)對此進行實驗研究，比較雙側(cè)ACG神經(jīng)元對電刺激GSN反應(yīng)的異同，為闡明雙側(cè)ACG在內(nèi)臟痛感受中的作用提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗對象

48只成年健康貓，體質(zhì)量（2.0～3.5）kg，雌雄不限。

1.2 雙側(cè)ACG神經(jīng)元GSN誘發(fā)反應(yīng)的記錄

在2%普魯卡因局麻下行右前肢頭靜脈插管，建立靜脈給藥通路。戊巴比妥鈉（40 mg/kg）靜脈麻醉下，分離、結(jié)扎左側(cè)GSN外周端，在中樞端放置雙極刺激電極以備電刺激GSN（刺激為方波，單脈沖，刺激波寬0.5 ms，刺激強度由小到大逐漸增加，測定ACG神經(jīng)元產(chǎn)生GSN誘發(fā)反應(yīng)的閾值，最后采用1.5倍閾電刺激1.0 mA作為引起內(nèi)臟痛的傷害性刺激），模擬內(nèi)臟痛。將貓頭部固定在腦立體定位儀上，根據(jù)貓腦圖譜定位、暴露雙側(cè)ACG［4］。用推進器逐漸將內(nèi)充3 mol/L KCl溶液、尖端直徑≤0.5 μm、電極電阻30～50 MΩ的玻璃微電極推入ACG神經(jīng)元，記錄神經(jīng)元GSN誘發(fā)反應(yīng)，然后輸入MEZ-8201生物電放大器、VC-10示波器進行觀察。并且做磁帶記錄，經(jīng)數(shù)據(jù)處理機ATAC-350處理，由X-Y記錄儀描記神經(jīng)元生物電反應(yīng)。重復(fù)刺激GSN 3次，選靜息電位絕對值≥40 mV、GSN誘發(fā)反應(yīng)穩(wěn)定的神經(jīng)元進行觀察，不符合上述條件者舍棄。

在實驗過程中補充麻醉藥1%戊巴比妥鈉，靜脈注射1 mL/h以控制動物肢體的活動；應(yīng)用恒溫電熱毯使動物直腸溫度維持在（37～38）℃之間。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

實驗數(shù)據(jù)均以x±s來表示。數(shù)據(jù)用t檢驗、χ2檢驗進行統(tǒng)計處理，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

在本實驗記錄的791個對側(cè)與312個同側(cè)ACG神經(jīng)元中，有些神經(jīng)元對電刺激GSN產(chǎn)生誘發(fā)反應(yīng)，稱為GSN刺激相關(guān)神經(jīng)元（GSN-stimulus-relative neurons，GSRNs）；有些神經(jīng)元對電刺激GSN不產(chǎn)生誘發(fā)反應(yīng)，稱為GSN刺激非相關(guān)神經(jīng)元。雙側(cè)ACG GSRNs又分為產(chǎn)生長潛伏期（≥50 ms）GSN誘發(fā)反應(yīng)的VNNs與產(chǎn)生短潛伏期（＜50 ms）GSN誘發(fā)反應(yīng)的NVNNs；VNNs包括只產(chǎn)生長潛伏期GSN誘發(fā)反應(yīng)的特異性VNNs（SVNNs）與既產(chǎn)生長潛伏期GSN誘發(fā)反應(yīng)又產(chǎn)生短潛伏期GSN誘發(fā)反應(yīng)的非特異性VNNs（NSVNNs）兩種。如表1所示，在對側(cè)與同側(cè)ACG，各類神經(jīng)元占記錄神經(jīng)元的百分比不盡相同。

2.1雙側(cè)ACG神經(jīng)元產(chǎn)生GSN誘發(fā)反應(yīng)的閾值

電刺激GSN的強度為（0.3～0.4）mA時，雙側(cè)ACG NSVNNs僅產(chǎn)生短潛伏期的GSN誘發(fā)反應(yīng)；當(dāng)刺激強度為（0.5～0.6）mA時，產(chǎn)生長潛伏期的GSN誘發(fā)反應(yīng)；繼續(xù)增加刺激強度，GSN誘發(fā)反應(yīng)不再產(chǎn)生變化，說明GSN傷害性長潛伏期誘發(fā)反應(yīng)閾值為（0.5～0.6）mA；非傷害性短潛伏期誘發(fā)反應(yīng)閾值為（0.3～0.4）mA。本實驗采用1.5倍閾上電刺激GSN作為引起內(nèi)臟痛的傷害性刺激。此強度足以使GSN內(nèi)高閾值的痛覺傳入纖維興奮。如圖1所示。雙側(cè)ACG神經(jīng)元產(chǎn)生GSN誘發(fā)反應(yīng)的閾值相同。

2.2 雙側(cè)ACG神經(jīng)元GSN誘發(fā)反應(yīng)的潛伏期

如表2所示，雙側(cè)ACG同一個VNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)的潛伏期基本恒定，可能有一種潛伏期或多種不同潛伏期的GSN誘發(fā)反應(yīng)。但是，不同VNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)的潛伏期不盡相同。雙側(cè)ACG VNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)潛伏期無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。

本實驗還觀察到電刺激GSN強度為（0.2～0.3）mA時，雙側(cè)ACG NVNNs即可產(chǎn)生短潛伏期（＜50 ms）的GSN誘發(fā)反應(yīng)，對側(cè)ACG NVNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)潛伏期為（31.12±2.17）ms（n=48），同側(cè)為（34.00±6.15）ms（n=10），雙側(cè)ACG NVNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)潛伏期無顯著性差異（P＞0.05）。同一個NVNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)的潛伏期基本恒定。值得注意的是即使增加電刺激GSN的強度，雙側(cè)ACG NVNNs也不能產(chǎn)生長潛伏期的誘發(fā)反應(yīng)。提示雙側(cè)ACG VNNs與NVNNs的功能存在差異，分別接受GSN中傳導(dǎo)痛覺或非痛覺信息的不同類型纖維的投射。

2.3 雙側(cè)ACG神經(jīng)元GSN誘發(fā)反應(yīng)的形式

雙側(cè)ACG同一個VNNs或NVNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)形式基本相同，但是，不同VNNs或NVNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)形式不盡相同，分為興奮性、抑制性及興奮與抑制或抑制與興奮混合性反應(yīng)3類，以興奮性誘發(fā)反應(yīng)為主（P＜0.01），雙側(cè)ACG VNNs或NVNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)形式無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。見表3。興奮性GSN誘發(fā)反應(yīng)包括電刺激GSN產(chǎn)生的興奮性突觸后電位（excitatory postsynaptic potential，EPSP）或鋒電位或增頻反應(yīng)即自發(fā)放電頻率增快。抑制性GSN誘發(fā)反應(yīng)包括電刺激GSN產(chǎn)生的抑制性突觸后電位（inhibitory postsynaptic potential，IPSP）或減頻反應(yīng)即自發(fā)放電頻率減慢?；旌闲訥SN誘發(fā)反應(yīng)包括產(chǎn)生興奮性反應(yīng)之后產(chǎn)生抑制性反應(yīng)即EPSP-IPSP序列或產(chǎn)生抑制性反應(yīng)之后產(chǎn)生興奮性反應(yīng)即IPSP-EPSP序列等，見圖2。

表2 雙側(cè)ACG VNNs的GSN誘發(fā)反應(yīng)潛伏期Tab.2 Latencies of GSN evoked responses of VNNs in the bilateral ACG

VNNs include SVNNs and NSVNNs.VNNs，visceral nociceptive neurons.

Latency Contralateral ACG Ipsilateral ACG P 10-45 26.94±9.43（n=36）23.33±5.77（n=6）＞0.05 50-95 62.11±13.12（n=64）63.96±11.13（n=48）＞0.05 100-200 144.08±31.92（n=38）147.08±40.37（n=24）＞0.05 205-410 305.32±55.65（n=31）275.63±51.37（n=16）＞0.05

3 討論

GSN是上腹腔傷害性痛覺信息傳入的主要神經(jīng)。本實驗觀察到雙側(cè)ACG有些神經(jīng)元對電刺激GSN產(chǎn)生誘發(fā)反應(yīng)，即雙側(cè)ACG存有GSRNs，說明GSN投射到雙側(cè)ACG；但是，對側(cè)ACG GSRNs比例顯著高于同側(cè)ACG GSRNs比例，說明GSN投射以對側(cè)ACG為主。本實驗結(jié)果為雙側(cè)腦的結(jié)構(gòu)和功能不對稱性提供新的實驗依據(jù)。本實驗還觀察到雙側(cè)ACG有些神經(jīng)元對電刺激GSN不產(chǎn)生誘發(fā)反應(yīng)，說明ACG并非所有的神經(jīng)元均接受GSN的投射纖維、參與對電刺激GSN的反應(yīng)。

研究證明，傳導(dǎo)速度不同的GSN纖維在脊髓的不同部位上行，投射到丘腦后腹核的不同單位［6］；到達不同的中樞神經(jīng)系統(tǒng)區(qū)域［7］。本實驗在雙側(cè)ACG觀察到潛伏期不同的GSN誘發(fā)反應(yīng)，可能與GSN內(nèi)不同類型與不同傳導(dǎo)速度的神經(jīng)纖維興奮有關(guān)，以及與傳導(dǎo)路中存有不同的突觸有關(guān)。雙側(cè)ACG有些GSRNs對電刺激GSN只產(chǎn)生長潛伏期的GSN誘發(fā)反應(yīng)，即雙側(cè)ACG存有SVNNs，而有些GSRNs對電刺激GSN只產(chǎn)生短潛伏期的GSN誘發(fā)反應(yīng)，即雙側(cè)ACG存有NVNNs，說明GSN內(nèi)不同類型的神經(jīng)纖維投射到雙側(cè)ACG不同的神經(jīng)元。有些GSRNs對電刺激GSN產(chǎn)生多種長、短不同潛伏期的GSN誘發(fā)反應(yīng)，例如雙側(cè)ACG存有NSVNNs，說明GSN內(nèi)有些不同類型的神經(jīng)纖維能夠會聚性地投射于ACG同一神經(jīng)元。長潛伏期的GSN誘發(fā)反應(yīng)可能由痛覺信息傳入纖維Aδ類纖維和C類纖維興奮所產(chǎn)生；而短潛伏期的GSN誘發(fā)反應(yīng)可能由Aβ類纖維興奮所產(chǎn)生。本實驗結(jié)果與有人報道在大腦皮質(zhì)體感區(qū)的研究結(jié)果相似［8］。本實驗還觀察到雙側(cè)ACG SVNNs或NSVNNs比例顯著不同，為雙側(cè)腦的結(jié)構(gòu)和功能不對稱性提供又一新的實驗依據(jù)。

不同神經(jīng)元具有不同生物電活動的原因可能與其所存在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同有關(guān)［9］。本實驗觀察到雙側(cè)ACG GSRNs對電刺激GSN主要產(chǎn)生興奮性、抑制性和混合性誘發(fā)反應(yīng)，誘發(fā)反應(yīng)形式復(fù)雜。說明雙側(cè)ACG GSRNs所存在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)較軀體傷害感受神經(jīng)元所存在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜。本實驗結(jié)果與陳京紅報道的皮層體感區(qū)神經(jīng)元的誘發(fā)反應(yīng)形式相似［8］。這可能是大腦皮質(zhì)神經(jīng)元對刺激產(chǎn)生誘發(fā)反應(yīng)的主要形式。

［1］Boccard SG，Pereira EA，Moir L，et al.Deep brain stimulation of the anterior cingulate cortex：targeting the affective component of chronic pain［J］.Neuroreport，2014，25（2）：83-88.

［2］銀歡，陳奎敏，馬積昊，等.GR82334對電刺激大鼠隱神經(jīng)增加扣帶回前部多巴胺含量的影響［J］.中國醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2014，43（5）：426-428.

［3］Li J，Wu M，Zhuo M，et al.Alteration of neuronal activity after digit amputation in rat anterior cingulate cortex［J］.Int J Physiol Pathophysiol Pharmacol，2013，5（1）：43-51.

［4］吳敏范，姚陽，李玉芳，等.貓雙側(cè)扣帶回前部內(nèi)臟傷害感受神經(jīng)元自發(fā)電活動特性的差異［J］.生理學(xué)報，2010，62（5）：450-454.

［5］Zhou HY，Zhang HM，Chen SR，et al.Increased nociceptive input rapidly modulates spinal GABAergic transmission through endogenously released glutamate［J］.J Neurophysiol，2007，97（1）：871-882.

［6］Mcleod JG.The representation of the splanchnic afferent pathways in the thalamus of the cat［J］.J Physiol，1958，140（3）：462-478.

［7］Amassian VE.Fiber groups and spinal pathways of cortically represented visceral afferents［J］.J Neurophysiol，1951，14（6）：445-460.

［8］陳京紅，滕國璽.胞內(nèi)記錄貓皮層體感區(qū)內(nèi)臟傷害感受神經(jīng)元電生理特性［J］.生理學(xué)報，1999，51（1）：31-37.

［9］Jahnsen H，Llinás R.Electrophysiological properties of guinea-pig thalamic neurons：an in vitro study［J］.J Physiol，1984，349（1）：205-226.

（編輯 裘孝琦）

Response of Neurons in the Bilateral Anterior Cingulate Gyrus to Electrically Stimulation of Greater Splanchnic Nerve in Cats

ZHANG Yong1，WANG Yuan2，MA Ji-hao3，WU Min-fan4
（1.Department of Anesthesiology，Liaoning Cancer Hospital，Shenyang 110042，China；2.Department of Internal Medicine，The Center Hospital of Shenyang Medical College，Shenyang 110024，China；3.Grade 2011，He University，Shenyang 110163，China；4.Department of Physiology，Shenyang Medical College，Shenyang 110034，China）

ObjectiveTo study the response of neurons in the bilateral anterior cingulate gyrus（ACG）of cats to electric stimulation of greater splanchnic nerve（GSN），so as to provide experimental data for exploring the bilateral ACG mechanisms of visceral nociceptive sensation.MethodsResponse of 791 neurons in the contralateral ACG and 312 neurons in the ipsilateral ACG to electrically stimulating GSN in 48 cats were recorded with intracellular recording techniques in vivo.ResultsThere were GSN-stimulus-relative neurons（GSRNs）with evoked responses to electric stimulation ofGSN，and GSN-stimulus-irrelative neurons didn′t show any GSN evoked response in the bilateral ACG.The GSRNs can be divided into visceral nociceptive neurons（VNNs），which have the long latency（≥50 ms）GSN evoked response，and non-visceral nociceptive neurons（NVNNs）with the short latency（＜50 ms）GSN evoked response.VNNs，including the specific VNNs（SVNNs），only showed long latency GSN evoked response，but the non-SVNNs（NSVNNs）showed both long and short latencies GSN evoked response.The threshold intensities for evoking the long latency noxious response to stimulate GSN in the bilateral ACG were（0.5-0.6）mA.Those for evoking the short latency innocuous response to stimulate GSN in the bilateral ACG were（0.3-0.4）mA.The GSN evoked response patterns of both VNNs and NVNNs in the bilateral ACG were the same，which included excitatory response，inhibitory ones，and mixed ones of both excitation and inhibition or inhibition and excitation.The excitatory evoked response were main observed during these responses.Compared with those in the ipsilateral ACG，the percentages of GSRNs and NSVNNs in the contralateral ACG were significantly higher，but the percentage of SVNNs in the contralateral ACG was significantly lower（P＜0.01）.ConclusionOur results indicate that the response of neurons in the bilateral ACG of cats to electric stimulation of GSN are mainly excitatory.Theafferent fibers of different types of GSN project to different neurons in the bilateral ACG，but mainly to the contralateral ACG.The percentages and reaction degrees of various types of neurons between the bilateralACG are different，which provides new experimental evidence for asymmetry of structures and functions in the bilateral brain.

evoked response；intracellular potential；visceral pain；anterior cingulate gyrus

Q424

A

0258-4646（2015）01-0042-04

遼寧省教育廳科學(xué)研究一般項目（L2012376），教育部留學(xué)回國人員科研啟動基金（教外司留［2008］101號），沈陽市科學(xué)技術(shù)局計劃項目（F10-205-1-42）

張勇（1973-），男，副主任醫(yī)師，碩士.

吳敏范，E-mail：minfanwu0594@sina.com.cn

2014-09-22

網(wǎng)絡(luò)出版時間：