崔書強(qiáng) 劉曉莉 喬德才

1 北京市體育科學(xué)研究所（北京100075）

2 北京師范大學(xué)體育與運(yùn)動(dòng)學(xué)院（北京100875）

運(yùn)動(dòng)疲勞是人們從事競技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練或體育鍛煉時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的一種生理功能暫時(shí)下降的現(xiàn)象，與中樞的調(diào)節(jié)密切相關(guān)[1，2]，但其調(diào)節(jié)機(jī)制尚不十分清楚。紋狀體是基底神經(jīng)節(jié)的重要核團(tuán)，其背外側(cè)主要接受來自初級運(yùn)動(dòng)皮層（M1）的輸入，與軀體感覺運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)功能有關(guān)[3，4]。有研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可引起紋狀體背外側(cè)谷氨酸能傳遞和中等多棘神經(jīng)元（medium spiny neuron ，MSN）興奮性突觸的長時(shí)程增強(qiáng)[5]。紋狀體絕大多數(shù)為MSN[6]，紋狀體MSN 的放電與運(yùn)動(dòng)速度密切相關(guān)[7]，其放電受到GABA能快放電中間神經(jīng)元的強(qiáng)有力的調(diào)節(jié)[8-10]，這類中間神經(jīng)元是表達(dá)鈣結(jié)合蛋白的小清蛋白神經(jīng)元（PV），其參與了行為任務(wù)學(xué)習(xí)中MSN電活動(dòng)的調(diào)節(jié)[11，12]。本實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)，大鼠運(yùn)動(dòng)疲勞后初級運(yùn)動(dòng)皮層、紋狀體的局部場電位的α及β振蕩的同步性增強(qiáng)[13，14]，紋狀體神經(jīng)元自發(fā)放電頻率升高[15]，但其升高的原因除與黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元投射有關(guān)外[16]，對來自初級運(yùn)動(dòng)皮層的調(diào)節(jié)并不清楚，推測這可能與PV神經(jīng)元的功能活動(dòng)有關(guān)。為此，本研究采用在體多通道陣列微電極結(jié)合同步記錄技術(shù)，分析大鼠一次力竭運(yùn)動(dòng)和重復(fù)性力竭運(yùn)動(dòng)過程中神經(jīng)元電活動(dòng)的變化，結(jié)合免疫熒光的方法，進(jìn)一步探討紋狀體背外側(cè)在運(yùn)動(dòng)疲勞中樞調(diào)節(jié)中的作用及可能機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 研究對象與分組

實(shí)驗(yàn)采用健康雄性Wista 大鼠，8 周齡，體重250～300 g，由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司提供，許可證號：SCXK（京）2012-0001。大鼠購進(jìn)后分籠飼養(yǎng)，自由飲食，自然光照，室溫24℃± 1℃，相對濕度50% ±5%。隨機(jī)分為安靜對照組（CG 組）、一次力竭運(yùn)動(dòng)組（EG組）和重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)組（REG組），每組24只。各組分別進(jìn)行電生理實(shí)驗(yàn)6只和免疫熒光染色實(shí)驗(yàn)18只。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)前先讓EG 組和REG 組大鼠進(jìn)行3 天適應(yīng)性跑臺訓(xùn)練，跑臺速度：第1 天為8 m/min，第2 天為12 m/min，第3 天為15 m/min，每天訓(xùn)練10 min。之后各組做電生理實(shí)驗(yàn)的大鼠進(jìn)行電極植入手術(shù)，恢復(fù)1 周后各組大鼠正式開始實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案如圖1 所示。CG組不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，EG 組進(jìn)行一次力竭跑臺運(yùn)動(dòng)，REG 組進(jìn)行連續(xù)7天的力竭跑臺運(yùn)動(dòng)。跑臺運(yùn)動(dòng)方案采用本實(shí)驗(yàn)室依據(jù)Bedford 漸增負(fù)荷改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)方案[17]，共分三級負(fù)荷：Ⅰ級跑速為8.2 m/min、運(yùn)動(dòng)15 min；Ⅱ級為15 m/min、運(yùn)動(dòng)15 min；Ⅲ級為20 m/min，直至力竭，記錄大鼠運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和距離。力竭標(biāo)準(zhǔn)以大鼠不能跟上跑速，滯留跑道后1/3達(dá)3次以上，刺激驅(qū)趕無效，刺激后無反應(yīng)，判斷為力竭[17]。電生理實(shí)驗(yàn)記錄安靜狀態(tài)、一次力竭運(yùn)動(dòng)后和7 天重復(fù)運(yùn)動(dòng)后（REG）的電信號。免疫熒光實(shí)驗(yàn)組中CG組不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，在大鼠購進(jìn)飼養(yǎng)7 天后取材，EG 組在一次力竭跑臺運(yùn)動(dòng)后即刻，REG組進(jìn)行連續(xù)7天的力竭運(yùn)動(dòng)后即刻進(jìn)行取材。

1.3 在體多通道電信號記錄

1.3.1 電極植入手術(shù)

各組做電生理實(shí)驗(yàn)的大鼠使用6%水合氯醛腹腔注射麻醉（350 mg/kg），剃除頭頂毛發(fā)并用酒精碘伏消毒，然后將其固定于腦立體定位儀（RWD，深圳）上。根據(jù)大鼠腦立體定位圖譜[18]選取紋狀體背外側(cè)部（前囟前0.5～1.4 mm，旁開2.5～3.5 mm）的矩形區(qū)域?yàn)殚_顱區(qū)，在顯微鏡下（WPI，USA）剝離硬腦膜，將16 通道陣列電極（Glo-Bio，USA，電極直徑35 μm、間距200 μm）采用電動(dòng)微推器（Kofe，USA）在顯微鏡觀察下緩慢植入腦組織（圖1 左），同時(shí)打開Central 軟件觀察神經(jīng)元的放電情況，當(dāng)看到有較大幅值的神經(jīng)元放電且有3 個(gè)以上通道出現(xiàn)較穩(wěn)定的放電時(shí)，停止推進(jìn)電極（深度約為3.5 mm～4 mm）。用生物硅膠封住暴露的大腦皮層，待生物硅膠固定后（3～5 min），用牙科水泥固定電極，在腦部皮膚表面用碘伏消毒。為防止術(shù)后感染，每日腹腔注射一次青霉素，連續(xù)3 d，恢復(fù)一周后進(jìn)行電生理實(shí)驗(yàn)。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖

電生理實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用4%多聚甲醛灌流固定，取出腦后放入30%蔗糖溶液，4℃保存，待腦沉底后進(jìn)行冰凍切片，用尼氏染色并對照圖譜確認(rèn)記錄電極位置（圖2右）。

圖2 電極植入位置及尼氏染色定位圖

1.3.2 電信號的采集與分析

在大鼠安靜狀態(tài)、一次力竭運(yùn)動(dòng)和7 天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后即刻，使用Cerebus-128多通道信號系統(tǒng)（Blackrock Microsystems，USA）采集30 min 的電信號。采樣頻率為1000 Hz，采用lowpass 250 Hz濾波獲得局部場電位。利用Neuromotive 系統(tǒng)（Cyberkinetics，USA）同步追蹤記錄大鼠的行為活動(dòng)。

通過Offline Sorter（Plexon）軟件采用主成分分析（principal component analysis，PCA）方法提取Spike 的波形特征，根據(jù)神經(jīng)元放電集群和神經(jīng)元放電波形選定每類神經(jīng)元集群中心對神經(jīng)元放電進(jìn)行分類，分類標(biāo)準(zhǔn)是：①所記錄的電生理數(shù)據(jù)信噪比＞3.0；②峰峰間隔＜1 ms 的Spike 不得多于0.1%。分類后的電生理數(shù)據(jù)導(dǎo)入Neuronexploer5.0 對神經(jīng)元放電頻率以及神經(jīng)元鋒電位（Spike）個(gè)數(shù)進(jìn)行分析，最后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到excel進(jìn)行分析。采用Neuroexplorer 5分析軟件去除50 Hz的工頻干擾（見圖3），然后分析局部場電（LFP）、功率譜密度（power spectral density）和γ頻段（30～80 Hz）。

圖3 對記錄到的LFP去除50 Hz工頻干擾

1.4 PV神經(jīng)元及NMDAR2B陽性神經(jīng)元表達(dá)的免疫熒光染色實(shí)驗(yàn)

各組大鼠分別在安靜狀態(tài)、一次力竭運(yùn)動(dòng)后和7天力竭運(yùn)動(dòng)后即刻進(jìn)行10%水合氯醛腹腔注射麻醉，經(jīng)心臟快速灌注生理鹽水，然后灌注4%多聚甲醛（PFA）至四肢僵直，再剝離取出全腦，放入4%PFA 的30%的蔗糖溶液固定，4℃保存。待腦組織沉底后，參考大鼠腦立體定位圖譜[19]選取紋狀體部位，進(jìn)行連續(xù)冠狀冰凍切片，厚度40 μm，每6 片選取1 張進(jìn)行組織免疫熒光雙重染色。

免疫熒光雙重染色：切片置于0.1 M 的PB 中洗1次，3%羊血清室溫封閉30 min；加一抗PV（來源小鼠的單克隆抗體，Abcam，貨號:ab64555）稀釋濃度為1∶1000，一抗NMDAR2B（來源于兔的多克隆抗體，Abcam，貨號:Ab65783 ）稀釋濃度為1∶500，兩種一抗一塊加入并4℃孵育24 h，0.1 M 的PB 洗3 次，每次5 min，二抗采用Alexa Fluor?594 標(biāo)記的羊抗小鼠IgG（Invitrogen，貨號A-11005）和Alexa Fluor?488 標(biāo)記的羊抗兔IgG（Invitrogen 貨號：A-11034），二抗稀釋濃度為1∶500，二抗同時(shí)加入室溫孵育2 h（避光），0.1 M 的PB 洗3 次，將切片在0.02 M 的PB 中貼于載玻片上，中性甘油封片，Olympus 熒光顯微鏡（DP-73，日本）對大鼠紋狀體背外側(cè)部位進(jìn)行圖像的拍攝，每組大鼠的相同層面中選取6 張腦片進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，記錄20 倍鏡下每張片子的陽性細(xì)胞的個(gè)數(shù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，對各組大鼠的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)距離、神經(jīng)元放電頻率與放電個(gè)數(shù)、功率譜密度值以及陽性神經(jīng)元個(gè)數(shù)等指標(biāo)，采用單因素方差分析進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，以P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 大鼠的運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)時(shí)間

一次力竭運(yùn)動(dòng)組和重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)組大鼠的平均運(yùn)動(dòng)距離和平均運(yùn)動(dòng)時(shí)間見圖4。通過圖4 可以看出重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)組隨著訓(xùn)練時(shí)間的延長，大鼠平均運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)時(shí)間均呈現(xiàn)出增加趨勢，但與一次力竭運(yùn)動(dòng)組相比不具有顯著性差異（P＞0.05）。

圖4 大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)距離

2.2 大鼠紋狀體背外側(cè)MSN 和PV 神經(jīng)元放電頻率的特征變化

記錄了不同狀態(tài)下大鼠紋狀體背外側(cè)神經(jīng)元的放電，通過Offline Sorter 軟件采用K-means 方法對神經(jīng)元放電進(jìn)行3D集群分類，并進(jìn)一步根據(jù)神經(jīng)元放電波形的半波寬度和放電頻率對神經(jīng)元進(jìn)行分類：神經(jīng)元放電頻率＞5 Hz，半波寬度＜0.2 ms的神經(jīng)元為PV神經(jīng)元；神經(jīng)元放電頻率＜10 Hz，0.2 ms＜半波寬度＜0.6 ms的神經(jīng)元為MSN神經(jīng)元[20]。在紋狀體背外側(cè)部我們共記錄到369個(gè)神經(jīng)元放電，其中249個(gè)神經(jīng)元的放電波幅較寬，放電頻率較低，這種放電模式是典型的MSN神經(jīng)元；其中有81個(gè)神經(jīng)元，放電波幅較窄，放電頻率明顯很高，這種放電模式的神經(jīng)元為PV 神經(jīng)元；剩余27個(gè)神經(jīng)元為放電波幅大、頻率低的膽堿能神經(jīng)元。MSN 和PV 神經(jīng)元鋒電位波形圖及峰峰間隔直方圖見圖5。對MSN 和PV 神經(jīng)元放電頻率統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，MSN神經(jīng)元放電頻率在7天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后與安靜狀態(tài)下相比出現(xiàn)了顯著性升高（P＜0.01），見圖6A；PV 神經(jīng)元放電頻率在重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后有所升高，但與各組相比不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），見圖6B。

圖5 MSN、PV神經(jīng)元放電波形及鋒電位間隔直方圖及自相關(guān)圖

圖6 MSN和PV神經(jīng)元放電頻率圖（n=6）

2.3 大鼠紋狀體背外側(cè)局部場電位的變化

大鼠在不同狀態(tài)下的功率頻譜和功率譜密度見圖7，由大鼠紋狀體背外側(cè)功率頻譜圖可以看出重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后較一次力竭運(yùn)動(dòng)后各頻段的能量值有所增強(qiáng)。

圖7 三組大鼠紋狀體功率譜密度和功率頻譜圖

大鼠安靜狀態(tài)下、一次和7 天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后紋狀體背外側(cè)LFP 的功率譜密度對比見圖8A，通過對比可以看出7天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后30～80 Hz的γ頻段的功率譜密度有所升高。進(jìn)一步對γ頻段的功率譜密度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)一次和重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后與安靜狀態(tài)下相比均出現(xiàn)了明顯升高（P＜0.01），7天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后升高更加明顯且與一次力竭運(yùn)動(dòng)后相比也明顯升高（P＜0.05），見圖8B。

圖8 紋狀體背外側(cè)LFP的功率譜密度

2.4 力竭運(yùn)動(dòng)前后大鼠紋狀體背外側(cè)PV 陽性神經(jīng)元及NMDAR2B陽性神經(jīng)元的表達(dá)

通過圖9a可以看出REG組紋狀體背外側(cè)PV陽性神經(jīng)元表達(dá)最明顯，EG組次之，CG組表達(dá)最弱。通過對各組PV 陽性神經(jīng)元個(gè)數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，EG 組較CG 組PV陽性神經(jīng)元個(gè)數(shù)有顯著性增加（P＜0.05），REG 組較CG組PV陽性神經(jīng)元個(gè)數(shù)增加更加顯著（P＜0.01）。EG組和REG組NMDAR2B陽性神經(jīng)元在紋狀體背外側(cè)均有較明顯的表達(dá)，但EG組和REG組NMDAR2B陽性神經(jīng)元個(gè)數(shù)與CG 組相比無顯著性差異（P＞0.05）。在REG 組PV 陽性神經(jīng)元與NMDAR2B 陽性神經(jīng)元共表達(dá)明顯，REG組共表達(dá)神經(jīng)元個(gè)數(shù)與CG組相比具有顯著性差異（P＜0.01）。

圖9 紋狀體背外側(cè)PV和NMDAR2B陽性神經(jīng)元的表達(dá)（n=8）

3 討論

3.1 一次力竭和7 天重復(fù)力竭對紋狀體背外側(cè)神經(jīng)元電活動(dòng)的影響

本研究結(jié)果顯示，一次力竭運(yùn)動(dòng)后紋狀體背外側(cè)MSN 放電頻率并未出現(xiàn)顯著性改變，在7 天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后紋狀體背外側(cè)MSN的放電頻率均出現(xiàn)了顯著升高，PV 神經(jīng)元的放電頻率在7 天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后也出現(xiàn)了升高。Yin 等發(fā)現(xiàn)大鼠在進(jìn)行轉(zhuǎn)棒訓(xùn)練的初期大鼠的背內(nèi)側(cè)紋狀體有短暫的激活，而紋狀體背外側(cè)沒有顯著性改變[5]，提示一次急性運(yùn)動(dòng)未能明顯激活紋狀體背外側(cè)。Costa 等發(fā)現(xiàn)大鼠在進(jìn)行轉(zhuǎn)棒訓(xùn)練過程中和經(jīng)過過度訓(xùn)練后，大鼠紋狀體神經(jīng)元放電的數(shù)量和頻率也都出現(xiàn)了增加[21]。本研究中大鼠經(jīng)過了7 天的力竭性跑臺訓(xùn)練，與轉(zhuǎn)棒訓(xùn)練所引起的神經(jīng)元放電的改變相一致，這提示7 天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)與過度訓(xùn)練所引起的神經(jīng)元的激活可能存在共同的神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。

經(jīng)過7天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后紋狀體背外側(cè)MSN神經(jīng)元放電頻率出現(xiàn)了顯著性增加，Kim 等也發(fā)現(xiàn)在小鼠糖水獎(jiǎng)賞實(shí)驗(yàn)中紋狀體MSN 和PV 神經(jīng)元的放電頻率與頭的運(yùn)動(dòng)速度呈正相關(guān)關(guān)系[6]，7 天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和距離的增加與紋狀體背外側(cè)MSN電活動(dòng)的改變有密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)任務(wù)訓(xùn)練可引起與任務(wù)相關(guān)的神經(jīng)元放電的增加以及非任務(wù)相關(guān)的神經(jīng)元放電得到抑制，這種神經(jīng)元放電模式的變化與行為表現(xiàn)高度相關(guān)[19]。長期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練及應(yīng)激可引起紋狀體背外側(cè)的激活，在行為決策和表現(xiàn)中更傾向于習(xí)慣化[3]。由此我們推測長期訓(xùn)練引起的疲勞與紋狀體背外側(cè)電活動(dòng)的改變有關(guān)。

紋狀體PV神經(jīng)元雖然相對較少，但對MSN神經(jīng)元的興奮性輸出起重要的調(diào)控作用，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可塑性，抑制非任務(wù)相關(guān)的神經(jīng)元放電起重要作用。紋狀體背外側(cè)PV 神經(jīng)元主要是來自初級運(yùn)動(dòng)皮層和軀體感覺皮層的GABA 能投射[22]，紋狀體PV 神經(jīng)元可以將皮層的感覺運(yùn)動(dòng)信息通過前饋抑制對MSN神經(jīng)元進(jìn)行調(diào)節(jié)[23]。Lee等發(fā)現(xiàn)PV神經(jīng)元影響了大鼠最初的條件性獎(jiǎng)賞反應(yīng)的表現(xiàn)，PV神經(jīng)元對MSN活性的調(diào)節(jié)較為敏感，而隨著訓(xùn)練的增加這種調(diào)節(jié)作用出現(xiàn)了降低[11]。由此來看，一次急性力竭運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的疲勞，來自皮層對紋狀體背外側(cè)的抑制性調(diào)節(jié)更加敏感，而7 天重復(fù)力竭后皮層向紋狀體的這種抑制性投射有所增強(qiáng)。本研究中發(fā)現(xiàn)在一次力竭運(yùn)動(dòng)后PV 神經(jīng)元放電有所降低，可能與MSN對PV神經(jīng)元的抑制作用較為敏感有關(guān)，而在7天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后PV 神經(jīng)元放電頻率出現(xiàn)了一定升高，重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后PV神經(jīng)元對MSN的抑制作用增強(qiáng)，提示重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后皮層的抑制性信息傳入增強(qiáng)。局部場電位（LFP），更能反映神經(jīng)元集群的放電效應(yīng)，對紋狀體背外側(cè)LFP 分析發(fā)現(xiàn)一次力竭運(yùn)動(dòng)后和7 天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后γ頻段功率譜密度均出現(xiàn)了顯著性升高。Thron 等對紋狀體背外側(cè)的神經(jīng)元放電頻率和局部場電進(jìn)行了同步記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PV神經(jīng)元呈現(xiàn)出任務(wù)相關(guān)和訓(xùn)練相關(guān)電變化與對應(yīng)的MSN的相一致[20]。這與本研究中7 天重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)引起了MSN放電頻率的升高以及局部場電位γ頻段功率譜密度升高相一致。MSN放電頻率的增高一方面可能是來自皮層的谷氨酸能興奮性傳入增強(qiáng)，引起MSN興奮性升高，導(dǎo)致MSN的放電頻率增強(qiáng)，另外MSN也接受來自黑質(zhì)多巴胺的投射，在力竭后DLS區(qū)多巴胺D2受體的減少[14]，引起直接通路和間接通路調(diào)節(jié)失衡從而可能導(dǎo)致了MSN 的過渡激活。MSN 的突觸在PV 神經(jīng)元上尚未發(fā)現(xiàn)，但PV神經(jīng)元與MSN形成了廣泛的突觸聯(lián)系。PV神經(jīng)元在力竭后產(chǎn)生的γ波的增強(qiáng)，這種增強(qiáng)更多表現(xiàn)出皮層與紋狀體聯(lián)系的增強(qiáng)，同時(shí)MSN 也出現(xiàn)了放電的增加。MSN也接受來自PV的抑制性輸入，在重復(fù)力竭后這種抑制增強(qiáng)，但與皮層的興奮性輸入增強(qiáng)相比，皮層的興奮性輸入對MSN起更大作用（見圖10）。

圖10 PV神經(jīng)元對MSN調(diào)節(jié)模式圖

3.2 一次力竭和7 天重復(fù)力竭對DLS 區(qū)PV 神經(jīng)元及NMDAR2B表達(dá)的影響

NMDA受體的變化可以直接影響神經(jīng)元電活動(dòng)的變化。NR2B 亞型是NMDA 受體重要的功能亞型。谷氨酸激活NMDA受體的NR2B亞型，可引起Ca2+的內(nèi)流和K+外流，持續(xù)的突觸傳遞活動(dòng)可以通過激活NMDA受體，進(jìn)而通過Ca2+的信使途徑使得AMPA 受體磷酸化，導(dǎo)致AMPA受體通透性增加，甚至使突觸后胞漿內(nèi)的AMPA 受體轉(zhuǎn)運(yùn)到突觸后膜上，從而導(dǎo)致突觸后膜對谷氨酸的敏感性增加，引起突觸可塑性改變。PV神經(jīng)元為與鈣結(jié)合的神經(jīng)元，它的激活與鈣離子的變化也有關(guān)。NMDAR2B 的激活可引起對鈣離子的通透增加[24]，并且NMDA 受體對PV 神經(jīng)元的γ振蕩起重要作用[25]。本研究中一次力竭運(yùn)動(dòng)后紋狀體背外側(cè)NMDAR2B 在一次力竭運(yùn)動(dòng)后有明顯表達(dá)，提示來自皮層的谷氨酸的興奮性投射更加敏感，重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后NMDAR2B表達(dá)明顯，提示運(yùn)動(dòng)疲勞后紋狀體背外側(cè)對來自皮層的谷氨酸的興奮性投射更加敏感，更容易受到興奮性毒作用和氧化應(yīng)激的損害[26]。研究發(fā)現(xiàn)紋狀體NMDAR2B參與了靈活性行為的調(diào)節(jié)[27]，前期研究也發(fā)現(xiàn)，大鼠前額葉皮層NMDAR2B 的表達(dá)與大鼠的運(yùn)動(dòng)距離呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[28]。重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后PV 陽性神經(jīng)元在紋狀體背外側(cè)有較為明顯的表達(dá)，這也進(jìn)一步證實(shí)，重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后紋狀體背外側(cè)PV陽性神經(jīng)元調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)。而對局部場電位分析發(fā)現(xiàn)，一次和重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后γ頻段均出現(xiàn)了增加，這與PV 神經(jīng)元在紋狀體背外側(cè)的表達(dá)相一致，腦內(nèi)高強(qiáng)度的γ波參與了興奮性和抑制性神經(jīng)元之間相互反饋。PV 神經(jīng)元活性的調(diào)節(jié)受到來自谷氨酸能興奮性的調(diào)節(jié)，并且研究發(fā)現(xiàn)阻斷NMDA 受體可明顯的破壞γ波振蕩的產(chǎn)生，NMDA 受體對PV 神經(jīng)元的興奮性起很重要的調(diào)節(jié)作用[29]。NMDAR2B 參與了中間神經(jīng)元興奮性以及神經(jīng)環(huán)路功能的調(diào)節(jié)，并且NMDAR2B抑制劑可以影響γ振蕩的產(chǎn)生[30]。由此我們推測在重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)中紋狀體PV神經(jīng)元可能通過NMDAR2B對神經(jīng)環(huán)路的前饋及反饋抑制調(diào)節(jié)起重要作用。重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后紋狀體背外側(cè)PV 神經(jīng)元呈顯著激活狀態(tài)，重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)后PV 神經(jīng)元在紋狀體背外側(cè)的高表達(dá)提示PV 神經(jīng)元對MSN的調(diào)節(jié)作用出現(xiàn)增強(qiáng)，從而在一定程度上降低谷氨酸對MSN的興奮性毒作用和氧化損傷。

由以上可以看出隨著訓(xùn)練的時(shí)間的延長，疲勞程度加深，紋狀體背外側(cè)PV神經(jīng)元通過前饋抑制對MSN神經(jīng)元的調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)。PV 神經(jīng)元主要是接受來自初級運(yùn)動(dòng)皮層的投射，在感覺運(yùn)動(dòng)的整合中起主要作用，這提示紋狀體背外側(cè)的感覺運(yùn)動(dòng)的整合有一定增加。綜上可以看出長時(shí)間訓(xùn)練引起的疲勞可以使紋狀體背外側(cè)顯著激活，且NMDAR2B 對紋狀體背外側(cè)神經(jīng)元的激活起了介導(dǎo)作用。

4 總結(jié)

一次力竭運(yùn)動(dòng)后紋狀體背外側(cè)神經(jīng)元電活動(dòng)未出現(xiàn)顯著性改變，7天的力竭性跑臺訓(xùn)練引起了紋狀體背外側(cè)MSN 神經(jīng)元放電頻率明顯增加，局部場電位也出現(xiàn)了γ頻段功率譜密度的增強(qiáng)，PV 神經(jīng)元也出現(xiàn)明顯表達(dá)，這提示7 天的力竭性跑臺訓(xùn)練引起了紋狀體背外側(cè)被明顯激活，對軀體感覺運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)作用加強(qiáng)。本研究還發(fā)現(xiàn)NMDAR2B 有明顯表達(dá)且與PV 神經(jīng)元共表達(dá)，提示NMDAR2B 介導(dǎo)了紋狀體背外側(cè)PV 神經(jīng)元對MSN的興奮性調(diào)控。重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)引起的疲勞的產(chǎn)生與一次性運(yùn)動(dòng)疲勞的產(chǎn)生在中樞調(diào)節(jié)中有所不同，紋狀體背外側(cè)在重復(fù)力竭運(yùn)動(dòng)疲勞的中樞調(diào)節(jié)中的作用增強(qiáng)。