关键词：脑益嗪；运动病；钙离子；前庭刺激
摘要 目的：观察脑益嗪抗运动病时脑细胞钙离子(Ca2 + )的变化并探讨其作用机理。方法：采用Ca2 + 超微结构定位方法，对SD大鼠预先给予脑益嗪后，采用正负交变加速度旋转刺激制备运动病模型。观察运动病大鼠和脑益嗪给药组大鼠大脑皮质、小脑皮质和脑干前庭区脑细胞Ca2 + 超微结构定位变化。结果：运动病大鼠大脑皮质、小脑皮质和脑干前庭区脑细胞质基质、线粒体和内质网中Ca2 + 反应产物增多。预先给予脑益嗪后，大脑皮质、小脑皮质和脑干前庭区脑细胞质Ca2 + 反应产物明显下降(P<0.01)。结论：脑益嗪抗运动病的中枢机理之一可能与抑制脑细胞Ca2 + 内流有关。
Changes of ultrastructurallocalization of calcium ions in rat brain during anti-motion sickness use of cinnarizine Xu Genxing, Jin Shuyi, Dong Wendu, et al. Naval MedicalCollege, Nanjing 210099
Abstract Aim: Examination of the changes of ultrastructural localization ofcalcium ions in the rat brain during anti-motion sickness use of cinnarizine so as toexplore the action mechanism of cinnarizine in the central nervous system. Methods:Ultrastructural Ca2 + localization methodwas used. The SD rats were given cinnarizine(20mg/kg ip) 2.5h prior, then the animals weremade motion sickness by means of alternate +/- accelerating rotational stimulation.Changes of ultrastructural localization of Ca2 + in the brain cells of the animals were examined; while thoseanimals without receiving cinnarizine were used as control. Results: The reaction productsof Ca2 + in cytoplamic matrix,mitochondria and endoplasmic reticulum of cerebral cortex, cerebellar cortex andvestibular area of brain stem in the motion sickness group of animals were increased,whereas those in the group having rcceived cinnarizine were markedly decreased.Conclusion: The inhibition of Ca2 + intro-flowin nerve cells of the brain could be one of the central mechanism of cinnarizine inpreventing motion sickness.
Key words Cinnarizine Motionsickness Calcium ion Vestibular stimulation
(Chin J Naut Med , 1998,5:129)
运动病的病因通常有前庭因素和非前庭因素，但其发生机理至今尚未阐明，众多研究者提出了各种假说[1] 。目前已经知道一些药物对运动病的防治有明显的作用。其中脑益嗪(cinnarizine)作为Ca2 + 拮抗剂对运动病有明显的抗晕效果[1，2] ，本研究拟从钙通道及钙离子内流角度探讨脑益嗪的抗运动病机理。
材料和方法
1. 动物与分组：SD大鼠24只，体重241.7±30.1克，雌雄各半，随机分成3组，分别为正常对照组(简称对照组)，运动病模型组(简称运动病组)与脑益嗪用药组(简称脑益嗪组)，每组均为8只。
2. 实验方法：对照组大鼠置旋转器旁的有机玻璃笼中1小时；运动病组大鼠按1ml/kg腹腔注射乙醇：甘油＝1：9的溶剂，2.5小时后将大鼠无束缚地放入旋转器有机玻璃笼中，用按Crampton报道仿制的旋转器复制运动病模型[3] ，即绕水平轴顺时针旋转，以16°/s2 角加速度加速，最大速度达120°/s，再以48°/s2 减速至零，如此加速减速交替进行1小时；脑益嗪组大鼠按20mg/kg腹腔注射脑益嗪(Sigma公司产品)，溶于10%乙醇甘油溶液中，配制成浓度为20 mg/ml的溶液，注射后2.5小时按运动病组同样条件进行旋转刺激1小时。旋转停止后3组大鼠立即同时断头，迅速分离出大脑、脑干和小脑。取大脑半球纵裂中点水平右方的背外侧下缘大脑皮质、脑干前庭区和小脑皮质于0.1 ml/l磷酸缓冲液(pH7.4)配制的2.5%戊二醛固定液中固定30分钟，再分别切成约0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的小块，再在前述固定液中4 ℃固定3小时；然后按改进的Ca2 + 超微结构定位方法进行处理[4] 。经Ca2 + 超微结构定位方法处理过的3组鼠脑组织块用Epon 812包埋，超薄切片，JEM-1200EXS透射电镜观察。
3. 计量方法：每组每类组织切片在同样放大倍数下拍照片20～25张，定量计数Ca2 + 沉淀反应颗粒数，并换算成50平方微米细胞质中Ca2 + 反应颗粒，进行统计学t检验，以代表神经细胞质中Ca2 + 反应相对强度。用上述条件旋转刺激诱发和证实已造成运动病模型动物的异嗜高岭土行为则另取动物进行观察，其结果参见文献[2，5] 。
结果
1.对照组动物Ca2 + 定位情况观察：对照组大鼠大脑皮质Ca2 + 沉淀反应产物主要定位于大脑皮质神经细胞的细胞间隙和突触间隙中，一部分Ca2 + 沉淀反应产物分布于神经细胞的细胞质，并且大部分集中于线粒体中，细胞质基质中Ca2 + 沉淀反应产物很少。本实验对神经胶质细胞及毛细血管等其它结构中的Ca2 + 沉淀反应产物分布未作详细观察。小脑皮质和脑干前庭区的Ca2 + 沉淀反应产物主要定位于神经细胞的细胞间隙和突触间隙中，一部分Ca2 + 沉淀反应产物则分布于神经细胞质的线粒体、内质网和基质中。
2. 运动病组Ca2 + 定位的变化情况：运动病组鼠大脑皮质、小脑皮质和脑干前庭区神经细胞质基质、线粒体和内质网中的Ca2 + 沉淀反应产物明显增多，而细胞间隙和突触间隙中的Ca2 + 反应产物明显减少；同时，大脑皮质有髓神经纤维的髓鞘中也见有许多Ca2 + 反应产物。
3. 脑益嗪组Ca2 + 定位的变化：脑益嗪组鼠大脑皮质和脑干前庭区神经细胞Ca2 + 反应产物分布与对照组类似，与运动病组相比，细胞质基质中的Ca2 + 沉淀反应产物明显减少，而细胞间隙和突触间隙中Ca2 + 反应产物明显增多。但在大脑皮质有髓神经纤维的髓鞘中仍可观察到较多的Ca2 + 反应产物；同时，小脑皮质Ca2 + 反应产物分布与运动病组大鼠相似，仅细胞质基质、线粒体中Ca2 + 反应产物明显减少，但仍明显多于对照组。
4. Ca2 + 沉淀反应产物计量结果：附表定量比较了3组大鼠大脑皮质、小脑皮质和脑干前庭区神经细胞质中细胞质基质、线粒体和内质网等中的Ca2 + 沉淀反应产物的数量，单位为每50 μm2 细胞质中Ca2 + 沉淀产物的平均个数。
附表 各组大鼠神经细胞细胞质中
Ca2 + 沉淀反应颗粒数(/50 μm2 )
Tab. The number of Ca2 + reaction product granules
in cytoplasm of nerve cells in each group of rats
| 组别 group | 大脑皮质 cerebral cortex | 小脑皮质 cerebellar cortex | 脑干前庭区 vestibular area of brain stem |
| 对照 control | 20.3±3.5 | 21.1±2.9 | 25.4±4.5 |
| 运动病 motion sickness | 52.6±4.8** | 44.2±6.4** | 41.7±6.2** |
| 脑益嗪 cinnarizine | 23.7±2.7** △△ | 35.6±4.8** △△ | 27.4±4.6* △△ |
与运动病组比vs motion sickness group △△ P<0.01
讨论
本研究表明正负交变加速度旋转刺激可引起大鼠大脑皮质、小脑皮质、脑干前庭区神经元Ca2 + 通道异常开放，细胞外液Ca2 + 内流。神经元Ca2 + 通道分为电压依赖性和受体活化性两类，前者通过电兴奋刺激或高浓度K+ 打开闸，后者通过特异性受体激动剂与细胞膜上的受体结合而开启Ca2 + 通道。正负交变加速度旋转刺激可引起大鼠大脑皮质、小脑皮质和脑干前庭区神经细胞膜上Na+ -K+ -ATP酶活性明显下降(未发表资料)，可引起细胞内Ca2 + 上升，细胞外K+ 上升，细胞外高浓度K+ 可打开电压依赖性神经元Ca2 + 通道，从而引起细胞外液Ca2 + 内流。正负交变加速度旋转刺激可能影响特异性受体激动剂，从而影响神经元受体活化性Ca2 + 通道的Ca2 + 内流。
脑益嗪是一种特异性较差的钙通道阻滞剂，以往的实验已证明脑益嗪可明显抑制大鼠异嗜高岭土行为，表明脑益嗪具有抗运动病作用[2] ，其抗运动病机理可能是其对Ca2 + 电压依赖性慢通道和受体活化性快通道均有阻滞作用。也有人认为，这类Ca2 + 拮抗剂抗运动病的机理可能是通过扩血管作用改变血流动力学、增加脑(包括前庭系统)的血液供应，相应提高了对前庭刺激的耐受能力，这是从血液动力学角度来解释脑益嗪的作用机理[1] 。另一种解释则认为脑益嗪可抑制前庭感受细胞Ca2 + 内流，从而阻抑了毛细胞的兴奋反应，使前庭受刺激时传入冲动减少[1] 。本研究认为，脑益嗪对大鼠大脑皮质、小脑皮质、脑干前庭区神经元Ca2 + 电压依赖性慢通道和受体活化性快通道均有阻滞作用，使大脑皮质、脑干前庭区细胞内Ca2 + 的浓度比不用脑益嗪处理的运动病组大鼠明显降低，并接近正常对照组；其中小脑皮质细胞内Ca2 + 浓度降低程度较小，但同运动病组大鼠比较亦有明显差异(P<0.01)。Ca2 + 是一种重要的细胞内信使，胞浆内Ca2 + 浓度增高，会激活钙调蛋白或Ca2 + 和钙调蛋白依赖的蛋白激酶，对某些转录活性蛋白进行修饰；该蛋白作用于c-fos基因启动子上游-60～-29处的钙反应序列，引起c-fos基因的快速表达，从而产生高浓度的FOS蛋白[6] 。由于脑益嗪抑制了细胞外液Ca2 + 内流，降低了Ca2 + 内流和c-fos基因的快速表达，因而也减轻了由于Ca2 + 内流和c-fos基因快速表达等引起的一系列运动病症状，所以脑益嗪具有明显的抗运动病效果。但脑益嗪确切的抗运动病机理尚待进一步研究阐明。
本课题为海军科研基金资助项目(95-3310)
参 考 文 献
1 金淑仪，庄坚 .航海疾病学—晕船 .见：龚锦涵主编 .航海医学 .北京：人民军医出版社， 1996.495-499.
2 金淑仪，庄坚，张卫列，等 .脑益嗪抗运动病时大鼠脑内氨基酸递质水平的变化 .南通医学院学报， 1996， 16： 472-474.
3 Crampton GH, Lucot JB. A stimulation for laboratory studies of motion sickness in cats. Aviat Space EnvironMed, 1985, 56:462-472.
4 徐根兴，陈陵，袁驾南，等 .兔肺、肾皮质钙离子的超微结构定位和能谱分析 .解剖学杂志， 1992， 15： 375-377.
5 袁驾南，王琰，董文度，等 .“抗晕茶”对大鼠抗运动病作用的实验研究 .中华航海医学杂志， 1997， 4： 156-157.
6 赵珊，库金善 .兴奋性氨基酸与原癌基因 c-fos.中国药理学通报， 1996， 12： 111-114.
(收稿：1997-11-10 修回：1998-04-13) , 百拇医药