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编号:10258638
听源性惊厥点燃诱导一氧化氮合酶表达增加*
http://www.100md.com 《解剖学报》 1998年第4期
     作者:于恩华 陈运才 许鹿希

    单位:北京医科大学解剖学系,北京 100083

    关键词:一氧化氮;既早基因;听觉核团;前脑结构;点燃;大鼠

    解剖学报/980407 摘 要 为探讨一氧化氮(NO)在听源性惊厥点燃中的可能作用,用NADPH-黄递酶组织化学方法和Fos免疫细胞化学方法,研究了听源性惊厥易感大鼠惊厥和点燃后听觉核团和前脑结构内NOS-Fos双重阳性神经元的分布及差异。结果显示:一次惊厥后,下丘内双重阳性神经元较多,近70%~80%的NOS阳性神经元呈Fos阳性,其他听觉核团和前脑结构内仅见少量NOS-Fos双重阳性神经元。点燃后,听觉核团和前脑结构内NOS-Fos双重阳性神经元明显增加,而且嗅周皮质第Ⅱ层浅部多数NOS弱阳性神经元呈Fos阳性,第Ⅲ层出现大量NOS-Fos双重阳性神经元。上述结果表明,听源性惊厥点燃诱导NOS表达增加,NO可能参与提高神经元的易感性。
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    一氧化氮(NO)作为一种新型的神经信息物质在惊厥活动中具有重要作用[1~3]。在以往的实验中,我们研究了听源性惊厥易感大鼠惊厥和点燃后听觉核团、前脑结构内NO合酶(NOS)阳性神经元的分布及差异,并且观察到听源性惊厥诱导的c-fos表达可以反映听觉核团和前脑结构内神经元的异常活动,点燃可以导致前脑结构特别是海马结构参与到惊厥活动中[4,5]。NO在听源性惊厥点燃中的作用如何,NO与惊厥诱导的c-fos表达之间的关系如何,都值得深入探讨。本研究用组织化学方法显示NOS阳性神经元,和免疫细胞化学方法显示c-fos的表达产物Fos蛋白,观察了听源性惊厥点燃后听觉核团和前脑结构内NOS-Fos双重阳性神经元的分布及差异,以期为阐明NO在惊厥活动中的作用提供形态学证据。

    材料和方法

    实验动物包括听源性惊厥组(AS,n=5)和听源性惊厥点燃组(KAS,n=5)。动物的选择和点燃模型的建立参考我们以往的工作[4,5]。即,AS为接受1次铃声刺激(106dB,60s)呈4~5级惊厥表现的听源性惊厥易感大鼠(P77PMC),KAS为接受35次铃声刺激(1次/d,5d/周)后的P77PMC大鼠。
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    最后一次惊厥后1h,动物经戊巴比妥钠(40mg/kg)腹腔麻醉,左心室主动脉插管后,用含4%多聚甲醛的0.1mol/L磷酸盐缓冲液(PB,4℃,pH7.4)灌注固定。脑组织块置于灌注用固定液中后固定2~4h(4℃),20%~30%蔗糖(4℃,pH7.4)中浸泡8~12h。恒冷箱连续冠状切片,片厚30μm。蜗神经核每隔2张取2张,下丘(含外侧丘系背核)、内侧膝状体、海马结构(含皮质)每隔4张取2张。相邻切片分为两套,一套用于对照实验和Nissl染色;一套用于酶组织化学和免疫细胞化学方法染色显示NOS-Fos双重阳性神经元。两组动物的对应切片裱贴在同一载玻片上。用于显示双重阳性神经元的切片,先按NADPH-黄递酶组织化学方法显示NOS阳性神经元,然后按Fos免疫细胞化学方法显示Fos阳性神经元,具体步骤及所用试剂参考文献[6]和我们以往的工作[4,5]

    显微镜明视野下观察听觉核团和前脑结构内的NOS-Fos双重阳性神经元,并对下丘内的双重阳性神经元进行定量比较。根据Disector原理[7],借助10×10方格测试系统,计数下丘背、外侧部单位面积内的阳性神经元数(No/0.01mm2),每例计数12张切片[4]。两组间的比较用t检验(P<0.05)。
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    结果

    1. AS、KAS大鼠听觉核团内的NOS-Fos双重阳性神经元

    P77PMC大鼠1次惊厥后,除蜗神经核内很难观察到NOS-Fos双重阳性神经元外,外侧丘系背核、下丘、内侧膝状体内均可观察到双重阳性神经元。具体结果如下:

    外侧丘系背核内有大量Fos强阳性神经元,以及少量NOS强、中度阳性神经元,NOS阳性神经元主要集中在核团的内侧部和下部,部分呈Fos阳性。下丘内有大量Fos阳性和NOS阳性神经元,主要位于背、外侧部。Fos阳性神经元远多于NOS阳性神经元,但NOS阳性神经元多数呈Fos阳性(图A,B)。内侧膝状体背侧核内的NOS阳性神经元多呈Fos弱阳性。腹侧核内很难观察到双重阳性神经元,但腹侧核腹内侧缘处的NOS阳性神经元多呈Fos阳性。
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    图A AS大鼠下丘和外侧丘系背核(DNLL)内NOS、Fos阳性神经元的分布模式。DN、EN、CN分别为下丘背、外、中央核。标尺示400μm

    图B AS大鼠下丘背(B1)、外(B2)侧部内的NOS阳性神经元多数呈Fos阳性。箭头示NOS-Fos双重阳性神经元。标尺示40μm

    Fig.A Staining patterns of NOS-and Fos-positive neurons in the inferior colliculus and dorsal nucleus of the lateral lemniscus (DNLL) in AS rats. ND, EN and CN showed the dorsal. extemal and oentral nucleus of the inferior colliculus. Bar=400μm

    Fig.B NOS-Fos double labelled neurons (arrows) in the dorsal (B1) and external (B2) nucleus of the inferior colliculus in AS rats. Bar=40μm
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    点燃后,除蜗神经核外,其他听觉核团内均可观察到NOS-Fos双重阳性神经元,阳性神经元较1次惊厥后增加。下丘背、外侧部内双重阳性神经元(No/0.01mm2)分别为,AS:9.5±0.8,4.5±0.5;KAS:13.9±1.1,6.4±0.6。两组间比较,均具有显著差异(P<0.01)。其中,AS大鼠下丘背、外侧部内79.8%,72.7%的NOS阳性神经元同时呈Fos阳性,KAS大鼠下丘背、外侧部内78.8%,68.6%的NOS阳性神经元同时呈Fos阳性。上述比率两组间比较,没有差异(P>0.05)。

    2.AS、KAS大鼠前脑结构内的NOS-Fos双重阳性神经元

    P77PMC大鼠一次惊厥后,内嗅、嗅周、额-顶皮质内可见少量Fos阳性神经元,以及散在分布的几个NOS阳性神经元,其分布与我们以往研究中所见相似[5]。内嗅皮质深层可见少量双重阳性神经元,嗅周、额-顶皮质内很难观察到双重阳性神经元(图C)。海马、齿状回内因很难观察到c-fos表达,故很难观察到双重阳性神经元。
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    点燃后,皮质和海马结构内均可观察到NOS-Fos双重阳性神经元。内嗅皮质深层双重阳性神经元明显增加。嗅周皮质第Ⅱ层浅部出现较多NOS弱阳性神经元,且呈Fos阳性,第Ⅲ层(深层)出现大量NOS阳性和Fos阳性神经元,且多数NOS阳性神经元呈Fos阳性(图C,D)。额-顶皮质内双重阳性神经元较少。海马、齿状回内出现少量双重阳性神经元,散在分布。在齿状回,近颗粒细胞层的门区内多数NOS阳性神经元呈Fos阳性。

    图C AS(C1)、KAS(C2)大鼠嗅周皮质,KAS大鼠嗅周皮质深层出现大量NOS-Fos双重阳性神经元。标尺示100μm

    图D KAS大鼠嗅周皮质深层的NOS-Fos双重阳性神经元。标尺示40μm
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    Fig.C The perirhinal cortex in AS (C1) and KAS (C2) rats. A larger number of NOS-Fos double labelled neurons presented in the deep layer of the perirhinal cortex in KAS rats. Bar=100μm

    Fig.D NOS-Fos double labelled neurons in the deep layer of the perirhinal cortex in KAS rats. Bar=40μm

    讨论

    1. 听觉核团内的NOS-Fos双重阳性神经元

    听源性惊厥能够诱导c-fos在P77PMC大鼠听觉核团内广泛表达。惊厥后,听觉核团内可见广泛分布的NOS阳性神经元。在不同的听觉核团,Fos阳性神经元的分布与NOS阳性神经元的分布具有很大差异。蜗神经背核、外侧丘系背核和内侧膝状体内有较多的Fos阳性神经元,但这些结构内仅有少量的NOS阳性神经元和阳性终末。蜗神经腹核内有较多的NOS阳性神经元,而听源性惊厥很难诱导该核团内的神经元表达c-fos。但是在下丘的背、外侧部,NOS阳性神经元和Fos阳性神经元的分布比较近似,而且近70%~80%的NOS阳性神经元呈Fos阳性。早期的一些研究已经确定,下丘乃听源性惊厥活动的一个重要源发位置[8],NOS-Fos双重阳性神经元的出现从形态学上提示,NO可能参与听源性惊厥诱导的神经元异常活动。因为NO在突触后神经元生成后,除了在生成它的神经元本身起作用外,还可能弥散地进入突触前或邻近的神经元以调节这些神经元的兴奋性和增强突触联系[9],所以呈NOS阴性的Fos阳性神经元也可能参与听源性惊厥活动。但是,呈Fos阴性的NOS阳性神经元是否参与听源性惊厥活动,并不清楚。听源性惊厥点燃后,下丘内Fos、NOS阳性神经元明显增多,NOS染色增深,NOS-Fos双重阳性神经元也增加,提示:点燃可能诱导NOS表达增加,NOS表达增加对于保持增高的神经元易感性可能具有重要意义。
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    2. 前脑结构内的NOS-Fos双重阳性神经元

    P77PMC大鼠一次惊厥后,皮质结构内NOS阳性神经元的分布类似于正常大鼠[6]。点燃后,尽管NOS阳性神经元的分布没有明显变化,但NOS染色增深,同时,NOS-Fos双重阳性神经元增加,特别是在嗅周皮质。在以往的研究中,我们已经观察到点燃能够使海马结构参与到惊厥活动中[5]。因为海马结构接受的来源于皮质、皮质下结构以及脑干的神经传入均经过嗅周皮质和内溴皮质[10~12],因此,嗅周皮质内出现NOS-Fos双重阳性神经元提示,NO可能参与听源性惊厥活动的传导。嗅周皮质和内嗅皮质是连接皮质和海马的重要中继站。嗅周皮质的传出纤维可以直接投射到海马CA1区和下托,也可以间接经内嗅皮质/穿通纤维通路而影响海马[10,11]。已知,内嗅皮质的传出纤维经穿通纤维通路投射到齿状回,齿状回颗粒细胞的轴突投射到CA3区,CA3区锥体细胞的Schaffer侧支支配CA1区,CA1区的纤维经海马投射到下托,从而完成海马内部的主要神经元环路联系。正常状态下,齿状回颗粒细胞和海马锥体细胞的兴奋必须要有高强度的外界刺激。有研究表明,兴奋1个颗粒细胞需要兴奋400根穿通纤维通路纤维[10]。听源性惊厥点燃后,嗅周皮质内NOS阳性神经元增加,增加的NOS阳性神经元亦呈Fos阳性,提示NO可能参与提高神经元的易感性。
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    点燃后,海马结构内NOS染色明显增加,颗粒细胞层与多形细胞层交界处的NOS阳性神经元增加(等发表资料),且多数NOS阳性神经元呈Fos阳性。因为NO乃弥散性递质,该处NOS阳性神经元增加为NO影响颗粒细胞的活动提供了条件(从位置上看)。我们新近的研究结果还表明,点燃能够诱导颗粒细胞苔癣纤维出芽[13]。但是NO是否影响颗粒细胞,NO与出芽有无关系,尚有待进一步研究。

    收稿1998-02 修回1998-06

    参考文献

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    [5]陈运才,于恩华,张颖芳等.听源性惊厥易感大鼠惊厥和点燃后前脑结构内的c-fos表达.解剖学报,1997,28(2):142
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    INCREASED EXPRESSION OF NITRIC OXIDE SYNTHASE

    INDUCED BY AUDIOGENIC KINDLING

    Yu Enhua,Chen Yuncai,Xu Luxi

    (Department of Anatomy,Beijing Medical University,Beijing)

    In order to explore the role of nitric oxide (NO) in audiogenic kindling,the present study investigated the distribution and difference of NOS-Fos double labelled neurons in the auditory nuclei and forebrain structures after single (AS) and kindled (KAS) audiogenic seizures in P77PMC rats,a strain of Wistar audiogenic seizures prone rats.Using histochemical and immunocytochemical methods,we obtained the following results:(1) in AS rats,a few of NOS-Fos double labelled neurons distributed in the auditory nuclei and forebrain structures.However,there were a sum of double labelled neurons in the inferior colliculus,and approximately 70%~80% NOS-positive neurons were also Fos-positive.(2)in KAS rats,NOS-Fos double labelled neurons significantly increased in all of the auditory nuclei and forebrain structures(P<0.01),expecially in the perirhinal cortex,a lot of double labelled neurons appeared in the deep layer of the perirhinal cortex,and almost all of NOS-positive neurons were also Fos-positive.These results indicated that audiogenic kindling could increase NOS expression,and the increased expression of NOS might play a role in sustaining the increased neuronal susceptivity.

    KEY WORDS Nitric oxide; c-fos; Auditory nuclei; Hippocampal formation; Kindling; Rat

    △Department of Anatomy,Beijing Medical University,Beijing 100083,China

    * 博士点基金资助课题(No.9501003), http://www.100md.com