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编号:10271482
海马内微量注射硫酸镁对马桑内酯诱发大鼠痫样放电的影响*
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第6期
     作者:张玉芹 王阿敬 胡谋先 邹 飞

    单位:张玉芹 武汉冶金科技大学医学院生理教研室(武汉 430080);王阿敬 胡谋先 邹 飞 同济医科大学实验医学研究中心

    关键词:癫痫;大鼠;钙;镁;诱发电位;海马

    海马内微量注射硫酸镁对马桑内酯 诱发大鼠痫样放电的影响 摘 要 目的和方法:采用皮层应用或海马内注射马桑内酯的方法致痫大鼠,用钙离子选择性微电极检测了致痫动物皮层、海马细胞外Ca2+浓度的变化,观察了海马CA2区注射硫酸镁对致痫大鼠脑电图和皮层、海马诱发电位的影响。结果:马桑内酯致痫时,皮层、海马细胞外Ca2+浓度分别降低了0.61 mmol.L-1和0.74 mmol.L-1,海马内注射硫酸镁能明显地抑制致痫动物皮层、海马诱发电位和脑电图痫样放电。结论: 镁盐的上述作用可能与抑制Ca2+流入神经元内有关。
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    Effect of microinjection of magnesium sulphate into hippocampus

    on epileptiform discharges induced by coriaria lactone in rats

    ZHANG Yu-Qin1, WANG A-Jing2, HU Mou-Xian2, ZOU Fei2

    1 Department of Physiology,Medical College,Wuhan Yejin University of Science and Technology,Wuhan (430080); 2 Research Center for Experimental Medicine,Tongji Medical University
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    Abstract AIM and METHODS:In the experiments, application of coriaria lactone(CL) to cerebral cortex caused the epileptiform discharges in rats.The calcium ion selective microelectrode was used to measure changes of extracellular calcium ion concentration([Ca2+]o) of cerebral cortex and hippocampus during epileptic discharges induced by CL.The electrocoticogram(ECoG)and the evoked potentials of cerebal cortex and hippocampus were observed after the microinjection of magnesium sulphate into hippocampal CA2 area in epileptic rats. RESULTS: The [Ca2+]o of cerebral cortex decreased by 0.61 mmol.L-1 and that of hippocampus by 0. 74 mmol.L-1(P<0.01) in epileptiform rats. The intrahippocampal injection of magnesium sulphate markedly inhibited the evoked potentials of cerebral cortex and hippocampus and the epileptiform discharges from ECoG. CONCLUSION: The inhibitory effect of magnesium sulphate might be related to restraining the Ca2+ influx into neurons.
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    MeSH Epilepsy; Rats; Calcium; Magnesium; Evoked potentials; Hippocampus

    致痫动物大脑皮层或海马脑片神经元发生异常放电可被有机钙通道阻滞剂verapamil、尼莫地平等所抑制[1,2,4],表明癫痫的病理过程与神经元跨膜钙内流有关。我们采用皮层贴敷浸有马桑内酯(coriaria lactone,CL)滤纸或海马内注射CL的方法造成大鼠皮层及海马神经元异常放电的癫痫模型,用钙离子敏感性微电极(Ca2+-ISE)检测皮层和海马细胞外钙离子浓度的变化,并以平均诱发电位和皮层脑电图(ECoG)为指标,观察海马内注射硫酸镁对致痫动物大脑皮层和海马异常放电的影响。

    材料和方法

    成年Wistar大鼠,体重200~250 g,雌雄不拘,由同济医科大学实验动物中心提供,用水合氯醛(0.4g.kg-1,ip)麻醉。分离一侧坐骨神经,用37℃~38℃液体石蜡棉球浸润以备刺激,用脑立体定位仪(江湾Ⅰ型,第二军医大学生产)固定大鼠头部,以前囟后2.5 mm,中线旁开2.5 mm为中心,去除颅骨5 mm×5 mm,保留硬脑膜, 在此区贴敷浸有浓度为5×10-4 mol.L-1的CL(华西医科大学制药厂生产)滤纸(2 mm×2 mm)造成大鼠急性致痫模型。
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    一、皮层、海马诱发电位的记录及海马内微量注射方法:

    用银-氯化银乏极化电极作为引导电极,信号经XJ5850(上海无线电二十一厂)生理前置放大器放大后输入计算机生理信号处理系统(南京医科大学研制)进行平均叠加(采样间隔36 ms,加叠次数50,采样点数8192),用恒流电子刺激器(日本光电公司产品)通过SS-20IJ隔离器电刺激一侧坐骨神经(1Hz,5V, 0.3 ms),引导对侧体感皮层(前囟后1.0 mm,中线旁开1.0 mm)或海马CA2区(前囟后3.2 mm,中线旁开2.5 mm,距皮层表面深3.0 mm)的平均诱发电位。用三羟甲基氨基甲烷,将硫酸镁注射液(上海海普制药厂)pH值调整到7.2~7.4,在皮层应用CL 10 min后于海马CA2区注射25%的硫酸镁2 μL,注药时间1 min。用日本光电RM-6000多导生理记录仪记录ECoG。

    二、皮层、海马细胞外钙离子浓度的检测方法:
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    将铝硅玻璃管(外径为1.5mm,内径为1.0mm)经铬酸洗液清洁,浸入二次去离子水中,烘干后用中山大学科教仪器厂生产的B-80型玻璃微电极拉制器,将玻璃细胚拉制成尖端直径为1 μm的玻璃微电极,采用背面灌注法,将中性载体Ca2+交换剂ETH1001(Fluka公司产品)充灌于玻璃微电极尖端,玻管内充液为10 mmol.L-1的CaCl2溶液,制备的Ca2+-ISE在含有10-8~10-3mol/L的Ca2+标准缓冲液中进行校正。Ca2+浓度在10-3~10-5mol/L之间,每10倍变化,Ca2+-ISE检测电位变化大于20 mV,Ca2+-ISE对Ca2+浓度响应时间小于1 s。将Ca2+-ISE置于海马CA2区或皮层感觉运动区(前囟后1 mm,中线旁开1.0 mm,皮层下100 μm以内),检测信号输入ISE-1型离子计(上海生理研究所),连续记录皮层和海马在致痫前后的电位值,绘制Ca2+浓度值与相应电位值标准曲线,该曲线呈良好的线性关系。由该曲线得出致痫前后大脑皮层、海马细胞外Ca2+浓度变化值。每次实验前后均对电极进行校正。
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    结果

    一、CL致痫时皮层、海马细胞外Ca2+浓度的变化:

    大脑皮层应用CL前和应用CL之后5~10 min,Ca2+-ISE检测大脑皮层电位差值为(2.44±0.92) mV,检测到海马CA2区电位差值为(2.59±1.28) mV,应用生理盐水前后检测到大脑皮层和海马电位差值分别为(0.17±0.03) mV和(0.19±0.02) mV,根据上述标准曲线求得致痫时皮层及海马细胞外Ca2+浓度的变化,并与应用生理盐水进行比较(见表1),结果有显著差异。

    表1 CL致痫时大脑皮层和海马细胞外[Ca2+]的变化

    Tab 1 The changes of [Ca2+]o in cerebral cortex (C) and hippocampus
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    (H) after application of CL and normal salt (NS)(1.gif (164 bytes))

    Section

    n

    Potential difference

    (mV)

    [Ca2+]oreduction

    (mmol.L-1)

    CL
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    C

    20

    2.44±0.92

    0.61**

    CL

    H

    13

    2.59±1.28

    0.74**

    NS

    C

    4

    0.17±0.03
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    0.06

    NS

    H

    4

    0.19±0.02

    0.08

    ** P<0.01, vs NS control

    二、海马内注射硫酸镁对CL致痫时ECoG的影响:

    皮层应用CL(n=10) 5 min左右ECoG开始记录到棘波、尖波等痫性波,10~40 min内痫性波频率为(101±16.2)次.min-1,振幅为(1.8±0.7) mV,致痫后10 min于海马内注射硫酸镁(n=5),5 min左右痫性波频率和振幅开始降低,抑制作用持续30 min左右,最大抑制效应发生在给药后15~20min, 此期内,痫性波频率仅为(30±5.2)次.min-1,振幅为(0.6±0.21) mV,与用药前比较有显著性差异(见图1)。海马内注射等量生理盐水对致痫动物ECoG无明显影响。496.gif (1237 bytes)496-2.gif (3627 bytes)496-3.gif (1821 bytes)496-4.gif (1153 bytes)496-5.gif (1198 bytes)496-6.gif (2016 bytes)
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    Fig 1 Effect of intrahippocampal injection of magnesium&127;sulphate on ECoG of epileptiform rats.

    A: control ECoG; B:10 min after application of CL; C:5 min after intrahippocampal injection of magnesium sulphate; D:15 min after injection; E:30 min after injection ; F:40 min after injection

    图1 海马内注射硫酸镁对CL致痫大鼠ECoG的影响

    三、海马内注射硫酸镁对CL致痫时皮层、海马诱发电位的影响:

    致痫前,电刺激一侧坐骨神经可在对侧皮层感觉运动区记录到潜伏期固定的主反应和后发放,主反应振幅为(0.18±0.03) mV(n=5),应用CL 10 min左右,皮层诱发电位呈现以正向波为主的高振幅波,振幅为(1.60±0.70) mV,致痫前,海马诱发电位多为不稳定的低振幅波,致痫后呈现以负向波为主的高振幅波,波幅为(1.70±0.90) mV(n=5),较致痫前高6~8倍(见图2)。海马内注射硫酸镁5 min左右,皮层和海马诱发电位振幅明显降低,抑制作用持续30 min以上。海马内注射等量生理盐水(n=4),对致痫动物皮层、海马诱发电位无显著影响(见表2)。496-7.gif (2142 bytes)
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    Fig 2 Changes of the evoked potentials (EP)of cerebral cortex and hippocampus during CL-induced epilepsy in rats

    A and B illustrated control EP of cerebral cortex and hippocampus; C and D showed the changes EP after application of CL

    图2 CL致痫时大脑皮层和海马诱发电位的变化

    表2 海马内注射硫酸镁对致痫大鼠诱发电位振幅(mV)的影响

    Tab 2 Effect of intrahippocampus injection of magnesium sulphate(MgSO4) on amplitude of
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    evoked potential (EP) in epileptiform rats(1.gif (164 bytes))

    Treatment

    n

    Before injection

    (control)

    After injection

    5min

    15min

    30min
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    MgSO4

    CEP

    5

    1.63±0.72

    0.92±0.31**

    0.64±0.09**

    0.67±0.08**

    HEP

    5

    -1.71±0.89

    -0.85±0.26**
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    -0.67±0.11**

    -0.71±0.19**

    NS

    CEP

    4

    1.71±0.30

    1.69±0.45

    1.81±0.60

    1.69±0.61

    HEP

    4

    -1.81±0.41
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    -1.73±0.35

    -1.83±0.29

    -1.72±0.72

    ** P<0.01, vs control

    讨论

    CL是一种有效的化学致痫剂,动物腹腔或海马内注射均可致痫[5,6],有研究表明,致痫动物皮层、海马神经元内游离Ca2+浓度升高[3,7],参与了癫痫的病理过程,我们在大鼠大脑皮层或海马应用CL,在5~10 min内引起皮层,海马神经元异常放电,表现在诱发场电位振幅增大,ECoG记录到棘波,尖波等痫性波,表明动物已被致痫,并持续40 min以上。在皮层、海马神经元异常放电期间,用Ca2+-ISE检测到细胞外Ca2+浓度降低,提示CL致痫时伴有细胞外Ca2+内流。一些学者应用青霉素,铝膏及海人酸等致痫时,检测到神经细胞有Ca2+内流现象。已有报道,应用钙通道阻滞剂,作用于培养神经细胞,可抑制致痫剂引起的神经元痫样放电活动[1,4]表明Ca2+在癫痫发病机制及其防治中有重要意义。
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    我们曾以Fura-2/Am为荧光探针,利用光电联合检测系统,对大鼠海马单个神经细胞内Ca2+进行检测,观察到马桑内酯具有增加细胞内Ca2+的作用,并观察到这种作用是长时程的[9]。镁盐属无机钙通道阻滞剂[8],因而抑制Ca2+跨膜内流,通常阻断钙通道浓度为0.5~20 mmol/L,在外周常用于治疗心血管等有关疾病。在我们的实验中,在CL致痫的大鼠CA2区微量注射硫酸镁,观察到对ECoG痫性波和皮层、海马诱发场电位的振幅有明显的抑制作用,提示硫酸镁的这种作用可能与减少致痫动物皮层、海马神经元跨膜Ca2+内流有关。至于镁盐的抗癫痫作用是否与减少细胞内贮钙释放有关有待进一步研究。

    * 国家自然科学基金资助重点课题 (No.39330210)

    参考文献
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    1 Aicardi G, Schwartzkroin PA.Suppression of epileptiform bust discharges in CA3 neurons of rat hippocampal slices by the organic calcium channel blocker,verapamil. Exp Brain Res, 1990,81:288.

    2 Morocutti C, Pierelli F, Sanarelli L, et al. Antiepileptic effects of a calcium antagonist(nimodipine) on cefazolin-induced epileptogenic foci in rabbits. Epilepsia, 1986,27:498.

    3 Lu YM, Zhang JT, Zhao FQ,et al. Effects of nimodipine on L-glutamate-induced seizures and Ca2+ influx in hippocampus in freely moving rats. Acta Pharmacal Sin, 1991,12:297.
, 百拇医药
    4 Straub H, Kohling R, Speckmann EJ. Picrotoxin-induced epileptic activity in hippocampal and neocortical slices(guinea pig) suppression by organic calcium channel blockers. Brain Res, 1994,658:119.

    5 唐玉红,谢扬高,柴慧霞,等.大鼠腹腔点燃癫痫模型建立 华西医科大学学报,1990,21:304.

    6 陈启贤,谢扬高,柴慧霞,等. 家兔海马内微量注射马桑内酯造成化学点燃方法. 中国应用生理学杂志,1989,5:316.

    7 朱哓峰,朱长庚,刘永民, 等. 马桑内酯对神经元内游离钙作用的研究. 中华神经科杂志, 1997,30:291.

    8 吴本王 介.钙通道的生物物理研究.生理科学,1986, 6:257.

    (1998年6月22日收稿,1998年12月15日修回), 百拇医药