猫胸脊髓交感节前神经元对电刺激头端延髓腹外侧区的反应
作者：戎伟芳
单位：
关键词：头端延髓腹外侧区；交感兴奋性神经元；交感节前神经元；细胞内记录
第二军医大学学报980606 摘要 目的：观察电刺激猫的头端延髓腹外侧区(RVLM)在胸脊髓交感节前神经元(SPNs)上引起的反应。方法：用充灌3 mol/L KCl的玻璃微电极在11只麻醉后行人工通气猫的第3胸髓做细胞内记录，电刺激白交通支，逆行鉴定SPNs。结果：共记录了24个SPNs，其静息膜电位为-45～-90 mV，逆行动作电位的阈值和潜伏期分别是(2.86±0.37) V和(6.48±0.89) ms。用单个方波(0.2 ms，50～300 μA)刺激RVLM，在所有SPNs上都引起一组潜伏期为4～47 ms的早发快速兴奋性突触后电位(eEPSPs)；在11个SPNs上还记录到一组潜伏期为70～140 ms的迟发EPSPs(lEPSPs)。多数eEPSPs和一些lEPSPs都具有恒定的潜伏期。结论：RVLM的一些交感兴奋性神经元单突触地投射到胸脊髓SPNs上，RVLM的胸脊髓投射按传导速度可分为两类，即快传导和慢传导纤维，其传导速度分别是5～25和0.78～1.60 m/s。
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中国图书资料分类法分类号 Q42
Postsynaptic responses of thoracic sympathetic preganglionic neurons to electrical stimulation of the rostral ventrolateral medulla in cats
Rong Weifang (Department of Physiology, Department of Basic Medicine, Second Military Medical University, Shanghai, 200433)
Abstract Objective Objective: To study the characteristics of the postsynaptic potentials in thoracic sympathetic preganglionic neurons (SPNs) evoked by electrical stimulation of the rostral ventrolateral medulla (RVLM) in cats. Methods: In 11 anesthetised, artificially ventilated cats, intracellular recordings were made from T3 spinal cord with microelectrodes filled with 3 mol/L KCl. SPNs were identified by antidromic stimulation of the T3 white ramus. Results: Twenty-four SPNs were recorded, the resting membrane potentials of which ranged between -45 and -90 mV. The onset latency and threshold of the antidromic action potentials averaged (6.48±0.89) ms and (2.86±0.37) V, respectively. Single pulse (0.2 ms, 50～300 μA) electrical stimulation of RVLM evoked fast excitatory postsynaptic potentials (eEPSPs) with short latencies (4～47 ms) in all the 24 SPNs. In 11 of the SPNs, EPSPs with longer latencies (lEPSPs, 70～140 ms) were also recorded. Most of the eEPSPs and some of the lEPSPs were typical monosynaptic EPSPs as they were of constant onset latency. Conclusion: The results provide direct physiological evidence that some RVLM sympathoexcitatory neurons project monosynaptically to thoracic SPNs. The descending pathways from RVLM may consist of two distinct groups of fibers, of which the conduction velocities are calculated to be 5～25 and 0.78～1.60 m/s, respectively.
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Key words rostral ventrolateral medulla; sympathoexcitatory neurons; sympathetic preganglionic neurons; intracellular recording
头端延髓腹外侧区(Rostral ventrolateral medulla，RVLM)是一重要 的自主神经中枢，在交感神经和心血管功能的调节中起关键作用[1,2]。既往的研究表明，RVLM的交感兴奋性神经元向脊髓的中间外侧细胞柱(Intermediolateral cell column, IMLC)投射[3,4]，由于交感节前神经元(Sympathetic preganglionic neurons, SPNs)多数集中在IMLC[5]，因此早就有人提出RVLM交感兴奋性神经元可能直接与SPNs形成突触，但支持这一观点的直接证据尚很少。另一方面，以往关于RVLM对自主神经功能调节作用的研究，一般是以外周交感神经或靶器官功能作为观察指标。这种研究有其局限性。因为RVLM的下行信号至少需经SPNs和交感神经节两个部位的突触传递，才能到达交感节后纤维；RVLM的下行冲动必须足够强，使SPNs去极化达到阈值，才能使之发放可传递的动作电位，进而引起节后神经功能变化。因此有必要用细胞内记录的方法研究激活RVLM交感兴奋性神经元在SPNs上引起的效应。
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以往的研究还表明，大鼠和兔RVLM的下行投射含有快传导和慢传导两类纤维[3]，但尚没有资料证明猫的RVLM也有这两类下行纤维。本研究用细胞内记录猫胸脊髓SPNs的方法，观察电刺激RVLM引起的突触后电位(Postsynaptic potentials，PSPs)，以了解：(1)RVLM交感兴奋性神经元是否直接(单突触)投射到胸脊髓SPNs？(2)猫的RVLM的下行投射是否也包含快传导和慢传导两类纤维？( 3)刺激RVLM在猫胸脊髓SPNs上引起的PSPs有何特征？
1 材料和方法
1.1 手术操作 实验动物为11只成年猫，体质量为2.1～4.9 kg，雌雄不拘。在5%氟烷气体诱导麻醉下行气管和股动静脉插管。经股静脉投予α氯醛糖/乌拉坦混合液(分别为50和500 mg/kg)维持麻醉。通过股动脉导管持续检测血压。静脉注射戈拉碘胺(20 mg/kg)制动，人工通气，使呼气终末气体的CO2浓度保持在4%～5%。行双侧气胸术以保证细胞内记录的稳定性。用加热垫使动物体温维持在37 ℃左右。
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将动物俯卧位固定在脑定向仪上，用脊髓夹固定T1、T6和L10脊椎的棘突，使脊髓纵轴与水平线平行。在颈部切断双侧迷走神经。分离出左侧下心交感神经(Inferior cardiac nerve, ICN)、T3白交通支(T3 white ramus, T3WR)、膈神经(PN)和肾神经(RN)，用银丝电极记录其活动。
在枕骨处开颅，吸除部分小脑，暴露延髓背侧面，将一根钨丝电极插入到RVLM。RVLM的坐标是：以Obex为参考点，向前4.5～6.0 mm，旁开3.0～4.0 mm，自延髓背侧表面向下5～7 mm。经该电极给予短串(3/200 Hz，50～200 μA)电刺激，调整电极位置，使在T3WR上引起相对较大的诱发电位，实验中刺激该点，观察SPNs膜电位的反应。
1.2 细胞内记录 在T2至T5节段行椎板切开术，剪开硬脊膜，在T3背根入脊髓处剪断背根并分开其周围的软脊膜。用充灌3 mol/L KCl溶液的玻璃微电极(尖端直径约0.5 μm，阻抗30～70 MΩ)在T3侧角作细胞内记录。信号经微电极放大器(MEZ-8201，Nihon Kohden)和直流放大器放大(DC～10 kHz，×100)，输入计算机作实时处理。
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1.3 RVLM的组织学定位 实验结束后，经钨丝电极通以0.25 mA的直流电流10 s损毁刺激部位。静脉注射过量的乌拉坦溶液处死动物，经左心室先后用生理盐水和10%的甲醛溶液灌流，取出延髓作30 μm的冷冻切片，检查损毁区的位置。
1.4 统计学处理 数据用
表示。
2 结 果
2.1 SPNs的某些特征 细胞内共记录了24个胸脊髓SPNs，这些神经元的静息膜电位为-45～-90 mV，动作电位的幅度都超过50 mV。它们都能被电刺激(0.2 ms，0.5～6.0 V)T3WR逆行激活(图1A)。逆行动作电位的潜伏期为2.25～26.50 ms [(6.48±0.89) ms，n=24]，刺激的阈值为0.3～ 6.2 V[(2.86±0.37) V，n=24]。
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猫胸脊髓SPNs的显著特点是动作电位的时程较长(图1A)，平均为8 ms；动作电位的复极化相有长(100 ～2 500 ms)而明显(2～15 mV)的后超极化(After hyperpolarisation, AHP, 图1A, B)。多数SPNs都有很活跃的突触噪声，主要是兴奋性突触后电位(Excitatory postsynaptic potentials, EPSPs，图1C)。仅在2个SPNs见到明显的抑制性突触后电位(Inhibitory postsynaptic potentials, IPSPs, 图2)。在一些总和EPSPs的基础上可形成动作电位，但多数SPNs的放电频率都较慢(6 Hz)。7个SPNs只有很小的突触噪声，且没有自发动作电位。
2.2 电刺激RVLM引起的反应 用单个方波刺激RVLM，在24个猫胸脊髓SPNs上都记录到了EPSPs，这些EPSPs的上升和下降速度多数都较快，时程较短，一般为5～15 ms，因而可称为快EPSPs(Fast EPSPs, fEPSPs)。按潜伏期可将电刺激RVLM引起的EPSPs区分为两组，即：
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(1)早发EPSPs(Early EPSPs，eEPSPs)：eEPSPs的潜伏期在4～47 ms，幅度为1～12 mV。通常在一个SPNs上可记录到1～6个大小、潜伏期相异的eEPSPs。一些EPSPs还可达到阈值，引发动作电位。eEPSPs一般是单突触的EPSPs。图3显示了两个SPNs对电刺激RVLM的反应。在图3A中，电刺激RVLM在这个SPNs上至少引起2个eEPSPs。图3A的最上部分是将7次刺激引起的反应重叠在一起，显然，每次刺激引起的上述2个eEPSPs的潜伏期是相同的。在图3B的神经元，电刺激RVLM至少引起1个eEPSPs，这个eEPSPs的潜伏期也是恒定的。电刺激RVLM在所有SPNs上都引起这种潜伏期恒定的eEPSPs，说明RVLM的一些交感兴奋性神经元发出纤维单突触地投射到SPNs上。根据eEPSPs的潜伏期和从RVLM到记录部位的距离(10.5～11.5 cm)，计算出这类投射纤维的传导速度为5～25 m/s。还有一些eEPSPs可能是多突触EPSPs，其潜伏期一般比单突触的eEPSPs的长一些。
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图 1 猫胸脊髓SPNs的逆行动作电位、后超极化与突触噪声
Fig 1 Antidromic action potential, after hyperpola-
risation(AHP) and ongoing synaptic activity in thoracic SPNs of the cat
A: Six superimposed sweeps to show the antidromic action potentials of a SPNs due to stimulation of T3WR (0.2 ms, 2.1 V, indicated by arrow); B: An orthodromic action potential which arose from ongoing synaptic noises. Notice the remarkable AHP during the falling phase of the action potential; C: Ongoing synaptic potentials in a SPNs
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(2)迟发EPSPs(Late EPSPs，lEPSPs)：在11个SPNs上还记录到一组潜伏期为70～140 ms的EPSPs，称之为lEPSPs。lEPSPs的幅度为2～9 mV。由于lEPSPs经常落在eEPSPs引起的动作电位的AHP内，只在少数SPNs上lEPSPs也能达到阈值引起动作电位(图3B)。
图 2 猫胸脊髓SPNs的抑制性突触后电位
Fig 2 Ongoing inhibitory postsynaptic potentials
(IPSPs) in a thoracic SPNs of the cat
Panels 1 to 5 are membrane potential (MP), arterial blood pressure (AP) and neurogram of T3WR, ICN and RN, respectively. Neurograms of peripheral nerves are expressed by arbitrary units.The IPSPs (marked by dots) were locked to the arterial pressure pulses, which indicates that they originated from baroreceptor reflex
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lEPSPs可分为两类，一类是单突触的EPSPs。如在图3B，电刺激RVLM除可引起1个eEPSPs外，还诱发了2个lEPSPs，至少前一个lEPSPs的潜伏期是非常恒定的。共在7个SPNs上记录到这类潜伏期恒定的lEPSPs，提示从RVLM还有一些传导速度较慢的神经元直接投射到SPNs。根据lEPSPs的潜伏期(70～140 ms)和RVLM到记录部位的距离(10.5～11.5 cm)，算得这类神经元的传导速度为0.78～1.60 m/s。另一类lEPSPs的潜伏期不恒定(图3A)，因而是多突触EPSPs。
电刺激RVLM在ICN和RN上也能引起双相的兴奋性反应。一般第二相反应幅度都比第一相的小，有时仅见到第一相反应。在ICN, 这两相反应的平均潜伏期分别是(36.0±4.3) ms(n=11)和(121.0±7.5) ms(n=5)。
2.3 延髓刺激电极的位置 组织学检查发现，经延髓刺激电极通以+0.25 mA×10 s的电流，可造成直径约0.3 mm的损毁区。损毁区都位于延髓的头端，紧靠面神经核的尾部，离延髓腹侧面1.5～3.0 mm，距延髓中线3.0～4.0 mm，与文献[6]中描述的RVLM的解剖位置一致。
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图 3 电刺激猫的RVLM在胸脊髓SPNs上引起的突触后电位
Fig 3 Excitatory postsynaptic potentials in thoracic
SPNs evoked by electrical stimulation of RVLM
A: RVLM stimulation (indicated by arrow) evoked two eEPSPs(marked by dots) with constant latencies and at least one lEPSP with varied latency. The upper panel is superimposed drawings of 7 recordings and the lower panels were sweep by sweep drawings;B: RVLM stimulation evoked eEPSPs and lEPSPs in another neuron. The onset latencies of both eEPSPs and lEPSPs were constant in this neuron
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3 讨 论
脊髓SPNs在交感神经功能的控制中起承上启下的作用。它们接受来自脑干自主神经中枢和节段性躯体、内脏信号的传入[5]，SPNs对这些传入信号进行整合，其传出活动控制节后神经和靶器官的功能。急性脊髓损伤时，交感神经的张力性活动几乎完全丧失，说明交感神经的张力性活动在很大程度上依赖于脊髓以上的中枢向SPNs的兴奋性传入，而RVLM是脑干内最重要的自主神经中枢[7]。
解剖学研究表明，RVLM的一些神经元单突触地投射到脊髓SPNs上[8]。在电生理学方面，McAllen等[9]对猫RVLM交感兴奋性神经元和交感节前神经单纤维的活动作相关性分析，为证明RVLM的交感兴奋性神经元与SPNs有单突触的联系提供了一些证据。Deuchars等[10]在新生大鼠离体脑干-脊髓标本上，发现电刺激RVLM可在SPNs上引起潜伏期恒定的fEPSPs。本研究首次用细胞内记录的方法研究成年猫胸脊髓SPNs对电刺激RVLM的反应，结果表明，24个神经元均能被电刺激T3WR逆行激活，证明它们是SPNs，其膜电位为-45～-90 mV，与文献报道的同节段SPNs的膜电位相似。SPNs属于中小体积的神经元，细胞内记录时容易被电极损伤，我们把膜电位低于-40 mV、动作电位的幅度低于50 mV的细胞作为严重受损伤细胞而未作进一步研究。我们发现，电刺激RVLM可在胸脊髓SPNs上引起两组潜伏期恒定的EPSPs，进一步证明RVLM交感兴奋性神经元与胸脊髓SPNs间存在单突触的联系，还提示猫的RVLM内可能存在两类交感兴奋性神经元，它们向胸脊髓投射的纤维的传导速度不同，分别为5～25和0.78～1.60 m/s。我们还注意到，单刺激RVLM通常可在1个SPNs上引起2～6个eEPSPs, 说明每个胸脊髓SPNs接受了多个(2～6个)RVLM快传导神经元的突触传入，由于这些神经元的传导速度有所不同，当它们同步兴奋时(如给予电刺激时)，在SPNs上可引起潜伏期相异的EPSPs。
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一些研究通过细胞外记录RVLM交感兴奋性神经元的逆行动作电位的方法，计算其下行投射的传导速度。大鼠RVLM交感兴奋性神经元的下行投射可区分为快和慢两类纤维，平均传导速度分别是3.1和0.8 m/s[3]。同样，兔的RVLM也有两类传导速度不同的神经元。但文献中对猫的RVLM交感兴奋性神经元脊髓投射的传导速度有不同的报道。Caverson等[11]报道猫的RVLM神经元的下行纤维的平均传导速度为19 m/s，而Barman等[6]同时记录RVLM神经元和下心交感神经的活动(Sympathetic nerve discharges, SND)，通过相关分析的方法将RVLM的神经元区分为SND相关神经元(交感兴奋性神经元)和SND无关神经元(非交感兴奋性神经元)，他们发现交感兴奋性神经元的脊髓投射的平均传导速度为3.5 m/s。本研究的结果同上述报道都不完全一致。造成这种差异的原因可能与研究方法不同有关。已知，在记录逆行动作电位时，如果逆行刺激的位置距离记录部位较远，或者轴突的传导速度较慢，或者神经元的自发放电频率很快，会因为发生碰撞(Collision)而记录不到逆行动作电位，因而这类研究可能产生“假阴性”，这可能是Caverson等描述的RVLM神经元的脊髓投射主要是快传导纤维的原因。而Barman等根据RVLM神经元与ICN活动相关与否来区分神经元的性质，也可能选择性地排除了传导速度较快的交感兴奋性神经元[12]。本研究记录激活RVLM交感兴奋性神经元在猫胸脊髓SPNs上引起的突触后反应，能够更准确地反映RVLM交感兴奋性神经元胸脊髓投射的传导速度。
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现在还没有资料证明RVLM的交感兴奋性神经元直接投射到除胸脊髓以外的其他(如腰脊髓)SPNs，也不清楚RVLM向其他SPNs的投射纤维的种类，它们是否也含有快、慢两种纤维？如果RVLM向脊髓各节段的投射都有快传导与慢传导两类纤维，那么这两类纤维在交感神经的控制中分别有何意义呢？对以上问题尚无答案。另外，本研究还观察到电刺激RVLM在胸脊髓的SPNs上引起一些潜伏期不恒定的eEPSPs和lEPSPs，提示RVLM的部分快传导和慢传导下行纤维还通过中间神经元支配胸脊髓的SPNs，这种多突触通路在交感神经控制中的作用也有待进一步阐明。
综上所说，本研究发现电刺激猫的RVLM，可在胸脊髓SPNs上引起两组潜伏期恒定的fEPSPs，证明RVLM的一些交感兴奋性神经元的下行纤维直接投射到胸脊髓SPNs，RVLM向胸脊髓的投射纤维按传导速度可分为快传导和慢传导两类。
致谢 本研究是作者在日本访问学习期间进行的，衷心感谢筑波大学生理系Terui N先生的悉心指导和Ootsuka Y博士的积极协助。
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参 考 文 献
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11 Caverson MM, Ciriello J, Calaresu FR. Direct pathway form cardiovascular neurons in the ventrolateral medulla to the region of the intermediolateral nucleus of the upper thoracic cord: an anatomical and electrophysiological investigation in the cat. J Auton Nerv Syst, 1983, 9(2/3): 451
12 McAllen RM, May CN. Brainstem neurons and postganglionic sympathetic nerves: does correlation mean connection? Acta Neurobiol Exp, 1996, 56(1): 129
(1998-05-08收稿， 1998-08-08修回)
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关键词：头端延髓腹外侧区；交感兴奋性神经元；交感节前神经元；细胞内记录
第二军医大学学报980606 摘要 目的：观察电刺激猫的头端延髓腹外侧区(RVLM)在胸脊髓交感节前神经元(SPNs)上引起的反应。方法：用充灌3 mol/L KCl的玻璃微电极在11只麻醉后行人工通气猫的第3胸髓做细胞内记录，电刺激白交通支，逆行鉴定SPNs。结果：共记录了24个SPNs，其静息膜电位为-45～-90 mV，逆行动作电位的阈值和潜伏期分别是(2.86±0.37) V和(6.48±0.89) ms。用单个方波(0.2 ms，50～300 μA)刺激RVLM，在所有SPNs上都引起一组潜伏期为4～47 ms的早发快速兴奋性突触后电位(eEPSPs)；在11个SPNs上还记录到一组潜伏期为70～140 ms的迟发EPSPs(lEPSPs)。多数eEPSPs和一些lEPSPs都具有恒定的潜伏期。结论：RVLM的一些交感兴奋性神经元单突触地投射到胸脊髓SPNs上，RVLM的胸脊髓投射按传导速度可分为两类，即快传导和慢传导纤维，其传导速度分别是5～25和0.78～1.60 m/s。
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Rong Weifang (Department of Physiology, Department of Basic Medicine, Second Military Medical University, Shanghai, 200433)
Abstract Objective Objective: To study the characteristics of the postsynaptic potentials in thoracic sympathetic preganglionic neurons (SPNs) evoked by electrical stimulation of the rostral ventrolateral medulla (RVLM) in cats. Methods: In 11 anesthetised, artificially ventilated cats, intracellular recordings were made from T3 spinal cord with microelectrodes filled with 3 mol/L KCl. SPNs were identified by antidromic stimulation of the T3 white ramus. Results: Twenty-four SPNs were recorded, the resting membrane potentials of which ranged between -45 and -90 mV. The onset latency and threshold of the antidromic action potentials averaged (6.48±0.89) ms and (2.86±0.37) V, respectively. Single pulse (0.2 ms, 50～300 μA) electrical stimulation of RVLM evoked fast excitatory postsynaptic potentials (eEPSPs) with short latencies (4～47 ms) in all the 24 SPNs. In 11 of the SPNs, EPSPs with longer latencies (lEPSPs, 70～140 ms) were also recorded. Most of the eEPSPs and some of the lEPSPs were typical monosynaptic EPSPs as they were of constant onset latency. Conclusion: The results provide direct physiological evidence that some RVLM sympathoexcitatory neurons project monosynaptically to thoracic SPNs. The descending pathways from RVLM may consist of two distinct groups of fibers, of which the conduction velocities are calculated to be 5～25 and 0.78～1.60 m/s, respectively.
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头端延髓腹外侧区(Rostral ventrolateral medulla，RVLM)是一重要 的自主神经中枢，在交感神经和心血管功能的调节中起关键作用[1,2]。既往的研究表明，RVLM的交感兴奋性神经元向脊髓的中间外侧细胞柱(Intermediolateral cell column, IMLC)投射[3,4]，由于交感节前神经元(Sympathetic preganglionic neurons, SPNs)多数集中在IMLC[5]，因此早就有人提出RVLM交感兴奋性神经元可能直接与SPNs形成突触，但支持这一观点的直接证据尚很少。另一方面，以往关于RVLM对自主神经功能调节作用的研究，一般是以外周交感神经或靶器官功能作为观察指标。这种研究有其局限性。因为RVLM的下行信号至少需经SPNs和交感神经节两个部位的突触传递，才能到达交感节后纤维；RVLM的下行冲动必须足够强，使SPNs去极化达到阈值，才能使之发放可传递的动作电位，进而引起节后神经功能变化。因此有必要用细胞内记录的方法研究激活RVLM交感兴奋性神经元在SPNs上引起的效应。
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以往的研究还表明，大鼠和兔RVLM的下行投射含有快传导和慢传导两类纤维[3]，但尚没有资料证明猫的RVLM也有这两类下行纤维。本研究用细胞内记录猫胸脊髓SPNs的方法，观察电刺激RVLM引起的突触后电位(Postsynaptic potentials，PSPs)，以了解：(1)RVLM交感兴奋性神经元是否直接(单突触)投射到胸脊髓SPNs？(2)猫的RVLM的下行投射是否也包含快传导和慢传导两类纤维？( 3)刺激RVLM在猫胸脊髓SPNs上引起的PSPs有何特征？
1 材料和方法
1.1 手术操作 实验动物为11只成年猫，体质量为2.1～4.9 kg，雌雄不拘。在5%氟烷气体诱导麻醉下行气管和股动静脉插管。经股静脉投予α氯醛糖/乌拉坦混合液(分别为50和500 mg/kg)维持麻醉。通过股动脉导管持续检测血压。静脉注射戈拉碘胺(20 mg/kg)制动，人工通气，使呼气终末气体的CO2浓度保持在4%～5%。行双侧气胸术以保证细胞内记录的稳定性。用加热垫使动物体温维持在37 ℃左右。
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将动物俯卧位固定在脑定向仪上，用脊髓夹固定T1、T6和L10脊椎的棘突，使脊髓纵轴与水平线平行。在颈部切断双侧迷走神经。分离出左侧下心交感神经(Inferior cardiac nerve, ICN)、T3白交通支(T3 white ramus, T3WR)、膈神经(PN)和肾神经(RN)，用银丝电极记录其活动。
在枕骨处开颅，吸除部分小脑，暴露延髓背侧面，将一根钨丝电极插入到RVLM。RVLM的坐标是：以Obex为参考点，向前4.5～6.0 mm，旁开3.0～4.0 mm，自延髓背侧表面向下5～7 mm。经该电极给予短串(3/200 Hz，50～200 μA)电刺激，调整电极位置，使在T3WR上引起相对较大的诱发电位，实验中刺激该点，观察SPNs膜电位的反应。
1.2 细胞内记录 在T2至T5节段行椎板切开术，剪开硬脊膜，在T3背根入脊髓处剪断背根并分开其周围的软脊膜。用充灌3 mol/L KCl溶液的玻璃微电极(尖端直径约0.5 μm，阻抗30～70 MΩ)在T3侧角作细胞内记录。信号经微电极放大器(MEZ-8201，Nihon Kohden)和直流放大器放大(DC～10 kHz，×100)，输入计算机作实时处理。
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1.3 RVLM的组织学定位 实验结束后，经钨丝电极通以0.25 mA的直流电流10 s损毁刺激部位。静脉注射过量的乌拉坦溶液处死动物，经左心室先后用生理盐水和10%的甲醛溶液灌流，取出延髓作30 μm的冷冻切片，检查损毁区的位置。
1.4 统计学处理 数据用
表示。2 结 果
2.1 SPNs的某些特征 细胞内共记录了24个胸脊髓SPNs，这些神经元的静息膜电位为-45～-90 mV，动作电位的幅度都超过50 mV。它们都能被电刺激(0.2 ms，0.5～6.0 V)T3WR逆行激活(图1A)。逆行动作电位的潜伏期为2.25～26.50 ms [(6.48±0.89) ms，n=24]，刺激的阈值为0.3～ 6.2 V[(2.86±0.37) V，n=24]。
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猫胸脊髓SPNs的显著特点是动作电位的时程较长(图1A)，平均为8 ms；动作电位的复极化相有长(100 ～2 500 ms)而明显(2～15 mV)的后超极化(After hyperpolarisation, AHP, 图1A, B)。多数SPNs都有很活跃的突触噪声，主要是兴奋性突触后电位(Excitatory postsynaptic potentials, EPSPs，图1C)。仅在2个SPNs见到明显的抑制性突触后电位(Inhibitory postsynaptic potentials, IPSPs, 图2)。在一些总和EPSPs的基础上可形成动作电位，但多数SPNs的放电频率都较慢(6 Hz)。7个SPNs只有很小的突触噪声，且没有自发动作电位。
2.2 电刺激RVLM引起的反应 用单个方波刺激RVLM，在24个猫胸脊髓SPNs上都记录到了EPSPs，这些EPSPs的上升和下降速度多数都较快，时程较短，一般为5～15 ms，因而可称为快EPSPs(Fast EPSPs, fEPSPs)。按潜伏期可将电刺激RVLM引起的EPSPs区分为两组，即：
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(1)早发EPSPs(Early EPSPs，eEPSPs)：eEPSPs的潜伏期在4～47 ms，幅度为1～12 mV。通常在一个SPNs上可记录到1～6个大小、潜伏期相异的eEPSPs。一些EPSPs还可达到阈值，引发动作电位。eEPSPs一般是单突触的EPSPs。图3显示了两个SPNs对电刺激RVLM的反应。在图3A中，电刺激RVLM在这个SPNs上至少引起2个eEPSPs。图3A的最上部分是将7次刺激引起的反应重叠在一起，显然，每次刺激引起的上述2个eEPSPs的潜伏期是相同的。在图3B的神经元，电刺激RVLM至少引起1个eEPSPs，这个eEPSPs的潜伏期也是恒定的。电刺激RVLM在所有SPNs上都引起这种潜伏期恒定的eEPSPs，说明RVLM的一些交感兴奋性神经元发出纤维单突触地投射到SPNs上。根据eEPSPs的潜伏期和从RVLM到记录部位的距离(10.5～11.5 cm)，计算出这类投射纤维的传导速度为5～25 m/s。还有一些eEPSPs可能是多突触EPSPs，其潜伏期一般比单突触的eEPSPs的长一些。
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图 1 猫胸脊髓SPNs的逆行动作电位、后超极化与突触噪声
Fig 1 Antidromic action potential, after hyperpola-
risation(AHP) and ongoing synaptic activity in thoracic SPNs of the cat
A: Six superimposed sweeps to show the antidromic action potentials of a SPNs due to stimulation of T3WR (0.2 ms, 2.1 V, indicated by arrow); B: An orthodromic action potential which arose from ongoing synaptic noises. Notice the remarkable AHP during the falling phase of the action potential; C: Ongoing synaptic potentials in a SPNs
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(2)迟发EPSPs(Late EPSPs，lEPSPs)：在11个SPNs上还记录到一组潜伏期为70～140 ms的EPSPs，称之为lEPSPs。lEPSPs的幅度为2～9 mV。由于lEPSPs经常落在eEPSPs引起的动作电位的AHP内，只在少数SPNs上lEPSPs也能达到阈值引起动作电位(图3B)。
图 2 猫胸脊髓SPNs的抑制性突触后电位
Fig 2 Ongoing inhibitory postsynaptic potentials
(IPSPs) in a thoracic SPNs of the cat
Panels 1 to 5 are membrane potential (MP), arterial blood pressure (AP) and neurogram of T3WR, ICN and RN, respectively. Neurograms of peripheral nerves are expressed by arbitrary units.The IPSPs (marked by dots) were locked to the arterial pressure pulses, which indicates that they originated from baroreceptor reflex
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lEPSPs可分为两类，一类是单突触的EPSPs。如在图3B，电刺激RVLM除可引起1个eEPSPs外，还诱发了2个lEPSPs，至少前一个lEPSPs的潜伏期是非常恒定的。共在7个SPNs上记录到这类潜伏期恒定的lEPSPs，提示从RVLM还有一些传导速度较慢的神经元直接投射到SPNs。根据lEPSPs的潜伏期(70～140 ms)和RVLM到记录部位的距离(10.5～11.5 cm)，算得这类神经元的传导速度为0.78～1.60 m/s。另一类lEPSPs的潜伏期不恒定(图3A)，因而是多突触EPSPs。
电刺激RVLM在ICN和RN上也能引起双相的兴奋性反应。一般第二相反应幅度都比第一相的小，有时仅见到第一相反应。在ICN, 这两相反应的平均潜伏期分别是(36.0±4.3) ms(n=11)和(121.0±7.5) ms(n=5)。
2.3 延髓刺激电极的位置 组织学检查发现，经延髓刺激电极通以+0.25 mA×10 s的电流，可造成直径约0.3 mm的损毁区。损毁区都位于延髓的头端，紧靠面神经核的尾部，离延髓腹侧面1.5～3.0 mm，距延髓中线3.0～4.0 mm，与文献[6]中描述的RVLM的解剖位置一致。
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图 3 电刺激猫的RVLM在胸脊髓SPNs上引起的突触后电位
Fig 3 Excitatory postsynaptic potentials in thoracic
SPNs evoked by electrical stimulation of RVLM
A: RVLM stimulation (indicated by arrow) evoked two eEPSPs(marked by dots) with constant latencies and at least one lEPSP with varied latency. The upper panel is superimposed drawings of 7 recordings and the lower panels were sweep by sweep drawings;B: RVLM stimulation evoked eEPSPs and lEPSPs in another neuron. The onset latencies of both eEPSPs and lEPSPs were constant in this neuron
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3 讨 论
脊髓SPNs在交感神经功能的控制中起承上启下的作用。它们接受来自脑干自主神经中枢和节段性躯体、内脏信号的传入[5]，SPNs对这些传入信号进行整合，其传出活动控制节后神经和靶器官的功能。急性脊髓损伤时，交感神经的张力性活动几乎完全丧失，说明交感神经的张力性活动在很大程度上依赖于脊髓以上的中枢向SPNs的兴奋性传入，而RVLM是脑干内最重要的自主神经中枢[7]。
解剖学研究表明，RVLM的一些神经元单突触地投射到脊髓SPNs上[8]。在电生理学方面，McAllen等[9]对猫RVLM交感兴奋性神经元和交感节前神经单纤维的活动作相关性分析，为证明RVLM的交感兴奋性神经元与SPNs有单突触的联系提供了一些证据。Deuchars等[10]在新生大鼠离体脑干-脊髓标本上，发现电刺激RVLM可在SPNs上引起潜伏期恒定的fEPSPs。本研究首次用细胞内记录的方法研究成年猫胸脊髓SPNs对电刺激RVLM的反应，结果表明，24个神经元均能被电刺激T3WR逆行激活，证明它们是SPNs，其膜电位为-45～-90 mV，与文献报道的同节段SPNs的膜电位相似。SPNs属于中小体积的神经元，细胞内记录时容易被电极损伤，我们把膜电位低于-40 mV、动作电位的幅度低于50 mV的细胞作为严重受损伤细胞而未作进一步研究。我们发现，电刺激RVLM可在胸脊髓SPNs上引起两组潜伏期恒定的EPSPs，进一步证明RVLM交感兴奋性神经元与胸脊髓SPNs间存在单突触的联系，还提示猫的RVLM内可能存在两类交感兴奋性神经元，它们向胸脊髓投射的纤维的传导速度不同，分别为5～25和0.78～1.60 m/s。我们还注意到，单刺激RVLM通常可在1个SPNs上引起2～6个eEPSPs, 说明每个胸脊髓SPNs接受了多个(2～6个)RVLM快传导神经元的突触传入，由于这些神经元的传导速度有所不同，当它们同步兴奋时(如给予电刺激时)，在SPNs上可引起潜伏期相异的EPSPs。
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一些研究通过细胞外记录RVLM交感兴奋性神经元的逆行动作电位的方法，计算其下行投射的传导速度。大鼠RVLM交感兴奋性神经元的下行投射可区分为快和慢两类纤维，平均传导速度分别是3.1和0.8 m/s[3]。同样，兔的RVLM也有两类传导速度不同的神经元。但文献中对猫的RVLM交感兴奋性神经元脊髓投射的传导速度有不同的报道。Caverson等[11]报道猫的RVLM神经元的下行纤维的平均传导速度为19 m/s，而Barman等[6]同时记录RVLM神经元和下心交感神经的活动(Sympathetic nerve discharges, SND)，通过相关分析的方法将RVLM的神经元区分为SND相关神经元(交感兴奋性神经元)和SND无关神经元(非交感兴奋性神经元)，他们发现交感兴奋性神经元的脊髓投射的平均传导速度为3.5 m/s。本研究的结果同上述报道都不完全一致。造成这种差异的原因可能与研究方法不同有关。已知，在记录逆行动作电位时，如果逆行刺激的位置距离记录部位较远，或者轴突的传导速度较慢，或者神经元的自发放电频率很快，会因为发生碰撞(Collision)而记录不到逆行动作电位，因而这类研究可能产生“假阴性”，这可能是Caverson等描述的RVLM神经元的脊髓投射主要是快传导纤维的原因。而Barman等根据RVLM神经元与ICN活动相关与否来区分神经元的性质，也可能选择性地排除了传导速度较快的交感兴奋性神经元[12]。本研究记录激活RVLM交感兴奋性神经元在猫胸脊髓SPNs上引起的突触后反应，能够更准确地反映RVLM交感兴奋性神经元胸脊髓投射的传导速度。
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现在还没有资料证明RVLM的交感兴奋性神经元直接投射到除胸脊髓以外的其他(如腰脊髓)SPNs，也不清楚RVLM向其他SPNs的投射纤维的种类，它们是否也含有快、慢两种纤维？如果RVLM向脊髓各节段的投射都有快传导与慢传导两类纤维，那么这两类纤维在交感神经的控制中分别有何意义呢？对以上问题尚无答案。另外，本研究还观察到电刺激RVLM在胸脊髓的SPNs上引起一些潜伏期不恒定的eEPSPs和lEPSPs，提示RVLM的部分快传导和慢传导下行纤维还通过中间神经元支配胸脊髓的SPNs，这种多突触通路在交感神经控制中的作用也有待进一步阐明。
综上所说，本研究发现电刺激猫的RVLM，可在胸脊髓SPNs上引起两组潜伏期恒定的fEPSPs，证明RVLM的一些交感兴奋性神经元的下行纤维直接投射到胸脊髓SPNs，RVLM向胸脊髓的投射纤维按传导速度可分为快传导和慢传导两类。
致谢 本研究是作者在日本访问学习期间进行的，衷心感谢筑波大学生理系Terui N先生的悉心指导和Ootsuka Y博士的积极协助。
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参 考 文 献
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(1998-05-08收稿， 1998-08-08修回)
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