電刺激頂蓋前區(qū)前核對大鼠心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌肌電的影響

朱娟霞 高藝 龔陽澤

摘要：目的 ?觀察頂蓋前區(qū)前核（AptN）是否參與心臟痛的調(diào)制。方法 ?選擇SD雄性大鼠18只，在戊巴比妥鈉（50 mg/kg） 腹腔麻醉下行心包插管術(shù)后，給予AptN分別施加強度10、25、50 μA的電刺激（波寬3 ms，頻率100 Hz），心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)心臟痛，記錄對側(cè)背斜方肌的肌電（EMG）。結(jié)果 ?電刺激APtN劑量依賴式抑制大鼠心包腔內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌的EMG（Y=87.939-1.585X，r=0.951，P=0.049），EMG反應(yīng)相對于基礎(chǔ)對照分別減小至（63.71±2.82）%、（37.65±5.75）% 和（15.71±4.30）%（P<0.05），肌電反應(yīng)較對照明顯減弱，肌電幅值減小，放電頻率減少，放電時間縮短，潛伏期延長。結(jié)論 ?電刺激APtN，激活“APtN-中腦深部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、腦橋臂旁核及網(wǎng)狀旁巨細胞核-延髓外側(cè)到脊髓”的多突觸下行抑制通路，對心臟痛產(chǎn)生抑制性調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：頂蓋前區(qū)前核;心臟-軀體運動反射;背部斜方肌肌電;電刺激

中圖分類號：R338 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.17.019

文章編號：：1006-1959（2020）17-0067-03

Abstract：Objective ?To observe whether AptN is involved in the modulation of cardiac pain.Methods ?18 SD male rats were selected. After pericardial intubation under intraperitoneal anesthesia with sodium pentobarbital （50 mg/kg）， AptN was given to apply electrical stimulation of 10， 25， and 50 μA （wave width 3 ms，frequency 100 Hz）， intrapericardial injection of capsaicin induced heart pain， and the electromyography （EMG） of the contralateral dorsi trapezius muscle was recorded.Results ?Electrical stimulation of APtN dose-dependently inhibited the EMG of rat dorsi trapezius induced by intrapericardial injection of capsaicin （Y=87.939-1.585X，r=0.951，P=0.049）， and the EMG response was reduced to that of the basic control（63.71±2.82）%，（37.65±5.75）% and（15.71±4.30）%（P<0.05）， the electromyographic response was significantly weaker than the control， the electromyographic amplitude decreased， the discharge frequency decreased， the discharge time shortened， and the latency period extend.Conclusion ?Electrical stimulation of APtN activates the multi-synaptic descending inhibitory pathways of "APtN-deep midbrain reticular structure， parapontine nucleus and parareticular giant cell nucleus-lateral medulla oblongata to spinal cord"， which could inhibit cardiac pain.

Key words：Anterior nucleus of anterior tectum;Heart-somatic movement reflex;Back trapezius myoelectricity;Electrical stimulation

心臟痛（cardiac pain）是心臟病患者發(fā)生心肌梗死時的典型癥狀之一，常警示患者的生命受到嚴重威脅，但是關(guān)于心臟痛覺信息的中樞調(diào)控作用迄今仍不明了，其作用機制更是所知甚少。來自內(nèi)臟器官的疼痛信號不僅產(chǎn)生內(nèi)臟痛，而且引起內(nèi)臟-軀體運動反射[1]。研究表明[2，3]，心包注射辣椒素可以產(chǎn)生一個可重復(fù)的心臟-軀體運動反射，該反射是研究心臟痛誘發(fā)痛覺過敏調(diào)制的適宜指標(biāo)。頂蓋前區(qū)前核（the anteriorpretectal nucleus，AptN）是一個參與痛覺信息傳遞的中腦核團，并且參與下行痛覺調(diào)制[4，5]，電刺激大鼠APtN可產(chǎn)生持久的鎮(zhèn)痛作用，但電刺激APtN是否能夠產(chǎn)生抑制心臟痛的作用，尚不清楚。本實驗用大鼠心臟-軀體運動反射模型，以心包內(nèi)可復(fù)性注射辣椒素所誘發(fā)的背斜方肌的肌電（electromyogram，EMG）為指標(biāo)，通過觀察背斜方肌EMG的變化，評估電刺激APtN對心臟傷害性感受的調(diào)節(jié)作用。

1材料與方法

1.1實驗動物及試劑 ?Sprgue Dawley（SD）大鼠，體質(zhì)量250～350 g，雄性，18只，購自西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實驗動物中心。實驗方案經(jīng)西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實驗動物保護委員會許可，并根據(jù)IASP的道德準(zhǔn)則進行。戊巴比妥鈉、辣椒素購自Sigma公司。雙線記憶示波器（VC-10）、AVM-11雙通道放大器、刺激器（SEN-3301）、隔離器（SS-202J均購自日本Nihon Kohden 公司。PowerLab信號采集與分析系統(tǒng)購自澳大利亞AD Instruments公司。動物腦立體定位儀（SN-2N）購自日本Narishige公司。小動物人工呼吸機（DW3000-B型）購自淮北正華生物儀器設(shè)備有限公司。

1.2方法

1.2.1心包插管術(shù) ?1%戊巴比妥鈉腹腔麻醉大鼠，行常規(guī)氣管插管以連接呼吸機，頸外靜脈插管術(shù)維持麻醉，于大鼠左側(cè)上胸部第1～第3肋軟骨處行開胸術(shù)，用擴胸器撐開胸廓，暴露胸腺和心臟，用玻璃探針在心包膜上開一小孔，將心包插管（內(nèi)徑0.020英寸、外徑0.037英寸、長14～16 cm末梢有3～4個小孔的硅膠管），順左心室表面插入心包腔約2 cm，用藥棉填塞固定插管，依次縫合關(guān)閉胸腔。

1.2.2心包內(nèi)辣椒素注射 ?每次心包內(nèi)注射0.2 ml辣椒素（1 μg/ml）以誘發(fā)背斜方肌EMG。記錄EMG結(jié)束后，回抽心包內(nèi)的辣椒素，并用生理鹽水沖洗心包3次，避免殘留辣椒素影響實驗結(jié)果。

1.2.3顱內(nèi)插管術(shù) ?將大鼠俯臥固定于鼠腦腦立體定位儀上，用顱骨鉆施行開顱術(shù)，根據(jù)鼠腦圖譜，將引導(dǎo)套管置入大鼠左側(cè)APtN（前囟后4.3～5.3 mm，中線外1.5～2.5mm，腦表面下3.5～4.5mm）上方2 mm 處，以便插入刺激電極。

1.2.4 APtN電刺激 ?將刺激電極（直徑0.2 mm）經(jīng)引導(dǎo)套管插入APtN，其末端超出套管2 mm，電刺激強度為10、25和50 μA，電刺激波寬0.3 ms，電刺激頻率為100 Hz的陰極脈沖，每次電刺激在心包注射辣椒素之前10 s時開始，持續(xù)60 s，在心包注射辣椒素結(jié)束后停止電刺激。

1.2.5背斜方肌EMG的記錄 ?同芯電極以約30°角斜插入背斜方肌（spinotrapezius，SPT）內(nèi)，插入深度約為1.5～1.7 mm，以記錄背斜方肌的EMG信號[6]，EMG信號經(jīng)AVM-11雙通道放大器放大和過濾，濾波為1.0 kHz，用示波器和監(jiān)聽器自動檢測肌肉放電，EMG信號用PowerLab軟件系統(tǒng)采集分析。APtN施加電刺激前心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的EMG作為基礎(chǔ)對照。

1.2.6背斜方肌EMG的標(biāo)化 ?將EMG用 PowerLab軟件進行頻率直方圖處理，當(dāng)EMG的頻率高于 ? ? ?3 imp/s時作為放電的開始;當(dāng)放電頻率低于3 imp/s時，則作為放電的終止，從而得到辣椒素誘發(fā)的EMG反應(yīng)總個數(shù)（total number of motorunit discharges，TMUD）。每只大鼠第1次單純心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的TMUD被標(biāo)化為100%，作為基礎(chǔ)對照，其后續(xù)EMG反應(yīng)均以首次TMUD為分母進行標(biāo)化。APtN內(nèi)施加電刺激后肌肉放電單位數(shù)高于基礎(chǔ)對照110%，或者低于對照90%，視為有意義，計入統(tǒng)計范疇。選擇組織鑒定刺激電極在APtN內(nèi)的大鼠的背斜方肌EMG進行分析。

1.2.7再建電刺激部位 ?實驗結(jié)束后，經(jīng)引導(dǎo)套管在電刺激部位微量注射膀胺天藍，標(biāo)記電刺激部位，深度麻醉后灌注，取出腦組織，固定后冰凍切片組織再建電刺激部位。

1.3統(tǒng)計學(xué)方法 ?數(shù)據(jù)以（x±s）表示，采用SPSS 10.0統(tǒng)計軟件進行分析，組間比較采用One-way ANOVA并t檢驗進行分析。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義，P<0.01表示統(tǒng)計學(xué)意義顯著。

2結(jié)果

2.1電刺激APtN強度對大鼠心包腔內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)EMG的影響 ?10 μA電刺激使EMG相對于單純心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的基礎(chǔ)背斜方肌EMG（基礎(chǔ)對照）的100.00%減小至（63.71±2.82）%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）;25 μA 電刺激使EMG相對于基礎(chǔ)對照的100%減小為（37.65±5.75）%，50 μA電刺激使EMG相對于基礎(chǔ)對照的100%減小為（15.71±4.30）%，統(tǒng)計學(xué)意義顯著（P<0.01）;電刺激APtN強度依賴式抑制大鼠心包腔內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌EMG（Y=87.939-1.585X，r=0.951，P=0.049），見圖1。

2.2組織再建刺激電極末端在APtN內(nèi)分布 ?組織再建電刺激的結(jié)果顯示，有18只大鼠的刺激電極在APtN內(nèi)不同部位，見圖2。

2.3電刺激APtN誘發(fā)的抑制背斜方肌EMG作用的實例 ?軟件系統(tǒng)采集的EMG信號實際圖顯示，相對于電刺激前單純心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的基礎(chǔ)對照EMG和電刺激后單純心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的后對照恢復(fù)時的EMG，施加于APtN的三個不同強度的電刺激，均對心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌EMG產(chǎn)生明顯的抑制作用，EMG的頻率、幅度、放電時間都減小。施加電刺激50 min后再次單純心包內(nèi)注射辣椒素（后對照），背斜方肌EMG有所恢復(fù)，見圖3。

3討論

實驗動物心包內(nèi)置管注射致痛劑是一種研究心臟傷害性感受的簡單易行的模型，被廣泛應(yīng)用到心臟感覺的研究領(lǐng)域中[6]。該模型是通過給大鼠心包腔內(nèi)注射辣椒素，辣椒素激活位于心臟初級感覺傳入纖維上的辣椒素受體，在傳遞心臟的傷害性感受信息的同時，誘發(fā)軀體運動反射，使背斜方肌EMG增多，記錄背斜方肌EMG作為心臟痛的指標(biāo)。

大鼠的甩尾反射實驗、爪壓力實驗、爪福爾馬林實驗等研究結(jié)果證明，給予APtN短暫的電刺激誘發(fā)了長時間的鎮(zhèn)痛作用[7，8]。APtN主要接受來自脊髓背柱的興奮性上行纖維的直接投射，其傳出纖維廣泛地投射到中樞內(nèi)許多與痛覺調(diào)制有關(guān)的結(jié)構(gòu)，其下行調(diào)制作用涉及中腦和延髓外側(cè)包括深部中腦核、臂旁核和巨細胞核[5，9]。有研究已經(jīng)證明[4，5]，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在一個由“脊髓背柱- APtN-中腦深部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、腦橋臂旁核及網(wǎng)狀旁巨細胞核-延髓外側(cè)”到脊髓的多突觸通路參與痛覺調(diào)制，其中APtN產(chǎn)生的鎮(zhèn)痛經(jīng)兩條通路下行，一條經(jīng)同側(cè)旁巨細胞核下行，一條相繼經(jīng)對側(cè)深部中腦核和腦橋臂旁核下行[9]，但大部分關(guān)于APtN參與痛覺調(diào)制的研究主要集中在軀體痛，關(guān)于APtN參與內(nèi)臟痛調(diào)制的研究較少[10]。心臟痛是冠心病的典型癥狀，屬于內(nèi)臟痛，眾所周知來自內(nèi)臟器官的疼痛信號不僅產(chǎn)生內(nèi)臟痛，而且引起內(nèi)臟-軀體運動反射[1]。內(nèi)臟感覺傳入沖動沿著與軀體感覺相同的傳入通路上傳，匯聚學(xué)說認為內(nèi)臟感覺傳入纖維和軀體感覺傳入纖維匯聚到同一脊髓丘腦束神經(jīng)元。有源于內(nèi)臟的神經(jīng)纖維投射至APtN，APtN參與心臟痛的調(diào)制[10]。

本研究用大鼠心臟-軀體運動反射模型，給予APtN施加三個不同強度的電刺激，結(jié)果顯示電刺激APtN強度依賴式抑制了大鼠的背斜方肌EMG，為APtN參與內(nèi)臟痛的調(diào)制增加了新的實驗數(shù)據(jù)。APtN內(nèi)阿片受體、5-羥色胺受體、膽堿能M受體、腎上腺素受體、谷氨酸受體可能介導(dǎo)其痛覺調(diào)制通路的鎮(zhèn)痛作用，既往研究證實APtN內(nèi)α2受體參與對心臟痛的調(diào)制，但其它受體是否參與心臟痛的調(diào)制，有待進一步研究。

綜上所述，電刺激APtN強度依賴式抑制大鼠心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌EMG，提示APtN參與了心臟傷害性感受的調(diào)制，這為APtN參與痛覺調(diào)制增加了新的實驗數(shù)據(jù)，為APtN心臟痛乃至內(nèi)臟痛的調(diào)制提供了新的證據(jù)，也為臨床治療心臟痛提供一定的理論基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]Tsuruoka M，Wang D，Tamaki J，et al.Descending influence from the nucleus locus coeruleus/subcoeruleus on visceral nociceptive transmission in the rat spinal cord[J].Neuroscience，2009，165（4）：1019-1024.

[2]Han M，Liu XH，Sun N，et al.Lateral reticular nucleus modulates the cardiosomatic reflex evoked by intrapericardial capsaicin in the rat[J].Eur J Neurosci，2013，37（9）：1511-1518.

[3]Yang ZL，Ke YQ，Xu RX，et al.Melittin inhibits proliferation and induces apoptosis of malignant human glioma cells[J].Journal of Southern Medical University，2007，27（11）：1775.

[4]Genaro K，F(xiàn)abris D，Prado WA.The antinociceptive effect of anterior pretectal nucleus stimulation is mediated by distinct neurotransmitter mechanisms in descending pain pathways[J].Brain Res Bull，2019（146）：164-170.

[5]Genaro K，Prado WA.Neural Correlates of the Antinociceptive Effects of Stimulating the Anterior Pretectal Nucleus in Rats[J].J Pain，2016，17（11）：1156-1163.

[6]Jou CJ，F(xiàn)arber JP，Qin C，et al.Intrapericardialalgogenic chemicals evoke cardiac-somatic motor reflexes in rats[J].AutonNeurosci，2001，94（1-2）：52-61.

[7]Chiang CY，Chen IC，Dostrovsky JO，et al.Inhibitory effect of stimulation of the anterior pretectal nucleus on the jaw-opening reflex[J].Brain Res，1989，497（2）：325-333.

[8]Wilson DG，Rees H，Roberts MH.The antinociceptive effects of anterior pretectal stimulation in tests using thermal， mechanical and chemical noxious stimuli[J].Pain，1991，44（2）：195-200.

[9]Rossaneis AC，Prado WA.The ventral portion of the anterior pretectal nucleus controls descending mechanisms that initiate neuropathic pain in rats[J].Clin Exp Pharmacol Physiol， 2015，42（6）：704-710.

[10]朱娟霞，余蕾，常晉瑞，等.大鼠頂蓋前區(qū)前核內(nèi)去甲腎上腺素α2受體對心臟-軀體運動反射的調(diào)制[J].神經(jīng)解剖學(xué)雜志，2018，34（2）：7-10.

收稿日期：2020-06-06;修回日期：2020-07-10

編輯/宋偉