电刺激VSA对IL-1β作用下兔POAH温敏神经元放电的影响

1、    电刺激VSA对IL-1作用下兔POAH温敏神经元放电的影响        摘要目的和方法：本实验采用微电极细胞外记录，在32只新西兰兔下丘脑视前区（POAH）记录温敏神经元单位放电，观察电刺激腹中膈区（VSA）对致热原IL-1作用下兔POAH温敏神经元放电的影响。结果：（1）侧脑室注射白介素-1（IL-1）能使POAH热敏神经元放电减少，冷敏神经元放电增加；而侧脑室注射人工脑脊液（ACSF）对热敏神经元和冷敏神经元的放电均无明显影响。（2）电刺激VSA可反转IL-1对

2、POAH热敏神经元和冷敏神经元的上述作用。结论：VSA可能作为负调节中枢参与致热原作用下的体温调节。主题词隔核； 视前区； 前下丘脑区； 体温调节； 白细胞介素-1； 电生理学中分类号 R364.6文献标识码 A文章编号1000-4718(2000)04-0301-03 Effects of electrical stimulation of ventral septal area on discharge of pyrogen-treated thermosensitive neurons in preoptic anterior hypothalamus region of rabbits

3、DONG Jun, LI Chu-jie, LU Da-xiang, FU Yong-mei, YAN Liang(Department of Pathophysiology, Medical College of Jinan University, Guangzhou 510632, China)AbstractAIM and METHODS: To investigate the effect of electrical stimulation of ventral septal area (VSA) on discharge of pyrogen-treated thermosensit

4、ive neurons in preoptic anterior hypothalamus (POAH) region, the discharging rate of thermosensitive neurons in the POAH region of 32 New Zealand white rabbits were recorded by using extracellular microelectrode techinque. RESULTS: (1) Intraceretroventricularly (i c v) injection of interleukin-1(IL-

5、1) caused decrease of discharging rate of warm-sensitive neurons and increased in discharging rate of cold-sensitive neurons in POAH regions. (2) These effects could be reversed by electrical stimulation of VSA. CONCLUSION: VSA may play a central role of negative regulation in thermoregulation of py

6、rogen-treated animal.MeSHSeptal nuclei; Preoptic area; Anterior hypothalamic area; Body themperature regulation; Interleukin-1; Electrophysiology多年来,有关体温反应资料主要解决了体温调节性升高的机制。但只阐明正调节的机制，未能解释发热发病学的全部主题。发热时体温上升并非无限制的，临床上无论传染病性或炎症性发热，体温升高大多数不超过41（过热除外），因为在体温升高的同时，还启动了限制发热的机制，而把升温控制在一定高度（热限）。避免过高或持久的发热损害生

7、命重要器官及免疫功能。故把发热时的体温升高调节（自稳）于适宜水平，是发热发病学的关键。国内学者李楚杰根据本室十多年来的系列研究结果和国外有关资料，于1994年正式提出“发热时体温正调节和负调节”的新观点。已有大量资料表明2，3：致热物质或其介质主要作用于体温正调节中枢，即视前区前下丘脑（preoptic anterior hypothalamus, POAH）；而内生解热物质主要作用于体温负调节中枢，即腹中膈区（ventral septal area, VSA）及中杏仁核。但POAH和VSA之间在发热自稳态中的功能联系，国内外文献未见报道。本实验采用微电极细胞外记录技术，观察电刺激VSA对内生

8、致热原IL-1作用下的POAH温敏神经元放电活动的影响，以从电生理角度探讨发热时正、负调节中枢的功能联系，为建立发热新理论提供实验依据。材料和方法实验用封闭群新西兰兔，体重1.53.0 kg,雌雄不限。用25%氨基甲酸乙酯（1.0 g/kg.iv）麻醉，麻醉后做气管切开并插管。然后将头固定于立体定位仪上。按Sawyer兔脑定位谱，在A0、A5近中线处插直径1.2 mm的变温管近颅底，在A2.5中线旁开3mm植入直径1.2mm的测温探头至前联合水平，上述均用牙科水泥固定于颅骨表面；在对侧A1-3中线旁开13mm处开2mm×3mm的骨窗，以便插入记录电极；在A5、R1.0处插入同心圆金属

9、电极至H1水平，以备电刺激用。在P4、5、R4.0、H6.5处埋管,以备侧脑室给试剂用。实验过程中室温控制在2225，直肠温度维持在3739。记录电极为尖端直径0.51m的玻璃微电极，电极电阻815m,内充2%的膀胺天蓝（pontamine sky blue）,其引导的单位放电，经MEZ-8300（日本光电公司产品）微电极放大器放大的信号再输入到SBR-I型二线示波器（汕头超声电子仪器厂产品）及磁带机（日本JVC产品）做连续记录。记录结果经示波器输入到微机处理系统可得到脉冲序列密度直方。刺激电极为尖端外径0.5mm的同心圆金属电极，其引导的刺激电流由JJC-4型刺激器（上海国泰电讯器材厂出品）

10、、JSD-731G输出隔离器（华南师院无线电厂）给出；电流强度为400A,频率为50 Hz,波宽0.5 ms，持续时间30 s。在H40范围内引导出的神经元放电，观察放电稳定10min后，用WC/09-05超级恒温器（重庆试验设备厂）进行脑温循环，在3242范围内两次升降下丘脑温度并记录相应脑温下神经元的放电频率。判定神经元温度敏感性的标准是：温度敏感系数0.8imp.s-1.-1者为热敏；-0.6 imp.s-1.-1者为冷敏。确定神经元的性质后，侧脑室注射人工脑脊液（artifical cerebrospinal fluid,ACSF）10 min后，侧脑室给予等量 IL-110ng/L（

11、北京邦定生物公司产品），待神经元放电频率变化明显时，电刺激VSA,观察其对神经元放电的影响，并进行给试剂前后神经元放电频率的自身对照。对所得结果进行统计学处理。实验结束后微电泳膀胺天蓝标记微电极及刺激电极尖端位置。断头取脑，用10%福尔马林溶液固定35 d做冰冻切片，以检查记录电极和刺激电极的位置。不在目标位置的数据被排除。实验数据用±s表示，均数差异显著性用t检验判定。结果一、致热原IL-1对POAH热敏神经元放电的影响在9例热敏神经元中，观察侧脑室注射IL-1后1、3和5 min，热敏神经元放电频率(imp/s)由6.32±4.79分别减少到3.75±3.46

12、(P0.05)、1.68±1.98（P0.01）、1.56±1.47（P0.01）。而侧脑室注射等量ACSF对热敏神经元放电频率没有显著影响（P0.05)。见1。结果表明：侧脑室注射IL-1可使POAH热敏神经元放电频率减少。二、电刺激VSA对致热原IL-1作用下POAH热敏神经元放电的影响在9例POAH热敏神经元中，侧脑室注射IL-1使放电频率明显减少时,用400A电流刺激VSA，停刺激后1、3、5、10和15 min，热敏神经元放电频率由1.56±1.47分别增加到8.99±13.04(P0.05)、17.94±17.34(P0.05)、2

13、7.31±20.38(P0.01)、10.86±11.67(P0.05)、5.12±4.75（P0.05）。见1。提示：电刺激VSA可反转致热原对POAH热敏神经元放电作用。三、致热原IL-1对POAH冷敏神经元放电的影响在6例POAH冷敏神经元中，观察到侧脑室注射IL-1后1、3、5 min,冷敏神经元放电频率由5.41±3.43分别增加到8.95±6.60(P0.05)、15.44±11.47（P0.05）和16.19±10.28（P0.05），而侧脑室注射等量ACSF对冷敏神经元放电频率的影响均无明显差异（P0.05）

14、,见2。结果表明：侧脑室注射IL-1可使POAH冷敏神经元放电频率增加。Fig 1Effects of electrical stimulation VSA on discharge activity ofpyrogen (IL-1)-treated warm-sensitive neurons in POAH (spike array density)A. spontaneous dischargeB.i.c.v. injection ACSFC.i.c.v injection IL-1D.electrical stimulation VSAE.recover spontaneous dis

15、charge 1电刺激VSA对内生致热原IL-1作用下热敏神经元放电的影响Fig 2Effects of electrical stimulation VSA on discharge activity ofpyrogen (IL-1)-treated cold-sensitive neurons in POAH (spike array density)A. spontaneous dischargeB.i.c.v. injection ACSFC.i.c.v injection IL-1D.electrical stimulation VSAE.recover spontaneous di

16、scharge 2电刺激VSA对内生致热原IL-1作用下POAH冷敏神经元放电的影响四、电刺激VSA对致热原IL-1作用下POAH冷敏神经元放电的影响在6例冷敏神经元中，侧脑室注射IL-1使放电频率明显增加时，用400A电流刺激VSA，可抑制其放电。停止刺激后1、3、5、10和15 min，冷敏神经元放电频率由16.19±10.28分别减少到3.0±2.02(P0.05）、4.28±3.56(P0.05）、4.70±3.22（P0.05）、6.11±4.57(P0.01）、4.76±3.40（P0.05），见2。提示：电刺激VSA可反

17、转IL-1对POAH冷敏神经元放电频率的作用。讨论已有大量实验资料表明2，3：内生致热原（IL-1、IL-1、TNF）或中枢发热介质（PGE、CAMP等）主要作用于POAH，而重要解热物质精氨酸血管加压素（arginin vasopressin, AVP）则主要作用于VSA及中杏仁核等。对POAH与VSA之间的解剖结构研究4发现：不仅两部位都存在温度敏感神经元，而且两中枢之间有广泛纤维联系。但有关发热时两中枢之间功能联系研究，国内外尚未见文献报道。有电生理研究表明：电刺激中缝背核、杏仁核5及海马6可引起猫POAH放电特性的改变，腹腔、侧脑室注射-MSH及兔隔区注射AVP、AVP抗血清对POAH

18、放电特性均有影响7。提示这些核团及神经递质可能参与体温调节，但这些研究并未涉及发热时两核团之间的功能联系。最近范书铎8等静脉注射中药葛根素、生石膏，观察对内毒素作用下的猫POAH温敏神经元放电的影响。提示：二药配伍在中枢神经元水平对致热原增强的产热过程比单独用药有较强的抑制作用，此实验亦未从两中枢相互作用的角度来研究热解作用。本实验观察到侧脑室注射IL-1，可使兔POAH热敏神经元放电频率减少，冷敏神经元放电频率增加，即产热增加，散热减少；此时电刺激VSA，可反转致热原上述作用，即抑制产热，增加散热。这些结果表明：VSA可能作为负调节中枢参与致热原作用下的体温调节。并从电生理角度初步验证了“发

19、热时体温相对稳定于新高度是正调节、负调节中枢相互作用，达到新的相对平衡的结果”的观点。基金项目 国家自然科学基金资助(No.39600061)；国务院侨办科学基金资助(No. 93-95-8)；本文在全国炎症、发热、感染、低温学术会议上宣读，获青年优秀论文壹等奖董军（暨南大学医学院病理生理教研室，广东 广州 510632）李楚杰（暨南大学医学院病理生理教研室，广东 广州 510632）陆大祥（暨南大学医学院病理生理教研室，广东 广州 510632）付咏梅（暨南大学医学院病理生理教研室，广东 广州 510632）颜亮（暨南大学医学院病理生理教研室，广东 广州 510632）参考文献1李楚杰. 发热时体温的正调节和负调节 J. 中国病理生理杂志，1994,10(5):553557.2Shibata M, Blatteis C M. Differential effects of cytokines on