大鼠脑桥核内皮质纤维终末溃变类型及其与小脑投射神经元的突触联系

大鼠脑桥核内皮质纤维终末溃变类型及其与小脑投射神经元的突触联系

脑桥核，也称为灰质脑桥核，属于小脑前核。它接受大脑皮质的投射纤维,又发纤维投射到小脑的广泛区域,是大、小脑间重要的中继核团。关于皮质脑桥核投射的研究,光镜观察已证实脑桥核接受皮质广泛区域(特别是感觉运动区)的投射纤维,并发纤维投射到小脑各部。电镜观察又将溃变的皮质脑桥核纤维终末分为电子致密和微丝增生型。但皮质-脑桥核投射纤维与脑桥核内的小脑投射神经元间是否存在单突触联系,尚无直观的形态依据。本研究采用溃变法结合HRP逆标,在同一动物的脑桥核内同时显示出HRP标记的小脑投射神经元和溃变的皮质纤维终末,在电镜下观察皮质纤维与小脑投射神经元间的单突触联系,为皮质-脑桥核-小脑通路的存在形式提供形态依据。1材料的注射及观察区的确定成年Wistar大鼠14只,其中实验组12只,不拘雌雄。戊巴比妥麻醉下开颅,电凝损毁左侧半球前2/3皮质。动物分别存活2、5、7d后行第二次手术,多点注射30%HRP(SigmaⅣRz3.0)水溶液2μl于小脑后蚓及相邻皮质。对照组2只,只注射HRP于小脑。两组动物于注射HRP后再存活48h,其中实验组动物的存活时间分别为4、7、9d。深麻醉下开胸,经升主动脉快速冲洗、灌注、固定、取材,肉眼观察见皮质毁损区为含感觉运动区的左侧半球前2/3的皮质,损毁深度限于灰质而未达基底核。HRP注射区3例深达小脑核,其余限于小脑皮质,范围为小脑后蚓Ⅳ-Ⅸ小叶及附近皮质。取脑干做振动切片(厚60μm),TMB-ST显色,DAB/Co++/H2O2后加强,锇化、脱水、浸透、平板包埋、聚合、光镜检查,选取脑桥核中标记细胞多且较集中的部位作为电镜观察区。镜下准确取样,LKB-V超型薄切片机切片,铅、铀染色,JEM-800SX型透射电镜观察。2结果2.1外侧亚核及旁正中亚核光镜下,各例动物的脑桥核内均出现散在分布的HRP标记细胞。以背外侧、外侧亚核及旁正中亚核分布密集,内侧、腹侧、和大脑脚亚核分布较稀疏。标记细胞多为中、小型多极和梭形细胞(图1)。电镜下HRP标记物分布于胞体(图2)及树突(图3)中,为形似棒状、块状和点片状的高电子密度结晶体。2.2电镜下充电形成材料在脑桥核内,皮质纤维出现两种溃变型,电子致密型(图3-8)和微丝增生型(图9-10)。电子致密型出现多,为皮质纤维终末的主要溃变类型。电镜下,此种溃变表现为基质电子密度增高,突触小泡均匀而高度密集,线粒体肿胀或固缩,有时出现空泡状(图4-10)。随溃变时间的延长,电子密度进一步增高,小泡融合(图5、7)。此型终末以直径0.5～2.0μm的小终末为主(图3、7),也可见少量大终末(直径大于2.5μm图)微丝增生型溃变表现为大量丝状物充填于整个终末内,基质的电子密度无明显变化,有少量突触小泡常分布于终末的边缘。2.3微丝病变指征圆形清亮小泡终末形成四种突触型:(1)轴-树突触,最多见,以非对称型为主(图3、4),突触后树突多为中、小树突,少量为大树突,未见棘树突。(2)轴-体突触,少见,多为对称型,偶见非对称型(图5)。(3)轴-轴突触,由个别圆形清亮小泡终末与正常轴突终末形成(图6)。(4)复合突触,一种为扩散型,以含圆形清亮小泡终末为中心,与周围三个以上的树突形成突触(图7)。另一种为汇聚型,以突触后树突为中心,与周围三个以上的轴突终末(其中有一个为溃变终末)形成突触(图6)。多数清亮小泡终末与脑桥核神经元形成对称或非对称轴-树突触(图8),未见此型终末参与构成的复合突触。微丝增生型溃变终末构成的轴-树突触,几乎均为对称型(图9),突触后成分常为大树突。轴-体突触偶见,属对称型(图10)。2.4非对称型轴-树基因突变各实验例动物脑桥核中,两种溃变终末的一部分与HRP标记神经元形成轴-树(图3、4、8)和少量轴-体(图5)突触。以含圆形清亮型小泡终末与HRP标记神经元形成的非对称型轴-树突触为主,有少量轴树突触前成分为多形小泡终末。也可见圆形清亮型小泡终末或微丝增生型溃变终末与HRP标记胞体形成对称轴-体突触(图10)。3讨论3.1大脑桥核的渗流走向电子致密型和微丝增强型三大皮质矫正型已知电镜下中枢神经纤维终末的溃变变化有三种,电子致密型、微丝增生型和电子透明型。纤维的来源不同,其终末的溃变类型不同。同一来源而分布部位不同,其溃变类型也可不同。据报告,切断脊神经后根,脊髓中出现上述三种溃变类型;损毁大脑皮质后,在脊髓、后索核、下橄榄中也出现这三种溃变类型;但在桥核、外侧网状核中只有电子致密型和微丝增生型;而蓝斑、中缝大核、巨细胞网状核中仅有电子致密型溃变一种。本研究证实,脑桥核中有电子致密型和微丝增生型两种皮质溃变纤维终末,以电子致密型为主,支持前人的研究结果。即皮质纤维也有三种溃变型,只是各溃变型的出现因部位不同而已,其中电子致密型溃变是皮质纤维的主要溃变型。3.2含圆形最佳小泡终末的观察和分析基于电子致密型溃变的重要性,我们重点观察分析了脑桥核中此型终末的超微结构和突触联系。有人综合近年的有关资料,按超微结构的不同,将皮质纤维电子致密型溃变终末归纳为圆形清亮小泡、多形清亮小泡、混合型小泡三种终末,并认为圆形清亮型小泡终末出现于所有脑干核团和脊髓,而后两种终末则因观察部位不同而有差异。如脑桥核、巨细胞网状核、外侧网状核中出现多形清亮型小泡终末;旁正中网状核、中缝大核、蓝斑等核中出现混合型小泡终末。我们仅就对脑桥核的观察,看到了含圆形清亮型小泡终末和多形清亮型小泡终末,支持上述结论。据Hollander的报道,皮质溃变纤维与脑桥核神经元间存在轴-树突触,Mihailoff的Golgi溃变电镜法观察,除看到皮质纤维终末与脑桥核神经元形成轴-树突触外,还看到少量轴-体突触。本研究结果除与上述结果相同外,还看到皮质纤维参与构成的扩散和汇聚型两种复合型突触。前者表明脑桥核对皮质信息有“放大”作用,后者提示,脑桥核除中继作用外,还可能对多源信息有整合作用。3.3皮质-脑桥-小鼠脑桥核-脑桥核-脑桥核-脑桥核-脑桥核-脑桥核-脑桥核-脑桥核-脑桥核-脑桥核神经元/中间神经元的连接皮质-脑桥核-小脑通路是大脑联系小脑各传导系统中的一个重要部分,包括皮质-脑桥核和脑桥核-小脑两组投射。损毁大脑皮质,电镜下看到脑桥核内的皮质纤维呈黑色丝状的溃变终扣。注射HRP于小脑,脑桥核中出现大量标记细胞,尽管这些研究均可分别证实皮质-脑桥核和脑桥核-小脑两组投射的存在,但两组投射间有无单突触联系,仍缺乏明确的形态学依据。我们在总结前人研究的基础上,损毁皮质感觉运动区,又注射HRP于小脑,在同一动物脑桥核中同时显示皮质纤维终末及小脑投射神经元,在电镜下观察到至少有一部分溃变的皮质纤维终末与HRP标记的小脑投射神经元之间形成轴-树和轴-体突触