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目的：
胶质细胞(glial cell)在中枢神经系统分布丰富且广泛,胶质细胞代谢对基本节律性呼吸的调节发挥着十分重要的作用,而所有这些调节作用都是胶质细胞代谢通过调节呼吸中枢的呼吸相关神经元的电活动来影响呼吸节律的结果。本研究旨在探讨胶质细胞代谢在新生大鼠延髓脑片标本中面神经后核内侧区(the medial region of the nucleus retrofacialis,mNRF)的基本呼吸节律性电活动调节中的可能作用。1)应用新生大鼠离体延髓脑片标本,记录与之相连的舌下神经呼吸节律性放电(respiratory rhythmical discharge activity,RRDA),观察胶质细胞代谢激动剂L-谷氨酰胺(L-glutamine,L-GLN)和拮抗剂 L-硫酸蛋氨酸(L-methionine sulfoximine,L-MSO)对RRDA的影响,从而探讨胶质细胞代谢在节律性呼吸的调节中的作用:2)在新生大鼠离体延髓脑片标本上,同步记录舌下神经根和mNRF区的吸气神经元(inspiratory neurons,I-neurons)的放电活动,观察胶质细胞代谢激动剂和拮抗剂对吸气神经元放电活动的影响,进一步探讨胶质细胞代谢在基本节律性呼吸的调节作用。
方法：
选用新生SD大鼠(0～3d),雌雄不拘。参照并改良Suzue的方法制作离体延髓脑片标本,该脑片结构中主要包含面神经后核内侧区,前包钦格氏复合体(Pre-B(o)tzinger complex,PBC),腹侧呼吸组(Ventral respiratory group,VRG)以及舌下神经核,并保留舌下神经根。用玻璃吸附电极记录舌下神经放电作为呼吸活动的指标,1)L-MSO和L-GLN对舌下神经根放电活动影响组:实验动物分为两组,每组新生大鼠6只,共12只新生大鼠。第一组在灌流液中分别单独给予胶质细胞代谢激动剂L-GLN和拮抗剂L-MSO,第二组先后给予L-MSO和L-MSO+L-GLN。通过灌流液给药,观察不同药物对神经根放电活动的影响；2)L-MSO及L-GLN对吸气神经元放电活动的影响组:此组新生大鼠5只,记录吸气神经元(inspiratory neuron,I-neurons)的放电活动。为了记录呼吸神经元,以微操纵器固定玻璃微电极,并通过控制微推进器作延髓面神经后核内侧区细胞外记录,记录时,每次推动10 μm直到记录到脑片舌下神经根呼吸节律性放电和与之具有位相关系的面神经后核内侧区吸气神经元放电。先以50 μmol/LL-MSO灌流20 min,洗脱L-MSO,待放电基本恢复后,再以30 μmol/L L-GLN灌流20 min,分别观察对吸气神经元放电活动的影响。
结果：
1.胶质细胞代谢拮抗剂L-MSO和激动剂L-GLN对延髓脑片呼吸节律性放电的影响:
1)L-MSO和L-GLN对舌下神经根RRDA的影响:单独给予50 μmol/L的L-MSO灌流脑片5 min时,与MKS灌流对照组(control组)比较,RC延长17.55％(P=0.000),TE延长19.08％(P=0.000),TI缩短16.34％(P=0.000),IA减小6.53％(P=0.018),均有统计学意义；灌流10 min后,RC明显延长50.28％(P=0.000)、TE明显延长55.16％(P=0.000),TI显著缩短30.39％(P=0.000),IA显著减小21.81％(P=0.000),与对照组(control组)比较有显著统计学意义。用MKS洗脱,待RRDA基本恢复至正常对照水平,改用30 μmol/L L-GLN灌流脑片,改灌5 min后与对照组(control组)比较,RC和TE分别缩短13.43％(P=0.003)、13.98％(P=0.004),有统计学意义,TI、IA与对照组(control组)比较无明显改变(TI,P=0.517；IA,P=0.175)；灌流10min后,与对照组(control组)比较,RC、TE分别显著缩短33.25％(P=0.000)、34.78％(P=0.000),TI、IA与对照组(control组)比较无统计学意义(TI,P=0.224；IA,P=0.132)。
2)L-MSO及L-MSO+L-GLN对舌下神经根RRDA的影响:单独给予L-MSO灌流10 min后,与对照组(control组)比较,RC、TE分别延长54.64％(P=0.000)、58.19％(P=0.000),IA减小23.68％(P=0.000),TI缩短5.94％(P=0.012),有统计学差异；改用L-MSO+L-GLN灌流10 min后,各项指标与单独使用L-MSO灌流10min比较,RC、TE分别缩短5.29％(P=0.001)、5.54％(P=0.001),TI延长3.16％(P=0.015)、IA增加10.32％(P=0.000),均有统计学意义。
2.胶质细胞代谢拮抗剂L-MSO和激动剂L-GLN对延髓脑片I-neurons放电活动的影响(即L-MSO和L-GLN对I-neurons放电活动的影响):
与MKS灌流对照组(control组)比较,给予50 μmol/L L-MSO灌流10 min后,吸气神经元放电的RC延长48.13％(P=0.000),TE延长53.69％(P=0.000),TI缩短25.88％(P=0.000),IA减小27.14％(P=0.016),PFn减少41.89％(P=0.000),均有统计学意义；洗脱后改灌30 μmol/L L-GLN,与对照组(control组)相比,10 min时,RC缩短37.70％(P=0.000),TE缩短65.76％(P=0.000),而T1,IA和PFn均无显著性变化(TI,P=0.082；IA,P=0.06；PFn,P=0.058)。
结论：
以上结果提示,在新生大鼠离体延髓脑片标本上:1)胶质细胞代谢参与了哺乳动物基本节律性呼吸的调节；2)胶质细胞代谢可能通过抑制吸气神经元的电活动来调节呼吸节律性放电。