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去抑制(disinhibition)可使中枢神经元兴奋性增高,参与学习记忆、药物成瘾、慢性痛等重要的生理、病理过程。去抑制在痛觉调制中的作用逐渐被认识。疼痛包括感觉分辨和情绪体验两种成分,痛情绪给病人带来无尽的情感折磨。大量研究提示前扣带皮层(ACC)在痛情绪中发挥重要作用,现有研究多着眼于谷氨酸介导的兴奋性系统,而有关ACC内去抑制的研究至今鲜有报道。
本研究采用脑薄片全细胞膜片钳技术结合动物行为学方法对ACC内去抑制的功能及可能机制进行初步探索,得到以下主要结果:
1.首次观察到去除GABAA受体介导的抑制作用显著增强ACC内的多突触兴奋性传递。正常外液灌流时,电刺激ACC脑片第Ⅱ/Ⅲ层,可在第V层锥体细胞上引起潜伏期短且恒定的单突触反应,称之为“早反应”。在灌流液中加入GABAA受体拮抗剂bicuculline(10μM)去除GABAA受体介导的抑制作用,四分钟后同样的刺激可引起潜伏期较长且不恒定的“晚反应”,继续灌流bicuculline,“晚反应”还会进一步增大。高浓度二价阳离子(4.2 mM Mg2+,7.0 mM Ca2+)的外液可阻断“晚反应”,并且“晚反应”不能跟随较高频率的电刺激,这说明“晚反应”为多突触反应。GABAB受体拮抗剂saclofen(250μM)或甘氨酸受体拮抗剂strychnine(0.5μM)均不能引起与bicuculline相似的效应。药理学分析显示,“早反应”和“晚反应”均可被谷氨酸受体拮抗剂DNQX(10μM)和AP-V(50μM)所阻断,表明去除ACC内GABAA受体介导的抑制作用可大大增强ACC内的兴奋性突触传递。
2.为进一步分析GABA去抑制在痛情绪调控中的作用,本研究采用动物行为学方法,在大鼠福尔马林诱导的条件位置回避(F-CPA)模型上,观察ACC内微量注射GABAA受体激动剂muscimol对痛情绪反应的影响。对照组动物训练后对福尔马林匹配室产生明显回避,回避分数为191±44s(n=8)。福尔马林训练前,在ACC内微量注射muscimol(10 mM,0.6μL)可阻断F-CPA的形成,回避分数为-4±25s(n=8);但muscimol对福尔马林引起的急性痛行为没有明显影响。这提示ACC内GABA能去抑制可能参与痛厌恶情绪的诱导。
3.首次观察到多巴胺通过D2受体和突触后机制抑制ACC第V层锥体细胞上的抑制性突触后电流(IPSC)。用谷氨酸受体拮抗剂DNQX(10μM)和AP-V(50μM)阻断兴奋性传递后,在ACC脑片第Ⅱ/Ⅲ层给予刺激可在第Ⅴ层锥体细胞上记录到抑制性突触后电流(IPSC),此IPSC可被bicuculline(10μM)阻断。灌流给予多巴胺(50μM)可抑制IPSC幅度至对照水平的70.7±7.1%(n=14)。D2受体激动剂quinpirole(10μM)也可抑制IPSC,而D1受体激动剂SKF38393(10μM)对IPSC没有明显影响;同时,多巴胺对IPSC的抑制作用可被D2受体拮抗剂eticlopride(5μM)所阻断,而D1受体拮抗剂SCH23390(10μM)则不能翻转多巴胺对IPSC的抑制作用,这些结果显示多巴胺通过D2受体抑制IPSC。此外,多巴胺可抑制局部给予GABA诱导的电流,而多巴胺对配对刺激所引起反应的幅度之比率没有影响,这提示多巴胺通过突触后机制抑制IPSC。
综合以上结果可得出以下结论:ACC内GABA能去抑制可增强ACC内的多突触兴奋性传递,并可能参与痛相关情绪的形成;多巴胺通过D2受体和突触后机制抑制ACC第V层锥体神经元的IPSC,这可能为ACC内去抑制机制之一。