孤束核P2X受體在急性缺氧中的作用

摘要：目的：探討孤束核（Nucleus of the solitary tract，NTS）P2X受體在急性低氧中的作用。方法：采用微量注射方法，在NTS處分別微量注射P2X受體的激動劑三磷酸腺苷（ATP）和阻斷劑磷酸吡哆醛（PPADS），觀察這些藥物對急性低氧呼吸的影響。結果：在NTS處微量注射ATP增強了急性低氧呼吸頻率，微量注射PPADS部分阻斷了ATP對低氧通氣的興奮效應。結論：NTS處P2X受體對急性低氧通氣反應具有一定的調節作用。

關鍵詞：孤束核 P2X受體 呼吸

【中圖分類號】R4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1008-1879(2012)02-0008-01

ATP早已被證實是一種中樞神經系統內的神經遞質。ATP-P2X介導的嘌呤信號轉導是缺氧呼吸中樞網絡的一個重要組成部分^［1］。缺氧對呼吸的刺激作用主要是通過外周化學感受器介導，其發射弧的重要組成部分之一孤束核位于腦干。已有研究表明，孤束核中P2X受體亞型參與慢性間歇性缺氧的呼吸調節。但是ATP-P2X介導的嘌呤信號轉導是否參與家兔急性缺氧呼吸調節，目前都未見報道。本實驗通過向家兔NTS注射P2X受體激動劑和阻斷劑，觀察實驗動物低氧環境下呼吸變化，初步探討孤束核P2X受體在急性缺氧中的作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及藥品。成年健康青紫藍家兔20只，由山東大學實驗動物中心提供。P2X受體激動劑ATP、P2X受體阻斷劑磷酸吡哆醛( PPADS)，均購買于美國Sigma公司。以上藥品均由1.9:1的人工腦脊液和二甲基亞砜溶解稀釋至所需濃度。

1.2 動物模型。烏拉坦麻醉(1 g／kg，iv．)，經氣管插管接呼吸機進行人工通氣。股動脈插管檢測動脈壓。動物頭部以俯臥位固定于立體定向儀(Narishige SN．3型，Japan)上。暴露腦干背側面閂部及第四腦室底。分離雙側膈神經，懸掛于雙極銀絲記錄電極。

1.3 實驗分組。實驗動物隨機分組四組，每組5只動物。對照組在NTS注射等滲的生理鹽水溶液(pH 7.2)觀察低氧呼吸反應；空白對照組只給予低氧刺激；ATP組在NTS微量注射P2X受體激動劑ATP后給予低氧刺激；PPADS組在NTS微量注射P2X受體拮抗劑PPADS后再微量注射ATP然后給予低氧刺激。

1.4 結果測定。膈神經放電輸入AVB-10生物電放大器(Nihon Kohden，Japan)放大，顯示于VC.10雙線記憶示波器(NihOn Kohden，Japan)。同時導入PCL.6024E數據采集卡，輸入計算機后通過BioBench軟件對信號進行記錄、分析。

1.5 統計學處理。計量數據輸入SPSS10.0統計分析軟件進行統計處理，以mean±SD表示。統計方法用配對t檢驗和F檢驗，以P<0.05為有統計學意義。

2 結果 

每組缺氧后膈神經放電結果見表1，向NTS內微量注射P2X受體激動劑ATP（30 nl，0.2 M）對膈神經放電有顯著的興奮效應。主要表現為膈神經放電積分幅度增加，放電頻率加快。微量注射PPADS后，向NTS內同一位置注射ATP30 nl，結果發現對膈神經放電只有微弱的興奮效應。

3 討論

目前雖然有許多關于腦干呼吸調控的研究，但對外周化學感受性反射的中樞途徑了解的不多。NTS是位于延髓背中部位的一個縱向的結構，這個核團已經明確證實為外周化學感受性反射傳遞信息的中樞第一級接替站。在雙側NTS的中縫區和尾部的中間亞核是外周化學感受器傳入纖維投射最為密集的部位^［2］。由此可見外周化學感受器的傳入途徑影響到中樞呼吸神經元。在貓從頸動脈體向腦干急性追蹤到的傳入纖維也主要分布在NTS區域^［3］，在本部分實驗中我們選擇了這個重要神經核團為代表，研究了嘌呤信號轉導途徑在急性低氧呼吸反應中的作用。

對p2x受體及其亞型的報告表明^［4］，p2x受體的研究已成為當今生物醫學研究的活躍領域。ATP是P2X受體的內源性激動劑，ATP分子和受體的結合位點，至今不清，有資料報道是胞外環中的Lys殘基起核苷酸結合作用，也有資料表明P2X受體可能有兩個配體結合位點^［5］。P2X受體選擇性拮抗劑主要有：蘇拉明、反應藍、吡哆醛衍生物（PPADS）、三氮ATP^［6］。本實驗選擇了PPADS作為拮抗劑。以往研究已經證實了在孤束核內有P2X受體的亞型存在，且參與了慢性間歇性呼吸的調節以及呼吸節律的產生^［7］，但是對急性缺氧呼吸的作用不是很明確。

本次實驗研究發現，應用P2X受體內源性激動劑ATP可以增強低氧時外周化學感受性反射的呼吸興奮效應。而P2X受體阻斷劑PPADS可部分阻斷ATP對低氧時外周化學感受性反射的呼吸興奮效應。這些結果說明，ATP作用于孤束核內的神經元，從而引起呼吸運動的變化。該結果說明在孤束核處的P2X受體參與了低氧化學因素誘導的反射。

雖然現在P2X受體參與低氧呼吸的具體調節機制不是很明確，但是對受體的研究無疑為臨床上的呼吸系統的疾病治療提供了有用信息。研制特異性的對P2X受體有選擇性的激動劑和拮抗劑，有望應用與臨床治療疾病，另外對受體亞型的研究也有待進一步的開展。

參考文獻

［1］ Gourine AV，Llaudet E，Dale N，Spyer KM.Release of ATP in the ventral medulla during hypoxia in rats:role in hypoxic ventilatory response.J Neurosci.2005;25:1211–1218

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［3］ Davies，R.O.and Kalia，M.Carotid Sinus Nerve Projections to the Brain Stem in the Cat.Brain Res Bull，1981，6(6):531-41

［4］ Khakh BS，Burnstock G，Kennedy C，etal.International union of pharmacology.XXIV.Current status of the nomenclature and properties of P2X receptors and their subunits［J］.Pharmacol Rev，2001，53:107-118

［5］ Barrera NP，Ormond SJ，Henderson RM，etal.Atomic force microscopy imaging demonstrates that P2X2 receptors are trimers but that P2X4 receptor subunits do not oligomerize［J］.J Biol Chem，2005，80:10759-10765

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［7］ A.R.Lorier1，K.Peebles，T.Brosenitsch，etal.P2 receptors modulate respiratory rhythm but do not contribute to central CO2 sensitivity in vitro.Respiratory Physiology Neurobiology.2004，142:27–42