電刺激頂蓋前區(qū)前核對(duì)大鼠心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌肌電的影響

朱娟霞 高藝 龔陽(yáng)澤

摘要：目的 ?觀察頂蓋前區(qū)前核（AptN）是否參與心臟痛的調(diào)制。方法 ?選擇SD雄性大鼠18只，在戊巴比妥鈉（50 mg/kg） 腹腔麻醉下行心包插管術(shù)后，給予AptN分別施加強(qiáng)度10、25、50 μA的電刺激（波寬3 ms，頻率100 Hz），心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)心臟痛，記錄對(duì)側(cè)背斜方肌的肌電（EMG）。結(jié)果 ?電刺激APtN劑量依賴式抑制大鼠心包腔內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌的EMG（Y=87.939-1.585X，r=0.951，P=0.049），EMG反應(yīng)相對(duì)于基礎(chǔ)對(duì)照分別減小至（63.71±2.82）%、（37.65±5.75）% 和（15.71±4.30）%（P<0.05），肌電反應(yīng)較對(duì)照明顯減弱，肌電幅值減小，放電頻率減少，放電時(shí)間縮短，潛伏期延長(zhǎng)。結(jié)論 ?電刺激APtN，激活“APtN-中腦深部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、腦橋臂旁核及網(wǎng)狀旁巨細(xì)胞核-延髓外側(cè)到脊髓”的多突觸下行抑制通路，對(duì)心臟痛產(chǎn)生抑制性調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：頂蓋前區(qū)前核;心臟-軀體運(yùn)動(dòng)反射;背部斜方肌肌電;電刺激

中圖分類號(hào)：R338 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.17.019

文章編號(hào)：：1006-1959（2020）17-0067-03

Abstract：Objective ?To observe whether AptN is involved in the modulation of cardiac pain.Methods ?18 SD male rats were selected. After pericardial intubation under intraperitoneal anesthesia with sodium pentobarbital （50 mg/kg）， AptN was given to apply electrical stimulation of 10， 25， and 50 μA （wave width 3 ms，frequency 100 Hz）， intrapericardial injection of capsaicin induced heart pain， and the electromyography （EMG） of the contralateral dorsi trapezius muscle was recorded.Results ?Electrical stimulation of APtN dose-dependently inhibited the EMG of rat dorsi trapezius induced by intrapericardial injection of capsaicin （Y=87.939-1.585X，r=0.951，P=0.049）， and the EMG response was reduced to that of the basic control（63.71±2.82）%，（37.65±5.75）% and（15.71±4.30）%（P<0.05）， the electromyographic response was significantly weaker than the control， the electromyographic amplitude decreased， the discharge frequency decreased， the discharge time shortened， and the latency period extend.Conclusion ?Electrical stimulation of APtN activates the multi-synaptic descending inhibitory pathways of "APtN-deep midbrain reticular structure， parapontine nucleus and parareticular giant cell nucleus-lateral medulla oblongata to spinal cord"， which could inhibit cardiac pain.

Key words：Anterior nucleus of anterior tectum;Heart-somatic movement reflex;Back trapezius myoelectricity;Electrical stimulation

心臟痛（cardiac pain）是心臟病患者發(fā)生心肌梗死時(shí)的典型癥狀之一，常警示患者的生命受到嚴(yán)重威脅，但是關(guān)于心臟痛覺(jué)信息的中樞調(diào)控作用迄今仍不明了，其作用機(jī)制更是所知甚少。來(lái)自內(nèi)臟器官的疼痛信號(hào)不僅產(chǎn)生內(nèi)臟痛，而且引起內(nèi)臟-軀體運(yùn)動(dòng)反射[1]。研究表明[2，3]，心包注射辣椒素可以產(chǎn)生一個(gè)可重復(fù)的心臟-軀體運(yùn)動(dòng)反射，該反射是研究心臟痛誘發(fā)痛覺(jué)過(guò)敏調(diào)制的適宜指標(biāo)。頂蓋前區(qū)前核（the anteriorpretectal nucleus，AptN）是一個(gè)參與痛覺(jué)信息傳遞的中腦核團(tuán)，并且參與下行痛覺(jué)調(diào)制[4，5]，電刺激大鼠APtN可產(chǎn)生持久的鎮(zhèn)痛作用，但電刺激APtN是否能夠產(chǎn)生抑制心臟痛的作用，尚不清楚。本實(shí)驗(yàn)用大鼠心臟-軀體運(yùn)動(dòng)反射模型，以心包內(nèi)可復(fù)性注射辣椒素所誘發(fā)的背斜方肌的肌電（electromyogram，EMG）為指標(biāo)，通過(guò)觀察背斜方肌EMG的變化，評(píng)估電刺激APtN對(duì)心臟傷害性感受的調(diào)節(jié)作用。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及試劑 ?Sprgue Dawley（SD）大鼠，體質(zhì)量250～350 g，雄性，18只，購(gòu)自西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。實(shí)驗(yàn)方案經(jīng)西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物保護(hù)委員會(huì)許可，并根據(jù)IASP的道德準(zhǔn)則進(jìn)行。戊巴比妥鈉、辣椒素購(gòu)自Sigma公司。雙線記憶示波器（VC-10）、AVM-11雙通道放大器、刺激器（SEN-3301）、隔離器（SS-202J均購(gòu)自日本Nihon Kohden 公司。PowerLab信號(hào)采集與分析系統(tǒng)購(gòu)自澳大利亞AD Instruments公司。動(dòng)物腦立體定位儀（SN-2N）購(gòu)自日本Narishige公司。小動(dòng)物人工呼吸機(jī)（DW3000-B型）購(gòu)自淮北正華生物儀器設(shè)備有限公司。

1.2方法

1.2.1心包插管術(shù) ?1%戊巴比妥鈉腹腔麻醉大鼠，行常規(guī)氣管插管以連接呼吸機(jī)，頸外靜脈插管術(shù)維持麻醉，于大鼠左側(cè)上胸部第1～第3肋軟骨處行開(kāi)胸術(shù)，用擴(kuò)胸器撐開(kāi)胸廓，暴露胸腺和心臟，用玻璃探針在心包膜上開(kāi)一小孔，將心包插管（內(nèi)徑0.020英寸、外徑0.037英寸、長(zhǎng)14～16 cm末梢有3～4個(gè)小孔的硅膠管），順左心室表面插入心包腔約2 cm，用藥棉填塞固定插管，依次縫合關(guān)閉胸腔。

1.2.2心包內(nèi)辣椒素注射 ?每次心包內(nèi)注射0.2 ml辣椒素（1 μg/ml）以誘發(fā)背斜方肌EMG。記錄EMG結(jié)束后，回抽心包內(nèi)的辣椒素，并用生理鹽水沖洗心包3次，避免殘留辣椒素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.2.3顱內(nèi)插管術(shù) ?將大鼠俯臥固定于鼠腦腦立體定位儀上，用顱骨鉆施行開(kāi)顱術(shù)，根據(jù)鼠腦圖譜，將引導(dǎo)套管置入大鼠左側(cè)APtN（前囟后4.3～5.3 mm，中線外1.5～2.5mm，腦表面下3.5～4.5mm）上方2 mm 處，以便插入刺激電極。

1.2.4 APtN電刺激 ?將刺激電極（直徑0.2 mm）經(jīng)引導(dǎo)套管插入APtN，其末端超出套管2 mm，電刺激強(qiáng)度為10、25和50 μA，電刺激波寬0.3 ms，電刺激頻率為100 Hz的陰極脈沖，每次電刺激在心包注射辣椒素之前10 s時(shí)開(kāi)始，持續(xù)60 s，在心包注射辣椒素結(jié)束后停止電刺激。

1.2.5背斜方肌EMG的記錄 ?同芯電極以約30°角斜插入背斜方肌（spinotrapezius，SPT）內(nèi)，插入深度約為1.5～1.7 mm，以記錄背斜方肌的EMG信號(hào)[6]，EMG信號(hào)經(jīng)AVM-11雙通道放大器放大和過(guò)濾，濾波為1.0 kHz，用示波器和監(jiān)聽(tīng)器自動(dòng)檢測(cè)肌肉放電，EMG信號(hào)用PowerLab軟件系統(tǒng)采集分析。APtN施加電刺激前心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的EMG作為基礎(chǔ)對(duì)照。

1.2.6背斜方肌EMG的標(biāo)化 ?將EMG用 PowerLab軟件進(jìn)行頻率直方圖處理，當(dāng)EMG的頻率高于 ? ? ?3 imp/s時(shí)作為放電的開(kāi)始;當(dāng)放電頻率低于3 imp/s時(shí)，則作為放電的終止，從而得到辣椒素誘發(fā)的EMG反應(yīng)總個(gè)數(shù)（total number of motorunit discharges，TMUD）。每只大鼠第1次單純心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的TMUD被標(biāo)化為100%，作為基礎(chǔ)對(duì)照，其后續(xù)EMG反應(yīng)均以首次TMUD為分母進(jìn)行標(biāo)化。APtN內(nèi)施加電刺激后肌肉放電單位數(shù)高于基礎(chǔ)對(duì)照110%，或者低于對(duì)照90%，視為有意義，計(jì)入統(tǒng)計(jì)范疇。選擇組織鑒定刺激電極在APtN內(nèi)的大鼠的背斜方肌EMG進(jìn)行分析。

1.2.7再建電刺激部位 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，經(jīng)引導(dǎo)套管在電刺激部位微量注射膀胺天藍(lán)，標(biāo)記電刺激部位，深度麻醉后灌注，取出腦組織，固定后冰凍切片組織再建電刺激部位。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 ?數(shù)據(jù)以（x±s）表示，采用SPSS 10.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，組間比較采用One-way ANOVA并t檢驗(yàn)進(jìn)行分析。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.01表示統(tǒng)計(jì)學(xué)意義顯著。

2結(jié)果

2.1電刺激APtN強(qiáng)度對(duì)大鼠心包腔內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)EMG的影響 ?10 μA電刺激使EMG相對(duì)于單純心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的基礎(chǔ)背斜方肌EMG（基礎(chǔ)對(duì)照）的100.00%減小至（63.71±2.82）%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;25 μA 電刺激使EMG相對(duì)于基礎(chǔ)對(duì)照的100%減小為（37.65±5.75）%，50 μA電刺激使EMG相對(duì)于基礎(chǔ)對(duì)照的100%減小為（15.71±4.30）%，統(tǒng)計(jì)學(xué)意義顯著（P<0.01）;電刺激APtN強(qiáng)度依賴式抑制大鼠心包腔內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌EMG（Y=87.939-1.585X，r=0.951，P=0.049），見(jiàn)圖1。

2.2組織再建刺激電極末端在APtN內(nèi)分布 ?組織再建電刺激的結(jié)果顯示，有18只大鼠的刺激電極在APtN內(nèi)不同部位，見(jiàn)圖2。

2.3電刺激APtN誘發(fā)的抑制背斜方肌EMG作用的實(shí)例 ?軟件系統(tǒng)采集的EMG信號(hào)實(shí)際圖顯示，相對(duì)于電刺激前單純心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的基礎(chǔ)對(duì)照EMG和電刺激后單純心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的后對(duì)照恢復(fù)時(shí)的EMG，施加于APtN的三個(gè)不同強(qiáng)度的電刺激，均對(duì)心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌EMG產(chǎn)生明顯的抑制作用，EMG的頻率、幅度、放電時(shí)間都減小。施加電刺激50 min后再次單純心包內(nèi)注射辣椒素（后對(duì)照），背斜方肌EMG有所恢復(fù)，見(jiàn)圖3。

3討論

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物心包內(nèi)置管注射致痛劑是一種研究心臟傷害性感受的簡(jiǎn)單易行的模型，被廣泛應(yīng)用到心臟感覺(jué)的研究領(lǐng)域中[6]。該模型是通過(guò)給大鼠心包腔內(nèi)注射辣椒素，辣椒素激活位于心臟初級(jí)感覺(jué)傳入纖維上的辣椒素受體，在傳遞心臟的傷害性感受信息的同時(shí)，誘發(fā)軀體運(yùn)動(dòng)反射，使背斜方肌EMG增多，記錄背斜方肌EMG作為心臟痛的指標(biāo)。

大鼠的甩尾反射實(shí)驗(yàn)、爪壓力實(shí)驗(yàn)、爪福爾馬林實(shí)驗(yàn)等研究結(jié)果證明，給予APtN短暫的電刺激誘發(fā)了長(zhǎng)時(shí)間的鎮(zhèn)痛作用[7，8]。APtN主要接受來(lái)自脊髓背柱的興奮性上行纖維的直接投射，其傳出纖維廣泛地投射到中樞內(nèi)許多與痛覺(jué)調(diào)制有關(guān)的結(jié)構(gòu)，其下行調(diào)制作用涉及中腦和延髓外側(cè)包括深部中腦核、臂旁核和巨細(xì)胞核[5，9]。有研究已經(jīng)證明[4，5]，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在一個(gè)由“脊髓背柱- APtN-中腦深部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、腦橋臂旁核及網(wǎng)狀旁巨細(xì)胞核-延髓外側(cè)”到脊髓的多突觸通路參與痛覺(jué)調(diào)制，其中APtN產(chǎn)生的鎮(zhèn)痛經(jīng)兩條通路下行，一條經(jīng)同側(cè)旁巨細(xì)胞核下行，一條相繼經(jīng)對(duì)側(cè)深部中腦核和腦橋臂旁核下行[9]，但大部分關(guān)于APtN參與痛覺(jué)調(diào)制的研究主要集中在軀體痛，關(guān)于APtN參與內(nèi)臟痛調(diào)制的研究較少[10]。心臟痛是冠心病的典型癥狀，屬于內(nèi)臟痛，眾所周知來(lái)自內(nèi)臟器官的疼痛信號(hào)不僅產(chǎn)生內(nèi)臟痛，而且引起內(nèi)臟-軀體運(yùn)動(dòng)反射[1]。內(nèi)臟感覺(jué)傳入沖動(dòng)沿著與軀體感覺(jué)相同的傳入通路上傳，匯聚學(xué)說(shuō)認(rèn)為內(nèi)臟感覺(jué)傳入纖維和軀體感覺(jué)傳入纖維匯聚到同一脊髓丘腦束神經(jīng)元。有源于內(nèi)臟的神經(jīng)纖維投射至APtN，APtN參與心臟痛的調(diào)制[10]。

本研究用大鼠心臟-軀體運(yùn)動(dòng)反射模型，給予APtN施加三個(gè)不同強(qiáng)度的電刺激，結(jié)果顯示電刺激APtN強(qiáng)度依賴式抑制了大鼠的背斜方肌EMG，為APtN參與內(nèi)臟痛的調(diào)制增加了新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。APtN內(nèi)阿片受體、5-羥色胺受體、膽堿能M受體、腎上腺素受體、谷氨酸受體可能介導(dǎo)其痛覺(jué)調(diào)制通路的鎮(zhèn)痛作用，既往研究證實(shí)APtN內(nèi)α2受體參與對(duì)心臟痛的調(diào)制，但其它受體是否參與心臟痛的調(diào)制，有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，電刺激APtN強(qiáng)度依賴式抑制大鼠心包內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)的背斜方肌EMG，提示APtN參與了心臟傷害性感受的調(diào)制，這為APtN參與痛覺(jué)調(diào)制增加了新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為APtN心臟痛乃至內(nèi)臟痛的調(diào)制提供了新的證據(jù)，也為臨床治療心臟痛提供一定的理論基礎(chǔ)。

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收稿日期：2020-06-06;修回日期：2020-07-10

編輯/宋偉