儿茶酚胺在大鼠喉化学反射中的调控机制研究

Sudden infant death syndrome (SIDS) is one of the most common cause of death in infants. The laryngeal chemorelflex (LCR) is one well recognized stressor. Laryngeal reflex is produced and modulated by neurochemical inputs onto laryngeal motoneurons (LMN). We demonstrated that LMN received acetyl choline and catecholamines inputs, and assessed the distribution of substance P (SP), tyrosine hydroxylase (TH) and serotonin in the caudal nucleus ambiguus. However, it remains unknown that which neurotransmitters and laryngeal premotor neurons are involved in the LCR. Therefore, we hypothesise that: Catecholamine are invovled in the LCR; the neurotransmitters including acetylcholine, serotonin, catecholamines and substance P are involved in the LCR with quantitative changes of neurotransmitters during LCR. We will perform experiments of electrophysiology, molecular biology, confocal microscopy, HPLC, etc, to identify whether catecholamine and which subgroups of catecholamine neurons play a role in LMN activity during LCR, and then assess amounts of different neurotransmitters that are released during LCR at the same time. Our study will provide useful information and new targets for preventing and treating SIDS in clinic by discussing the mechanism of SIDS in a new view.

婴儿猝死综合征是婴儿最常见的死亡原因之一，已知喉化学反射失调为常见诱因。喉反射的发生和调控与喉运动神经元接收的化学信号即神经递质的种类和数量有关。我们研究证实喉运动神经元接收乙酰胆碱能和儿茶酚胺能的投射，并评估了P物质，酪氨酸羟化酶和5-羟色胺神经终端在疑核尾段的分布，但是，具体哪些神经递质和喉前运动神经元参与喉化学反射，迄今国内外未有报道。我们假设：儿茶酚胺参与喉化学反射的发生；参与喉化学反射的神经递质（乙酰胆碱、5-羟色胺、儿茶酚胺和P物质）来自不同的喉前运动神经元，并存在释放量的差异。本项目拟应用电生理学、分子生物学、激光共聚焦、HPLC等技术，研究证实儿茶酚胺参与喉化学反射并明确为何种亚组的儿茶酚胺神经元，比较不同神经递质参与喉化学反射的量的差异。本课题从新的视角进一步探讨婴儿猝死综合征的发生机制，为其有效防治提供新思路和新靶点。

喉化学反射（LCR）可引起幼年和成年哺乳动物呼吸暂停、声门关闭，心动过缓和血压升高。本研究采用Fos蛋白作为细胞标记物指征被LCR激活的神经元，研究这些神经元在延髓的分布情况，并证明延髓中儿茶酚胺能和5-羟色胺能神经元参与LCR调控的分布和特征。实验组以KCl-HCl灌流成年大鼠喉腔来诱导LCR，对照组施予除灌流外的所有手术操作。经统计学分析，延髓双侧孤束核、前庭复合核、疑核疏松结构、头端腹侧呼吸组、腹外侧网状结构、前包钦格复合核、包钦格复合核、三叉神经脊核和中缝隐核的Fos样免疫阳性（FLI）神经元，即被LCR激活的神经元，实验组数量较对照组出现较大增加，并具有统计学意义。进一步研究发现，背外侧孤束核中12.71%的FLI神经元显示酪氨酸羟化酶免疫阳性（TH-ir，儿茶酚胺能），中缝隐核中70.87%的FLI神经元为5-羟色胺能神经元。该研究证实并描述了在LCR过程中被激活的延髓神经亚核团的分布，并进一步证明背外侧孤束核中的儿茶酚胺能神经元以及中缝隐核中的5-羟色胺能神经元在LCR中激活，揭示介导LCR的中枢神经通路。参与喉化学反射的喉运动神经元主要为喉呼气性运动神经元，喉返运动神经元支配喉内肌产生各种喉反射，包括喉化学反射，但是喉返运动神经元接收酪氨酸羟化酶类神经递质的数量和分布尚不清楚。随后我们通过单个运动神经元的细胞内标记和免疫组织化学的方法，显示酪氨酸羟化酶类神经终端囊泡与喉呼气性运动神经元之间的密切接触结果，从而揭示尾端疑核中的喉呼气性运动神经元接收酪氨酸羟化酶类神经递质投射的数量和分布特征。结果显示所有的呼⽓性喉运动神经元上均发现酪氨酸羟化酶免疫阳性的神经终端形成密切接触结构，⼤多数的密切接触的结构形成于远端树突，近端树突上的密切接触结果数⽬较少。我们进一步采用神经示踪技术，向尾段疑核注射霍乱毒素，逆向示踪标记并同时显示酪氨酸羟化酶免疫阳性的神经元，大量分布在注射部位同侧的孤束核和延髓最后区。该实验证实了儿茶酚胺能神经投射到呼气性喉运动神经元的分布和数量，至少部分儿茶酚胺能神经投射来自背中侧延髓，从而为儿茶酚胺在喉内收反射中的作用奠定解剖学基础。喉化学反射是重要的喉保护反射。传入神经轴突投射到延髓背外侧孤束核。这种保护反射作用失常，会引起婴儿猝死综合症甚至死亡。我们对LCR中涉及的延髓核团和神经化学物质进行了研究，归纳和总结, 推动SIDS的研究。